ARTYKUL wykonywanie ...ARTYKUL wykonywanie monolitycznych robot betonowych w niskiej temp, drogowe budowle inzynierskie I, II
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
7. Wykonywanie monolitycznych robót betonowych w warunkach niskich temperatur 1 7. Í Ï Î WYKONYWANIE MONOLITYCZNYCH ROBÓT BETONOWYCH W WARUNKACH NISKICH TEMPERATUR 7.1.Zjawiska powstające w betonie w wyniku obniżania się temperatur 7.1.1 Charakterystyka procesów wiązania w obniżonych temperaturach Przyjmuje się, iż temperatura dojrzewającego betonu powinna mieścić się w zakresie 15+20 0 C.Przy tempe- raturach niższych następuje spowolnienie wiązania betonu, przy czym proces ten jest wyraźnie widoczny, jeśli temperatura tężenia jest niższa od 10 0 C.Dlatego też okres, podczas którego średnie dobowe temperatu- ry są niższe od +10 0 C, uznano w wielu państwach za okres zimowy, wymagający specjalnej troski przy wytwarzaniu i układaniu betonu. Przy dalszym obniżaniu się temp. do 0 0 C procesy tężenia są coraz wol- niejsze, a poniżej 0 0 C proces twardnienia praktycznie zanika, jeśli nie dodaje się soli obniżających punkt zamarzania wody. Jeśli dopuści się do zamarznięcia betonu, który jeszcze nie związał, działanie mrozu da efekt podobny do zjawiska wysadzin w nasączonym wodą gruncie – woda zarobowa zamarza, czemu towa- rzyszy wzrost całkowitej objętości betonu oraz opóźnienie wiązania. Beton, który zamarzł bezpośrednio po ułożeniu nie będzie wiązał i w związku z tym nie nastąpi rozrywanie struktury zaczynu przez formujący się lód . Przy utrzymującej się niskiej temp. proces wiązania zostanie zatrzymany. W przypadku, gdy w okre- sie późniejszym nastąpi odmrożenie, beto należy ponownie zawibrować, po czym zwiąże on bez spadku wytrzymałości. Brak zawibrowania prowadzi do pojawienia się w betonie porów ( na skutek topienia się zamarzniętej wody zarobowej, która ma mniejszą objętość niż lód ), w wyniku czego nastąpi obniżenie wy- trzymałości. Zamarznięcie po związaniu betonu lecz przed osiągnięciem znacznej wytrzymałości, wywoła zjawiska pęcznienia i naruszenie struktury oraz nieodwracalny spadek wytrzymałości. Zamarznięcia w tym okresie działają wybitnie niekorzystnie na późniejszą wytrzymałość betonu, a stopień szkodliwości może wynosić 100% (rys. 7.1a). Wzrost objętości betonu jest w tym okresie stosunkowo duży, o czym świadczą wyniki doświadczeń przedstawione na rys. 7.1b. Jeśli jednak beton uzyska dostateczną wytrzymałość może znieść temp. zamarzania bez uszkodzenia, a to dlatego, że większość wody wejdzie w związki ze składnikami ce- mentu i nie będzie mogła ulec zamarznięciu. Rys.7.1 Zamrożenie świeżego betonu : a) wpływ zamarznięcia betonu na wytrzymałość późniejszą, b) wzrost objętości betonu w czasie zamrażania, w zależności od wieku, w którym rozpoczęto zamra- żanie Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r. Alma Mater 7. Wykonywanie monolitycznych robót betonowych w warunkach niskich temperatur 2 7.1.2 Mrozoodporność betonu Przyjmuje się, że wytrzymałość bezpieczna dla betonów produkowanych przy użyciu polskich cementów wynosi: - 2Mpa dla betonu z cementem portlandzkim przy odporności warunkowej - 5Mpa dla betonu jw. przy wymaganej odporności pełnej - 8Mpa dla betonu z cementem hutniczym przy odporności warunkowej - 10Mpa dla betonu jw. przy wymaganej odporności pełnej - 7.5Mpa dla betonu z dowolnym cementem przy wytwarzaniu w zakładzie prefabrykacji - 15Mpa dla betonu jw. przy możliwym cyklicznym nawilżaniu i zamrażaniu. Praktyka wykazała, że czas potrzebny do uzyskania odporności mrozowej można ocenić również wg. trwa- nia temp. dojrzewania ułożonego gruntu. Według wskazań A.M.Neville’a czasy trwania dojrzewania do momentu uzyskania mrozoodporności są dodatkowo zależne od W/C oraz rodzaju cementu. Informacje na ten temat zawarto w tab. 7.1 Tablica7.1 1.1.1 Wiek, godz. w momencie oddziaływania mrozu, przy uprzed- nim dojrzewaniu w temperaturach Rodzaj cementu 5 0 C 10 0 C 15 0 C 20 0 C 0,4 35 25 15 12 Portlandzki zwykły 0,5 50 35 25 17 0,6 70 45 35 25 Portlandzki szybkotwardniejący 0,4 20 15 10 7 0,5 30 20 15 10 0,6 40 30 20 15 7.1.3 Wpływ zamrożenia betonu na wytrzymałość późniejszą. Beton, który po 1 dniu tężenia uzyskał już pełną wytrzymałość, a następnie został zamrożony, wykazuje nieznaczne przyrosty wytrzymałości po 28 dniach w stosunku do dojrzewającego w warunkach normal- nych. Ewentualne przyrosty wytrzymałości są zależne od temp. zamrożenia o czym świadczą wyniki do- świadczeń przedstawione na rys. 7.2a. Efekty wytrzymałościowe zamrożenia betonów, które osiągnęły pewną wytrzymałość, a następnie dojrze- wały w temp. dodatnich, porównano na rys. 7.2b. Zamrożenie betonu na okres 3 dni po 6 godz. dojrzewa- nia w temp. dodatnich powoduje po 28 dniach zaniżenie wytrzymałości o 65% w stosunku do betonu tęże- jącego w warunkach normalnych. Im później nastąpi zamrożenie, tym niższy jest spadek wytrzymałości. Zamrożenie po 7 dniach tężenia (również na okres 3 dni) oraz ponowne dojrzewanie w temp. dodatnich wywołuje nieznaczne (około 10%) zaniżenie wytrzymałości. Spostrzeżenia są te istotne dla praktyki, wska- zują bowiem na konieczność ochrony betonu w początkowej fazie dojrzewania. Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r. Alma Mater 7. Wykonywanie monolitycznych robót betonowych w warunkach niskich temperatur 3 ) ) Rys. 7.2 Przyrosty wytrzymałości betonów : a) betony, które uzyskały już pewną wytrzymałość a następnie dojrzewały w różnych temperaturach, b) wpływ zamrożenia na przyrosty wytrzymałości w okresie późniejszym 7.2 Klasyfikacja i wariantowanie metod umożliwiających dojrzewanie betonu w obniżo- nych temperatur 7.2.1 Zakres stosowania metod w zależności od temperatury otoczenia Warianty działań przy zmiennych zakresach temp. wg. W.N.Sizowa przedstawiają się następująco: - temp. pow. od 10 0 C do 5 0 C: stosowanie cementu portlandzkiego 350, stosowanie mieszanki betonowej o temp. wyższej od 10 0 C, obniżenie wskaźnika W/C do wartości co najmniej 0.55 z ewentualnym wy- korzystaniem plastyfikatora, stosowanie CaCl 2 w ilości do 2% w przypadku stosowania cementu 250. - temp. pow. od 5 0 C do 0 0 C: stosowanie cementu portlandzkiego 350 w ilości co najmniej 270 kg/m3 oraz dodatku CaCl2 w ilości do 2%. Zastosowanie mieszanki betonowej o temp. nie niższej niż 20 0 C, ale wykonanej z cementu portlandzkiego. - temp. pow. od 0 0 C do około –3 0 C: zastosowanie ciepłej mieszanki betonowej z dodatkami chemiczny- mi, - temp. pow. od –3 0 C do –10 0 C: zastosowanie ciepłej mieszanki betonowej z jednoczesną izolacją ciepl- ną, zastosowanie ciepłej mieszanki betonowej układanej w cieplakach, - temp. pow. od –10 0 C do –20 0 C: połączenie zastosowania ciepłej mieszanki z jednoczesnym ogrzaniem zabetonowanych konstrukcji i stosowaniem osłon utrudniających odpływ ciepła, Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r. Alma Mater 7. Wykonywanie monolitycznych robót betonowych w warunkach niskich temperatur 4 - temp. pow. poniżej –20 0 C: zastosowanie nagrzewania elektrycznego, zastosowanie ciepłej mieszanki, ogrzewanie i osłanianie konstrukcji zastosowanie betonu zimnego z dodatkami, przerwanie betonowa- nia, gdy ilość koniecznych zabiegów podnosi nadmierne koszty realizacji. Wymienione zabieg umożliwiają wykonywanie robót w obniżonych temp. można sklasyfikować w 3 gru- pach: - metody umożliwiające tężenie betonu bez dostarczania ciepła z zewnątrz - metody obróbki wymagające dostarczania ciepła z zewnątrz - kombinacje wymienionych metod. 7.2.2. Metody nie wymagające dostarczania ciepła Zwiększenie klas betonu może mieć miejsce w zmieniających się warunkach klimatycznych, gdy występu- je potrzeba utrzymania na przykład stałego rytmu rozformowania konstrukcji. Dodatki chemiczne obniżają temp. zamarzania wody oraz powodują przyspieszenie procesów wiązania. Do dodatkowych obniżających temp. zamarzania wody zalicza się chlorki sodu, potasu, glinu oraz wapnia, azotyny sodu i potasu oraz azotan sodu. Do domieszek przyspieszających wiązania należą także chlorki wapnia i magnezu, węglany sodu i potasu oraz siarczan potasu. Tablica 7.2 Procentowa zawartość dodatków w stosunku do masy cementu dla różnych przedziałów temperatur. Domieszka Przedział temperatur, ° C 0 do –5 -6 do –10 -11 do –15 -16 do –20 -21 do –25 NaNO 2 4 – 6 6 – 8 8 – 10 - - 0,0 + 3,0 3,0 + 0 1,0 + 2,0 3,3 + 3,5 4,0 + 3,5 2,5 + 3,5 4,5 + 3,0 5,0 + 3,5 3,5 + 4,5 6,0 + 3,0 7,0 + 3,0 4,5 +5,5 - - - CaCl 2 + NaCl CaCl 2 + NaNO 2 2,0 + 3,0 3,0 + 4,5 4,0 + 5,0 5,0 + 6,5 - K 2 CO 3 5,0 – 6,0 6,0 – 8,0 8,0 – 10,0 10,0 – 12,0 12,0 – 15,0 Ca(NO 2 ) 2 + Ca(NH 2 ) 2 2,0 + 2,0 3,0 + 3,0 3,0 + 2,0 5,0 + 5,0 5,0 + 2,0 7,0 + 3,0 - - - - NKM 3,0 – 5,0 6,0 – 9,0 7,0 – 10,0 - - 3,0 + 1,0 4,0 + 1,5 5,0 + 1,5 7,0 + 2,5 6,0 + 2,0 9,0 + 3,0 - - - - NNK + M NNHK 3,0 – 5,0 6,0 – 9,0 7,0 – 10,0 8,0 – 12,0 - NNHK + M 2,0 + 1,0 4,0 + 1,0 4,5 + 1,5 7,0 + 2,5 6,0 + 2,0 8,0 + 3,0 8,0 + 3,0 9,0 + 4,0 - - Uwaga: przy dodatkach kompleksowych pozostawiono pisownię rosyjską : NKM – nitrit kalcija z moczewinoj ( tj. azotyn wapnia i mocznik ); NNK +M – azotyn wapnia, azotan wapnia i mocznik; NNHK – azotyn wapnia, azotan wapnia i chlorek wapnia. Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r. Alma Mater 7. Wykonywanie monolitycznych robót betonowych w warunkach niskich temperatur 5 Rys. 7.3 Wymagane w różnych miesiącach średnie 28 – dniowe wytrzymałości betonu przy założonym trzy- dniowym okresie rozformowania konstrukcji ( dla miasta Warszawy) Tablica 7.3 Procentowe przyrosty wytrzymałości betonu z dodatkami chemicznymi w stosunku do wytrzymałości 28 – dniowej betonu dojrzewającego w warun- kach naturalnych Procentowy przyrost wytrzymałości po Zalecany przedział tempera- tur, Domieszka 7 dniach 14 dniach 28 dniach 90 dniach C NaNO 2 - 5 - 10 - 15 30 20 10 50 35 25 70 55 35 90 70 70 - 5 - 10 - 15 - 20 35 25 15 10 65 35 25 15 80 45 35 20 100 70 50 40 CacCl 2 + NaCl K 2 CO 3 - 5 - 10 - 15 - 20 - 25 50 30 25 25 20 65 50 40 40 30 80 75 65 55 50 100 90 80 70 60 NKM - 5 - 10 - 15 30 20 15 50 35 25 70 50 35 90 70 60 NNHK NNHK + M CaCl 2 + NaNO 2 - 5 - 10 - 15 - 20 40 25 20 15 60 40 35 30 75 50 45 40 100 80 70 60 Brak domieszki - 20 70 88 100 - Józef Jasiczak - „Technologie budowlane II” 2003r. Alma Mater ° [ Pobierz całość w formacie PDF ] |
Podobne
|