V zimě věnujte pozornost nemrznoucí směsi do betonu, znáte tyto znalosti o nemrznoucích směsích?

1. Předpisy o datu zahájení a ukončení zimní výstavby

Výstavba betonových konstrukcí by měla přijmout zimní stavební opatření. Za datum zahájení zimní výstavby lze považovat první den, kdy teplota zůstane trvale pod 5 stupňů po dobu pěti po sobě jdoucích dnů. Datum ukončení je určeno jako první den, kdy teplota zůstane trvale nad 5 stupňů po dobu pěti po sobě jdoucích dnů. Období mezi datem zahájení a ukončením je zimní období výstavby betonu.

2. Vliv teploty na vlastnosti betonu

Nízké okolní teploty zpomalují hydratační reakci cementu a ovlivňují vývoj pevnosti betonu. Experimenty ukazují, že s každým poklesem teploty o 1 stupeň klesá hydratační aktivita cementu asi o 5–7 %. V rozmezí 1 stupně až 0 stupně výrazně klesá hydratační aktivita cementu, přičemž hydratace je extrémně pomalá. Když teplota klesne pod 0 stupňů, volná voda v betonu začne mrznout. Při přibližně -15 stupních téměř veškerá volná voda zmrzne, čímž se zcela zastaví hydratace a procesy tvrdnutí cementu.

Při přechodu vody do pevného ledu se její objem zvětší asi o 9 %, což vytváří vnitřní pnutí v betonu. To způsobuje relativní posun mezi kamenivem a částicemi cementu a vnitřní vlhkost migruje směrem k povrchu se zápornou teplotou a vytváří v betonu shluky ledu, které vedou k lokalizovanému poškození struktury.

Pokud čerstvě nalitý beton zmrzne příliš brzy, jeho konečná pevnost se výrazně sníží, přičemž ztráta pevnosti může dosáhnout 50 % konstrukční třídy a může dojít k selhání konstrukce. Pokud však beton po dosažení kritické pevnosti zmrzne, ztráta pevnosti je minimální a celkové poškození konstrukce je nepravděpodobné.

Přidání nemrznoucí směsi do záměsové vody betonu snižuje bod tuhnutí vodního roztoku. Rozsah snížení bodu tuhnutí závisí na druhu a množství použité nemrznoucí směsi, případně koncentraci roztoku. Účinnost nemrznoucí směsi do značné míry závisí na koncentraci roztoku a záporných teplotních hodnotách ztvrdlého betonu.

Hlavním účelem přidávání nemrznoucí směsi do betonu je udržení dostatečného množství kapalné fáze při záporných teplotách, což umožňuje pokračování hydratace cementu. Když teploty stoupají, pevnost betonu se může dále vyvíjet a dosáhnout nebo překročit konstrukční třídu.

3. Bezpečnostní opatření pro zimní betonové stavby

Betonová zimní stavba vyžaduje lití a vytvrzování při kladných teplotách. Tepelné výpočty by měly být provedeny pro ohřev surovin a procesy míchání, dopravy, lití a zrání betonu, které by pak měly být dodrženy během výstavby.

(1) Požadavky na materiály a vytápění

Cement používaný pro přípravu betonu v zimě by měl být přednostně vysoce aktivní portlandský cement s vysokým uvolňováním tepla nebo běžný portlandský cement. Typ cementu použitého pro vytvrzování párou by měl být určen testováním. Pevnost cementu by neměla být nižší než stupeň 42,5 a poměr voda-cement by neměl překročit 0,6. Cement by se neměl zahřívat přímo. Měl by být skladován v teplých chlívech 1–2 dny před použitím, při teplotě kůlny nad 5 stupňů.

Vzhledem k tomu, že měrná tepelná kapacita vody je asi pětkrát vyšší než u písku a kameniva, měla by se pro míchání betonu v zimě přednostně používat ohřátá voda. Teplota ohřevu vody by však měla splňovat stanovené hodnoty.

Kamenivo by se mělo předem vyčistit a uskladnit, aby se zajistilo, že neobsahuje zmrzlé hrudky a led. Sklady kameniva v zimním období by měly být na vyvýšených místech bez podmáčení.

Teplota písku a kameniva používaného pro zimní míchání betonu by měla splňovat požadavky tepelných výpočtů. Způsoby ohřevu se mohou lišit podle místa, ale preferován je ohřev párou.

Bez ohledu na způsob ohřevu surovin by při návrhu topného zařízení měla být stanovena maximální denní spotřeba materiálu a požadovaná teplota. Na základě počáteční teploty a měrného tepla materiálů lze vypočítat celkové potřebné teplo. Pro určení typu, rozsahu a množství zdrojů tepla je třeba vzít v úvahu také tepelné ztráty během procesu ohřevu.

(2) Míchání

Beton by se v zimě neměl míchat venku. Kdykoli je to možné, měly by být postaveny teplé přístřešky a prioritou by měly být velkokapacitní míchačky, aby se minimalizovaly tepelné ztráty z betonu. Před mixováním je třeba mixér opláchnout horkou vodou nebo párou. Doba míchání betonu by se měla prodloužit o 50 % oproti běžným teplotám. Vzhledem k tomu, že smíchání cementu s vodou o teplotě přibližně 80 stupňů způsobuje rychlé tuhnutí, postup míchání by měl být: nejprve přidejte vodu a kamenivo, poté přidejte cement. Pokud se horká voda nedostane přímo do kontaktu s cementem, lze vodu ohřát na 100 stupňů.

(3) Doprava

Doba přepravy a vzdálenost betonu by měly zajistit, že nedojde k segregaci nebo ztrátě plasticity. Mezi hlavní opatření patří minimalizace přepravního času a vzdálenosti, používání velkokapacitních přepravních nástrojů a použití správné izolace.

(4) Lití a vytvrzování

Před naléváním je třeba odstranit námrazu nebo nečistoty na šablonách a výztuži. Rychlost lití by měla být zrychlena, aby se zabránilo nadměrným tepelným ztrátám. Teplota betonu při vypouštění z míchačky by neměla být nižší než 10 stupňů a teplota při vkládání do formy by neměla být nižší než 5 stupňů. Při použití vytvrzování za tepla by teplota betonu před vytvrzením neměla být nižší než 2 stupně.

Při tepelném vytvrzování na monolitické konstrukce by měly být konstrukční spáry umístěny v místech s minimálním tepelným namáháním. Pokud teplota vytvrzování překročí 40 stupňů, vysoké teploty způsobí vnitřní tepelné pnutí v konstrukci. Před stavbou by se tedy mělo vyžádat stanovisko projektové jednotky a konstrukční spáry by měly být vhodně umístěny v rámci rozpětí. Po ztuhnutí cementu na konstrukčních spojích by měly být použity proudy vzduchu 3–5 atmosfér k odfouknutí cementového filmu, špinavé vody a uvolněného kameniva z lepeného povrchu.