par Pete Haug, PE
, et Todd Rudolph, PE
dans tout processus impliquant de l’eau, franchir la barre de congélation peut être un facteur décisif. C’est le cas pour le durcissement du béton, qui doit se produire au-dessus du point de congélation. Le non-respect de cette règle entraînera un durcissement qui prend beaucoup plus de temps – et peut-être du béton qui échoue prématurément., Pour ceux dans les climats froids, il n’est pas toujours possible de planifier la construction pour les mois les plus chauds. Le travail peut être accompli dans des conditions de sous-congélation, mais pas sans prendre un nombre important d’étapes pour maintenir le béton au-dessus du point de congélation pendant le mélange et le durcissement.
L’American Concrete Institute (ACI) continue d’affiner ses conseils sur les coulées par temps froid, et un récent webinaire présenté par Erik Holck, ingénieur de conception principal pour Denver Water, a abordé les raisons pour lesquelles il est important de protéger le béton durci du gel et comment fournir et vérifier cette protection.,
pourquoi la congélation et le durcissement ne se mélangent pas
à 25 à 27 degrés Fahrenheit, la congélation de l’eau interstitielle dans le béton de durcissement arrêtera l’hydratation – et le processus de durcissement. L’hydratation est la réaction chimique dans laquelle les composés clés du ciment forment des liaisons chimiques avec les molécules d’eau et deviennent des hydrates ou des produits d’hydratation. En dessous de 27 degrés, la formation de glace dans le béton de durcissement peut endommager l’intégrité à long terme du béton par fissuration.,
La définition ACI du temps froid – au cours de laquelle des mesures de protection doivent être prises – a été simplifiée pour inclure toute baisse réelle ou prévue de la température de l’air en dessous de 40 degrés Fahrenheit pendant une période de protection du béton par temps froid – le temps pendant lequel il est recommandé de protéger le béton Cette période varie généralement de 1 à 6 jours, la période la plus courte s’appliquant au béton qui comprend des produits chimiques à prise accélérée, qui n’est pas sous charge pendant la construction et qui n’est pas exposé au froid en service (après l’achèvement du projet)., La période de durcissement la plus longue est requise pour le béton sans accélérateurs qui est sous charge pendant la construction et qui est exposé au froid en service.
quelle température doit-on maintenir?
dans l’usine de traitement par lots, le béton doit être maintenu à 45 à 70 degrés, l’extrémité supérieure de cette plage étant requise pour les coulées de béton plus minces et les conditions d’air extérieur plus froides. Des températures plus basses dans cette plage sont acceptables à l’usine si la température de l’air est moins sévère et si la coulée sera plus épaisse., Lors de la coulée et tout au long du durcissement, le béton doit être maintenu à 40 degrés si plus de 72 pouces d’épaisseur, 45 degrés si 36 à 72 pouces d’épaisseur, 50 degrés si 12 à 36 pouces d’épaisseur, ou 55 degrés si moins de 12 pouces.
Voici quelques autres conseils de température qui devraient guider tout travail de béton par temps froid:
- la surface, les bords et les coins du béton coulé sont les plus sensibles au froid et les plus critiques à protéger.
- Les barres D’armature No.18 et plus petites peuvent être inférieures à 32 degrés lors de l’installation., Ainsi peut coffrage et acier I-beam et d’autres embarquements plus petits que 4 pouces carrés.
- cependant, les surfaces en contact avec le béton frais doivent être exemptes de glace, de neige et de givre, et le béton ne doit pas être placé sur le sol gelé. Les tubes chauffants hydroniques (eau ou vapeur) peuvent être placés directement sur le sous-sol ou au-dessus des couvertures isolantes placées sur le sous-sol pour décongeler le sous-sol avant la coulée.
comment Protégez-vous le béton contre les températures extrêmes?,
Voici les meilleures méthodes de protection pour isoler le béton durci de l’air ambiant froid:
- parce que le béton rejette de la chaleur pendant les réactions chimiques de durcissement, les couvertures isolées et les coffrages isolés peuvent être suffisants pour maintenir des températures de durcissement appropriées. Ils doivent être sécurisés afin que le vent ne puisse pas les souffler. Il est également important de ne pas déclencher de stress thermique par surchauffe résultant d’une surinsulation.,
- des enceintes solides, résistantes aux intempéries et chauffées protègent le béton à l’intérieur des bâtiments, mais une membrane de durcissement ou de l’eau supplémentaire peut être nécessaire pour empêcher la surface de sécher en raison de l’utilisation d’appareils de chauffage.
la surveillance de la température est difficile
l’un des exploits les plus délicats du durcissement du béton par temps froid est la nécessité de surveiller la température du béton tout au long du durcissement pour vérifier la conformité avec la température minimale du béton de 40 à 55 degrés. Des capteurs de maturité peuvent être utilisés pour mesurer la température interne du béton, et des thermomètres infrarouges peuvent être utilisés pour mesurer la température de surface du béton.
la résistance en place-et non le nombre de jours de durcissement – doit régir la période ultime de protection pour le durcissement du béton., Le problème est que les cylindres de laboratoire et les cylindres de terrain coulés en même temps que le coulage principal ne sont pas fiables pour déterminer la résistance du coulage de béton car ils sont difficiles à maintenir à la même température que le coulage principal, et les cylindres peuvent également être beaucoup plus minces que le coulage, ce qui les Les données de surveillance de la maturité étalonnées avec les données de la bouteille peuvent être utilisées pour vérifier la résistance sur place.
Une fois la période de durcissement terminée, il est important de ne pas choquer le béton avec une exposition soudaine à des températures beaucoup plus froides., La chute de température maximale recommandée par L’ACI sur 24 heures après le retrait de la protection varie d’une oscillation de 20 degrés pour le béton de plus de 72 pouces à une chute de 50 degrés pour le béton de moins de 12 pouces d’épaisseur.
le coût de la construction en béton D’hiver
la construction en béton D’hiver est coûteuse, en partie parce que le mélange de béton coûte plus cher, mais surtout parce que la productivité des travailleurs est plus faible en raison de tous les travaux de chauffage et d’isolation pendant le durcissement, de la mise en,
le projet de déversoir du barrage illustré en haut de ce billet, par exemple, a coûté environ 750 000 $de plus pour la construction en hiver que pendant l’été. Une partie de cette prime est attribuable aux conditions exceptionnellement froides de cet hiver, lorsque les températures sont descendues jusqu’à 23 en dessous et ont plongé dans une fourchette négative pendant 20 jours en janvier 2014., Ce qui atténue en partie les coûts intrinsèques de la construction hivernale est le fait que les entrepreneurs sont motivés à « manger” une partie des coûts de chauffage et d’enceinte juste pour garder leurs employés au travail pendant des mois alors qu’ils seraient autrement mis à pied de façon saisonnière.
avoir un Plan de Protection contre le froid
L’ACI considère que la communication est un ingrédient essentiel à la réussite d’un projet de béton par temps froid, et elle recommande aux ingénieurs de s’assurer que l’entrepreneur fournit un plan de protection contre le froid., Ce plan donne à l’ingénieur l’occasion de juger du niveau d’expérience relatif de l’entrepreneur, et il donne à toutes les parties l’occasion de se mettre sur la même page et à l’ingénieur de partager des conseils avec l’entrepreneur pour s’assurer que tout l’équipement de protection et de surveillance est aligné avant la coulée., Le plan devrait inclure:
- préparation et protection du Sous-sol
- méthode de surveillance de la température
- méthode de surveillance de la Résistance
- Identification des méthodes de protection telles que les boîtiers, les coffrages isolés et les couvertures, les appareils de chauffage hydroniques et les appareils de chauffage à combustion
- modifications de la conception du mélange
ACI recommande ces conseils de planification pour éviter les problèmes:
- placer le béton à un affaissement aussi bas que possible pour minimiser l’eau de purge et les retards, car L’eau peut rester et geler au lieu de s’évaporer.,
- éviter de commencer le processus de finition prématurément, ce qui est tentant lorsque les entrepreneurs travaillent dans des conditions de jour abrégées. La mise à l’échelle peut résulter de la finition alors que l’eau de purge sort encore du béton.
- éviter l’utilisation d’une chaleur excessive. Par exemple, les appareils de chauffage à l’intérieur des boîtiers peuvent surchauffer les zones les plus proches d’eux.
Pete Haug, PE, ingénieur en ressources en eau, a 20 ans d’expérience dans la conception et les essais d’ingénierie hydraulique, en mettant l’accent sur les déversoirs., En tant qu’ingénieur de référence pour plusieurs projets de conception et de construction de déversoirs, d’écluses et de chenaux de rivière, il a réalisé plusieurs conceptions de réparation de petits barrages, y compris des projets nécessitant une construction en béton en hiver dans des climats froids. Todd Rudolph, PE, ingénieur en ressources hydrauliques, conçoit et inspecte des structures hydrauliques telles que des portails, effectue des calculs hydrauliques et hydrologiques et fournit un soutien à l’inspection de la construction, y compris sur des projets nécessitant des travaux de béton par temps froid.