Da Pete Haug, PE
e Todd Rudolph, PE
In qualsiasi processo in cui è coinvolta, attraversando lo zero può essere una garanzia di insuccesso. Questo è il caso della polimerizzazione del calcestruzzo, che deve avvenire sopra lo zero. La mancata osservanza di questa regola si tradurrà in una polimerizzazione che richiede molto più tempo – e possibilmente concreta che fallisce prematuramente., Per quelli in climi freddi, non è sempre possibile pianificare la costruzione per i mesi più caldi. Il lavoro può essere realizzato in condizioni di sub-congelamento, ma non senza prendere un numero significativo di passaggi per mantenere il calcestruzzo sopra lo zero durante la miscelazione e la polimerizzazione.
L’American Concrete Institute (ACI) continua a perfezionare i suoi consigli sui versamenti a freddo, e un recente webinar presentato da Erik Holck, un ingegnere progettista senior per Denver Water, ha affrontato le ragioni per cui è importante proteggere il calcestruzzo polimerizzato dal congelamento e come fornire e verificare tale protezione.,
Perché il congelamento e la polimerizzazione non si mescolano
A 25-27 gradi Fahrenheit, il congelamento dell’acqua dei pori nel calcestruzzo di polimerizzazione fermerà l’idratazione e il processo di polimerizzazione. L’idratazione è la reazione chimica in cui i composti chiave nel cemento formano legami chimici con molecole d’acqua e diventano idrati o prodotti di idratazione. Sotto i 27 gradi, la formazione di ghiaccio all’interno del calcestruzzo di polimerizzazione può danneggiare l’integrità a lungo termine del calcestruzzo attraverso il cracking.,
La definizione ACI di freddo – durante il quale devono essere adottate misure di protezione – è stata semplificata per includere qualsiasi calo effettivo o previsto della temperatura dell’aria inferiore a 40 gradi Fahrenheit durante un periodo di protezione del calcestruzzo a freddo – il tempo durante il quale si raccomanda di proteggere il calcestruzzo durante il freddo. Tale periodo varia in genere da 1 a 6 giorni, con il periodo più breve che si applica al calcestruzzo che include prodotti chimici accelerati, non è sotto carico durante la costruzione e non è esposto al freddo in servizio (dopo il completamento del progetto)., Il periodo di indurimento più lungo è richiesto per calcestruzzo senza acceleranti che è sotto carico durante la costruzione ed è esposto al freddo in servizio.
Quale temperatura deve essere mantenuta?
Nell’impianto batch, il calcestruzzo deve essere mantenuto a 45-70 gradi, con l’estremità superiore di tale intervallo richiesta per il getto di calcestruzzo più sottile e le condizioni dell’aria esterna più fredde. Temperature più basse in tale intervallo sono accettabili nell’impianto se la temperatura dell’aria è meno severa e se il getto sarà più spesso., Dopo aver versato e durante la polimerizzazione, il calcestruzzo deve essere mantenuto a 40 gradi se più di 72 pollici di spessore, 45 gradi se 36 a 72 pollici di spessore, 50 gradi se 12 a 36 pollici di spessore, o 55 gradi se meno di 12 pollici.
Ecco alcuni suggerimenti per la temperatura che dovrebbero guidare qualsiasi lavoro in calcestruzzo a freddo:
- La superficie, i bordi e gli angoli del calcestruzzo colato sono i più sensibili al freddo e i più critici da proteggere.
- Tondo per cemento armato di No. 18 e più piccolo può essere inferiore a 32 gradi al momento dell’installazione., Così può cassaforma e acciaio I-beam e altri embedments più piccoli di 4 pollici quadrati.
- Tuttavia, le superfici a contatto con il calcestruzzo fresco devono essere prive di ghiaccio, neve e gelo e il calcestruzzo non deve essere posizionato su un sottofondo ghiacciato. I tubi di riscaldamento idronici (acqua o vapore) possono essere posizionati direttamente sul sottofondo o sopra coperte isolanti posizionate sul sottofondo per scongelare il sottofondo prima del versamento.
Come si protegge il calcestruzzo dalle temperature rigide?,
Ecco i migliori metodi di protezione per isolare il calcestruzzo indurente dall’aria ambiente fredda:
- Poiché il calcestruzzo getta calore durante le reazioni chimiche di polimerizzazione, le coperte isolate e le casseforme isolate possono essere sufficienti per mantenere temperature di polimerizzazione adeguate. Devono essere fissati in modo che il vento non li soffiare via. È anche importante non innescare lo stress termico attraverso il surriscaldamento derivante dall’isolamento eccessivo.,
- Recinzioni forti, resistenti alle intemperie e riscaldate proteggono il calcestruzzo all’interno degli edifici, ma potrebbero essere necessarie membrane di polimerizzazione o acqua aggiuntiva per impedire che la superficie si asciughi a causa dell’uso di riscaldatori.
Il monitoraggio della temperatura è impegnativo
Una delle imprese più complicate della polimerizzazione del calcestruzzo a freddo è la necessità di monitorare la temperatura del calcestruzzo durante la polimerizzazione per verificare la conformità con la temperatura minima del calcestruzzo da 40 a 55 gradi. I sensori di maturità possono essere utilizzati per misurare la temperatura interna del calcestruzzo e i termometri a infrarossi possono essere utilizzati per misurare la temperatura superficiale del calcestruzzo.
La resistenza sul posto-non il numero di giorni di polimerizzazione – deve governare il periodo finale di protezione per la polimerizzazione del calcestruzzo., Il problema è che sia i cilindri da laboratorio che i cilindri da campo versati contemporaneamente al getto principale non sono affidabili nel determinare la forza del getto di calcestruzzo perché sono difficili da mantenere alla stessa temperatura del getto principale, e i cilindri possono anche essere molto più sottili del getto, facendoli curare ad un ritmo più veloce. I dati di monitoraggio della maturità calibrati con i dati del cilindro possono essere utilizzati per verificare la resistenza sul posto.
Al termine del periodo di polimerizzazione, è importante non urtare il calcestruzzo con un’esposizione improvvisa a temperature molto più fredde., La caduta di temperatura massima ACI-raccomandata di 24 ore dopo la rimozione della protezione varia da un’oscillazione di 20 gradi per calcestruzzo più spesso di 72 pollici ad una goccia di 50 gradi per calcestruzzo meno di 12 pollici spessi.
Il costo della costruzione in calcestruzzo invernale
La costruzione in calcestruzzo invernale è costosa, in parte perché la miscela di calcestruzzo costa di più, ma soprattutto perché la produttività del lavoratore è inferiore a causa di tutto il lavoro necessario per il riscaldamento e l’isolamento durante la polimerizzazione, la creazione di un’illuminazione extra del,
Il progetto diga sfioratore nella foto nella parte superiore di questo post, per esempio, costano circa $750.000 in più per la costruzione invernale di quanto avrebbe durante l’estate. Parte di questo premio è attribuibile alle condizioni eccezionalmente fredde dell’inverno, quando le temperature sono scese fino a 23 sotto e sono scese in un intervallo negativo durante i giorni 20 di gennaio 2014., Mitigare parzialmente i costi intrinseci della costruzione invernale è il fatto che gli appaltatori sono motivati a” mangiare ” alcuni dei costi di riscaldamento e recinzione solo per mantenere i loro dipendenti che lavorano durante i mesi in cui altrimenti sarebbero stagionalmente licenziati.
Avere un piano di protezione dal freddo
ACI ritiene che la comunicazione sia un ingrediente fondamentale in un progetto concreto di successo per il freddo e raccomanda agli ingegneri di assicurarsi che l’appaltatore fornisca un piano di protezione dal freddo., Questo piano dà all’ingegnere la possibilità di giudicare il livello di esperienza relativa dell’appaltatore e fornisce a tutte le parti l’opportunità di mettersi sulla stessa pagina e all’ingegnere di condividere consigli con l’appaltatore per assicurarsi che tutte le apparecchiature di protezione e monitoraggio siano allineate prima del versamento., Il piano dovrebbe includere:
- Sottofondo di preparazione e di protezione
- Temperatura metodo di monitoraggio
- Forza metodo di monitoraggio
- Identificazione dei metodi di protezione, quali recinzioni, isolato casseforme e coperte, idronico di riscaldamento, riscaldatori a combustione
- Mix design alterazioni
ACI consiglia questi consigli per la progettazione di testa fuori problemi:
- la posa del calcestruzzo in basso, con il crollo possibile per ridurre al minimo spurgo acqua e ritardi, come l’acqua può stare in piedi e congelare invece di evaporazione.,
- Evitare di iniziare il processo di finitura prematuramente, il che è allettante quando gli appaltatori lavorano in condizioni di luce diurna abbreviate. Il ridimensionamento può derivare dalla finitura mentre l’acqua di spurgo sta ancora uscendo dal calcestruzzo.
- Evitando l’uso di calore eccessivo. Ad esempio, i riscaldatori all’interno delle custodie possono surriscaldare le aree più vicine a loro.
Pete Haug, PE, un ingegnere delle risorse idriche, ha 20 anni di esperienza nella progettazione e test di ingegneria idraulica, con particolare attenzione agli sfioratori., Come ingegnere di record per più diga sfioratore, paratoia, e progetti di progettazione e costruzione del canale fluviale, ha completato più progetti di riparazione di piccole dighe, compresi i progetti che richiedono la costruzione in calcestruzzo invernale in climi freddi. Todd Rudolph, PE, ingegnere delle risorse idriche, progetta e ispeziona strutture idrauliche come cancelli, completa calcoli idraulici e idrologici e fornisce supporto per l’ispezione delle costruzioni, anche su progetti che richiedono lavori in calcestruzzo a freddo.