by Pete Haug, PE
I Todd Rudolph, PE
w każdym procesie, w którym bierze udział woda, przekroczenie znaku zamarzania może być zerwaniem umowy. Tak jest w przypadku utwardzania betonu, co musi nastąpić powyżej zamrożenia. Nieprzestrzeganie tej zasady spowoduje, że utwardzenie trwa znacznie dłużej – i ewentualnie beton, który przedwcześnie zawodzi., Dla osób w zimnym klimacie nie zawsze jest możliwe zaplanowanie budowy na cieplejsze miesiące. Zadanie to można wykonać w Warunkach zamrażania, ale nie bez podjęcia znacznej liczby kroków w celu utrzymania betonu powyżej zamrożenia podczas mieszania i utwardzania.
American Concrete Institute (Aci) nadal udoskonala swoje porady dotyczące wylewów w zimnych warunkach pogodowych, a niedawne webinarium przedstawione przez Erika Holcka, starszego inżyniera projektu w Denver Water, poruszyło powody, dla których ważne jest, aby chronić Beton utwardzany przed zamarzaniem oraz jak zapewnić i zweryfikować tę ochronę.,
dlaczego zamrażanie i utwardzanie nie mieszają się
w temperaturze od 25 do 27 stopni Fahrenheita zamrażanie wody porowej w utwardzaniu betonu zatrzyma nawodnienie – i proces utwardzania. Uwodnienie to reakcja chemiczna, w której kluczowe związki cementu tworzą wiązania chemiczne z cząsteczkami wody i stają się hydratami lub produktami uwodnienia. Poniżej 27 stopni tworzenie się lodu w betonie utwardzanym może uszkodzić długotrwałą integralność betonu poprzez pękanie.,
definicja Aci zimnej pogody – podczas której należy podjąć środki ochronne – została uproszczona, aby uwzględnić każdy rzeczywisty lub przewidywany spadek temperatury powietrza poniżej 40 stopni Fahrenheita podczas zimnego okresu ochrony betonu-czas, w którym zaleca się ochronę betonu podczas zimnej pogody. Okres ten zazwyczaj waha się od 1 do 6 dni, przy czym najkrótszy okres dotyczy betonu, który zawiera chemikalia o przyspieszonym działaniu, nie jest obciążony podczas budowy i nie jest narażony na zimno w trakcie eksploatacji (po zakończeniu projektu)., Najdłuższy okres utwardzania jest wymagany dla betonu bez przyspieszaczy, który jest pod obciążeniem podczas budowy i jest narażony na zimno w trakcie eksploatacji.
jaka temperatura powinna być utrzymywana?
w zakładzie wsadowym beton powinien być utrzymywany w temperaturze od 45 do 70 stopni, z wyższym końcem tego zakresu wymaganym do cieńszych wylewów betonu i chłodniejszych warunków powietrza na zewnątrz. Niższe temperatury w tym zakresie są dopuszczalne w zakładzie, jeśli Temperatura powietrza jest mniej surowa i jeśli wlew będzie grubszy., Po wylewaniu i utwardzaniu beton musi być utrzymywany w temperaturze 40 stopni, jeśli ma grubość ponad 72 cale, 45 stopni, jeśli ma grubość od 36 do 72 cali, 50 stopni, jeśli ma grubość od 12 do 36 cali lub 55 stopni, jeśli jest mniejsza niż 12 cali.
oto kilka wskazówek dotyczących temperatury, które powinny kierować każdą pracą betonu w zimnej pogodzie:
- powierzchnia, krawędzie i narożniki wylanego betonu są najbardziej podatne na zimno i najbardziej krytyczne do ochrony.
- pręt zbrojeniowy nr 18 i mniejszy może być mniejszy niż 32 stopnie po instalacji., Podobnie jak deskowanie i stalowa belka dwuteowa i inne osadzenia mniejsze niż 4 cale kwadratowe.
- jednak powierzchnie stykające się ze świeżym betonem muszą być wolne od lodu, śniegu i mrozu, a betonu nie wolno umieszczać na zamarzniętym podłożu. Hydrauliczne (wodne lub parowe) rury grzewcze mogą być umieszczone bezpośrednio na podbudowie lub na wierzchu koców izolacyjnych umieszczonych na podbudowie, aby rozmrozić podbudowę przed zalaniem.
jak chronić Beton przed ciężkimi temperaturami?,
Oto najlepsze metody ochrony do izolacji utwardzania betonu od zimnego powietrza otoczenia:
- ponieważ beton wyrzuca ciepło podczas reakcji chemicznych utwardzania, izolowane koce i izolowane szalunki mogą być wystarczające do utrzymania odpowiedniej temperatury utwardzania. Muszą być zabezpieczone tak, aby wiatr nie mógł ich zdmuchnąć. Ważne jest również, aby nie wywoływać stresu termicznego poprzez przegrzanie wynikające z nadmiernej izolacji.,
- mocne, odporne na warunki atmosferyczne, ogrzewane obudowy chronią beton w budynkach, ale może być potrzebna utwardzana membrana lub dodatkowa woda, aby zapobiec wyschnięciu powierzchni dzięki zastosowaniu grzejników.
monitorowanie temperatury jest trudne
jednym z trudniejszych wyczynów utwardzania betonu na zimno jest konieczność monitorowania temperatury betonu podczas utwardzania w celu sprawdzenia zgodności z minimalną temperaturą betonu od 40 do 55 stopni. Czujniki dojrzałości mogą być używane do pomiaru temperatury wewnętrznej betonu, a termometry na podczerwień mogą być używane do pomiaru temperatury powierzchni betonu.
wytrzymałość na miejscu-a nie liczba dni utwardzania – musi regulować ostateczny okres ochrony dla utwardzania betonu., Problem polega na tym, że zarówno cylindry laboratoryjne, jak i cylindry polowe wylewane w tym samym czasie, co główne wylewanie, są zawodne w określaniu wytrzymałości wylewania betonu, ponieważ trudno je utrzymać w tej samej temperaturze, co wylewanie główne, a cylindry również mogą być znacznie smuklejsze niż wylewanie, powodując ich utwardzenie w szybszym tempie. Dane monitorowania dojrzałości skalibrowane z danymi cylindra mogą być wykorzystane do weryfikacji wytrzymałości na miejscu.
Po zakończeniu okresu utwardzania ważne jest, aby nie wstrząsać betonu nagłym narażeniem na znacznie chłodniejsze temperatury., Zalecany przez ACI maksymalny 24-godzinny spadek temperatury po usunięciu zabezpieczenia wynosi od obrotu o 20 stopni dla betonu grubszego niż 72 cale do spadku o 50 stopni dla betonu o grubości mniejszej niż 12 cali.
koszt konstrukcji z betonu zimowego
konstrukcja z betonu zimowego jest kosztowna, częściowo dlatego, że mieszanka betonowa kosztuje więcej, ale głównie dlatego, że wydajność pracowników jest niższa ze względu na wszystkie prace związane z ogrzewaniem i izolacją podczas utwardzania, ustawianie dodatkowego oświetlenia miejsca pracy i kompensowanie niskiej wilgotności powietrza.,
projekt spillway zapory Na zdjęciu u góry tego posta, na przykład, koszt około $750,000 więcej na budowę zimową niż byłoby w lecie. Część tej premii można przypisać wyjątkowo zimnym Warunkom tej zimy, kiedy temperatury spadły nawet o 23 poniżej i spadły do wartości ujemnej w ciągu 20 dni w styczniu 2014 r., Częściowym ograniczeniem wewnętrznych kosztów budowy zimą jest fakt, że wykonawcy są zmotywowani do „zjedzenia” części kosztów ogrzewania i obudowy tylko po to, aby utrzymać swoich pracowników w pracy w miesiącach, gdy w przeciwnym razie byłyby sezonowo zwolnieni.
mieć plan ochrony przed zimnem
ACI uważa komunikację za kluczowy składnik udanego projektu betonu w zimnej pogodzie i zaleca inżynierom upewnienie się, że wykonawca zapewnia plan ochrony przed zimnem., Plan ten daje inżynierowi szansę na ocenę względnego poziomu doświadczenia wykonawcy i zapewnia wszystkim stronom możliwość zapoznania się z tą samą stroną, a inżynier może podzielić się radą z wykonawcą, aby upewnić się, że wszystkie urządzenia zabezpieczające i monitorujące są ustawione w kolejce przed zalaniem., Plan powinien obejmować:
- przygotowanie i zabezpieczenie podłoża
- metoda monitorowania temperatury
- metoda monitorowania wytrzymałości
- Identyfikacja metod ochrony, takich jak obudowy, szalunki izolowane i koce, nagrzewnice hydrauliczne i grzejniki spalinowe
- zmiany projektu mieszania
ACI zaleca te wskazówki dotyczące planowania, aby uniknąć problemów:
- umieszczenie betonu na jak najniższym poziomie, aby zminimalizować wyciek wody i opóźnienia, ponieważ woda może stać i zamarzać zamiast parować.,
- unikanie przedwczesnego rozpoczęcia procesu wykończeniowego, co jest kuszące, gdy wykonawcy pracują w skróconych warunkach dziennych. Skalowanie może wynikać z wykończenia, podczas gdy woda nadal wypływa z betonu.
- Na przykład grzejniki wewnątrz obudów mogą przegrzewać obszary najbliżej nich.
Pete Haug, PE, inżynier zasobów wodnych, ma 20-letnie doświadczenie w projektowaniu i testowaniu inżynierii hydraulicznej, z naciskiem na rozlewki., Jako inżynier rekordzista wielu projektów rozlewania zapór, bram śluzowych i kanałów rzecznych, zrealizował wiele projektów napraw małych zapór, w tym projekty wymagające konstrukcji z betonu zimowego w zimnym klimacie. Todd Rudolph, PE, inżynier zasobów wodnych, projektuje i kontroluje konstrukcje hydrauliczne, takie jak bramy, wykonuje obliczenia hydrauliczne i hydrologiczne oraz zapewnia wsparcie inspekcji budowlanej, w tym w przypadku projektów wymagających prac betonowych w niskich temperaturach.