Необходимый температурный режим твердения бетона создают различными приемами:

  • подогревом бетона в процессе приготовления,
  • выдерживанием в утепленных опалубках (метод термоса),
  • внесением в бетон химических добавок, снижающих температуру замерзания,
  • тепловым воздействием на свежеуложенный бетон греющих опалубок,
  • электродным прогревом,
  • инфракрасными источниками тепла.

Технологический прием выбирают с учетом условий бетонирования, вида конструкций, особенностей используемых бетонов, экономической эффективности. Приготовление и транспортировка бетонных смесей.

Для предотвращения замерзания бетона до начала тепловой обработки в условиях строительной площадки, полигона или не отапливаемого цеха в состав бетонной смеси целесообразно вводить добавку ускорителя твердения бетона или противоморозную добавку – нитрит натрия.

Для подогрева песка и щебня используются специальные регистры, через которые пропускают разогретые до 90°С воду или пар. Вода подогревается паром в водонагревателях. Для получения бетона заданной температуры смесь готовится в бетоносмесителях принудительного действия с пароподогревом. В зимний период транспортировка бетонной смеси осуществляется с помощью утепленных бетоновозов или грузовиками с подогревом кузова.

При транспортировании смеси по бетоноводам перед началом бетонирования звенья бетоновода утепляются и обогреваются паром или горячей водой. При температуре ниже 10°С магистральный бетоновод прокладывается в утепленном коробе вместе с паропроводом.

При разборке бетоновода звенья прочищаются скребками, щетками, пыжами, водой не промывается во избежание образования наледи. Основная причина прекращения твердения бетонных смесей при воздействии низких температур – замерзание в них воды. Наличие в воде солей резко снижает температуру ее замерзания. В качестве противоморозных добавок применяются:

  • нитрит натрия (НН) NaNO2 (ГОСТ 19906-74);
  • хлорид кальция (ХК) CaCl2 (ГОСТ 450-77) + + хлорид натрия (ХН) NaCl (ГОСТ-13830-68);
  • хлорид кальция (ХК) + нитрит натрия (НН);
  • нитрат кальция (НК) Ca(NO3)2 (ГОСТ 4142-77) + мочевина (М) CO(NH2)2 (ГОСТ 2081-75E);
  • комплексное соединение нитрата кальция с мочевиной (НКМ) (ТУ 6-03-266-70);
  • нитрит-нитрат кальция (ННК) (ТУ 603-7-04-74) + мочевина (М);
  • нитрит-нитрат кальция (ННК) + хлорид кальция (ХК);
  • нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК) + + мочевина (М);
  • поташ (П) K2CO3 (ГОСТ 10690-73).

Для обеспечения твердения бетона при отрицательных температурах в его состав следует вводить противоморозную добавку, выбираемую с учетом ожидаемой отрицательной температуры и данных по нарастанию прочности бетона. Выбор противоморозных добавок и их оптимальное количество зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных сред и блуждающих токов, температуры окружающей среды.

Практически все противоморозные химические добавки запрещается использовать:

  • при бетонировании предварительно напряженных конструкций, армированных термически упрочненной сталью;
  • при возведении железобетонных конструкций для электрифицированных железных дорог и промышленных предприятий, где возможно возникновение блуждающих токов.

Внесение химических добавок приводит к некоторому замедлению набора прочности бетоном в сравнении со скоростью твердения бетона в нормальных условиях. Так, при внесении поташа бетон в возрасте 28 суток при температуре окружающего воздуха –25 °C набирает прочность 50% от расчетной, а в возрасте 90 суток – 60%. При более высокой температуре окружающего воздуха (–5 °С) бетон набирает прочность более интенсивно: к 28-суточному возрасту прочность бетона в конструкции может составлять 75% от расчетной.

Метод термоса основан на применении утепленной опалубки с устройством сверху защитного слоя. Бетонная смесь укладывается в утепленную опалубку, а открытые поверхности защищаются от охлаждения. Обогревать ее не требуется, так как количества теплоты, выделяющейся в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, достаточно для того, чтобы бетон не замерз и успел набрать критическую прочность.

В качестве защитного слоя применяется толь, картон, фанера, соломит, по которым могут быть уложены опилки, шлак, шлаковойлок, минеральная вата. Опалубка может быть двойной, тогда промежутки между ее щитами засыпаются опилками, шлаком или заполняют минеральной ватой, пенопластом. Опалубку из железобетонных плит утепляют с наружной стороны, навешивая маты. Поверхность, соприкасающаяся с бетоном, перед началом бетонирования обязательно прогревается, а по окончании бетонирования немедленно утепляется. Метод термоса с наибольшей эффективностью применяется при бетонировании массивных конструкций.

Способ электропрогрева бетона в конструкциях основан на использовании выделяемого тепла при прохождении через него электрического тока. Для подведения напряжения используются электроды различной конструкции и формы. В зависимости от расположения электродов, прогрев подразделяется на сквозной и периферийный. При сквозном прогреве электроды располагаются по всему сечению, а при периферийном – по наружной поверхности конструкций. Во избежание отложения солей на электродах постоянный ток не используется.

Для сквозного прогрева колонн, балок, стен и других конструкций, возводимых в деревянной опалубке, применяются стержневые электроды, изготавливаемые из отрезков арматурной стали диаметром до 6 мм с заостренным концом.

Для установки электродов высверливаются отверстия в одном из щитов опалубки таким образом, чтобы электроды не соприкасались с арматурой каркаса. Расстояние между электродами по горизонтали и вертикали устанавливается согласно расчету. В последнюю очередь осуществляется их коммутация.

Для периферийного прогрева при слабом армировании (должен быть исключен контакт с арматурой) применяются плавающие электроды в виде замкнутой петли, а при прогреве плоских конструкций – пластинчатые электроды. В качестве материала для плавающих электродов подходит полосовая сталь толщиной 3–5 мм и шириной 30–50 мм. Расстояние между электродами определяется расчетом. Электроды должны контактировать с бетоном и могут быть несколько утоплены в него. Нашивные электроды, так же как и плавающие, относятся к элементам периферийного прогрева. Они изготавливаются из арматурной стали или металлических пластин толщиной 2–3 мм. Электроды нашиваются на щиты опалубки, а концы загибаются под углом 90° к поверхности и выводятся наружу.

При изготовлении длинномерных конструкций (колонн, ригелей, балок, свай) используются струнные электроды. Они исполнены из гладкой арматурной стали диаметром 4–6 мм и располагаются в центральной части сечения конструкции. Концы электродов отгибаются под углом 90° и выводятся через отверстия в опалубке для подключения коммутирующих проводов.

Однородность температуры поля зависит от схемы расположения электродов и расстояния между ними. Чем ближе друг к другу электроды и сильнее армирование конструкции, тем больше будут температурные перепады в твердеющем бетоне, в результате чего режим твердения станет неоднородным и качество бетона ухудшится. Поэтому в каждом конкретном случае рассчитывается схема расположения электродов с учетом степени армирования конструкции.

Термоактивная или греющая опалубка – многослойные утепленные щиты, оснащенные нагревательными элементами. Тепло через палубу щита передается в поверхностный слой бетона, а затем распространяется по всему массиву конструкции. Обогрев бетона таким способом не зависит от температуры наружного воздуха.

Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании стыков и швов при температуре наружного воздуха до –40 °С.

Конструкции греющей опалубки многообразны. Основное требование, предъявляемое к ним, – обязательное равномерное распределение температуры по щиту опалубки. В качестве нагревательных кабелей применяются кабели типа КСОП или КВМС. Они состоят из константановой проволоки диаметром 0,7–0,8 мм, помещенной в термостойкую изоляцию. Поверхность изоляции защищена от механических повреждений металлическим защитным чулком. Размещают нагреватели на щите опалубки в зависимости от режимов обогрева и мощности: греющие провода и кабели устанавливают вплотную к палубе, ТЭНы – на небольшом расстоянии от нее.

Обогрев бетона инфракрасными лучами. Источником инфракрасных (тепловых) лучей служат ТЭНы мощностью 0,6–1,2 кВт с рабочим напряжением 127, 220 и 380 В, керамические стержневые излучатели диаметром 6–50 мм и мощностью 1–10 кВт, кварцевые трубчатые излучатели и др.

Для создания направленного потока инфракрасных лучей применяются отражатели параболического, сферического и трапецеидального типа. Инфракрасные установки в комплекте с отражателями и поддерживающими устройствами используются для прогрева конструкций, возводимых в скользящей опалубке, тонкостенных элементов стен, подготовки под полы, плитных конструкций, стыков крупнопанельных зданий. Чтобы предотвратить быстрое испарение влаги, поверхность бетона покрывается пленкой.

При возведении стен в щитовой и объемно-переставной опалубке применяется односторонний обогрев излучателями сферического типа. Для обеспечения прогрева всей плоскости стены отражатели располагают на разных уровнях стены.