BETONIRANJE U ZIMSKIM USLOVIMA - grf.bg.ac.rs · mikroporoznost. Beton sa uobičajenom količinom vazduha od 2 % i beton sa istom količinom vazduha dobijen upotrebom aeranata ima

GRAðEVINSKI FAKULTET BEOGRAD

ODSEK ZA MENADŽMENT, TEHNOLOGIJU I INFORMATIKU U GRAðEVINARSTVU

SEMINARSKI RAD IZ PREDMETA: TEHNOLOGIJA GRAðENJA I SISTEM KVALITETA

TEMA:

BETONIRANJE U ZIMSKIM USLOVIMA

Student:

Danijel Maksić 73/07

Decembar, 2010.

Betoniranje u zimskim uslovima 2

SADRŽAJ SEMINARSKOG RADA

1. Uvod

2. Problematika zimskog betoniranja

3. Tehnologija

4. Proizvodnja betona

5. Transport betona

6. Ugradnja i nega betona

6.1 Mere zaštite betona pri niskim temperaturama

6.2 Protivmrazni dodaci i postupci sa smrznutim betonom

6.3 Uticaj temperature na stvrdnjavanje betona

7. Kontrola kvaliteta

8. Jedan od prvih radova u zimskom betoniranju

9. Izgradnja jednog od mnogobrojnih objekata u zimskim uslovima

Literatura


1. UVOD

Pravilnikom za beton i armirani beton PBAB 87 u članu 268 definisana je proizvodnja i ugradnja betona u posebnim uslovima. Posebnim uslovima smatraju se klimatski uslovi takvi da je temperatura okoline duže vreme niža od +5C° ili viša od +30C°. Za betoniranje u takvim uslovima treba osigurati zaštitne mere (potpune ili delimične) u zavisnosti od problematike koju treba rešiti u vezi proizvodnje, transporta i skladištenja (deponovanja) komponentnih materijala, fabrike betona, transporta betona do gradilišta, ubacivanja betona u oplatu, ugradnje u konstruktivni element, negovanja ugrañenog betona, kontrole kvaliteta, davanja instrukcija u vidu uputstava (pisanih) svih učesnika u procesu betoniranja.

Betoniranje u posebnim uslovima mora biti dobro osmišljeno, organizovano i sprovedeno na svim nivoima ovog i onako osetljivog tehnološkog procesa. Pravilnim sagledavanjem ukupne problematike i spremnosti da se odgovori svim zahtevima donosi se odluka: betonirati ili ne. Odluka o betoniranju ne sme biti donešena na osnovu snage autoriteta, subjektivne odluke ili biti prepuštena slučaju već argumentovati mogućnost izvoñenja sa aspekta izvodljivosti sagledanu kroz tehnološku, tehničku, kadrovsku, materijalnu i ekonomsku komponentu.

Za odluku nije merodavan jednostran pogled na problematiku već konačan efekat koji uključuje rizik pojave negativnih posledica.

Doskora se malo znalo o fenomenu delovanja niskih temperatura na svežu betonsku masu i na mlade betone. Poslednjih dvadeset godina u svetskoj nauci, naročito u nekoliko razvijenih zemalja, izvršeni su značajni istraživač-ki radovi kojima je razjašnjeno nekoli-ko problema u ovoj oblasti. Razvile su se metode i postupci kojima mogu da

se izvode radovi u betonu na niskim temperaturama. Danas je ova oblast u intenzivnom

razvoju. Zimski period u našoj zemlji traje oko tri meseca, a u severnim zemljama period niskih temperatura iznosi i 120 do 150 dana, pa se vidi neophodnost upoznavanja problematike zimskog betoniranja, kao i potreba za osvajanjem postupaka i metoda da bi se i na niskim temperaturama kontinualno odvijali grañevinski radovi.

O samoj tehnologiji biće više reči na narednim stranicama, kao i o samim metodama koje predstavljaju neizbežnost pri betoniranju u zimskim uslovima.


2. PROBLEMATIKA ZIMSKOG BETONIRANJA

Ključni problem vezan za tehnologiju betona u zimskim uslovima je prisutnost vode. Voda je jedna od osnovnih komponenti betona, osnovno je sredstvo za pranje i održavanje grañevinskih mašina (betonara, miksera, pumpi za beton, alata i pribora), kao atmosferski faktor otežava rad (magla, kiša, sneg, led), ima fenomen menjanja agregatnog stanja (para, tečnost, led), služi kao sredstvo za negu betona (svežeg i očvrslog) i postaje značajan ekonomski problem (cena, tretman otpadne vode, ekološki aspekt). Poznajući njene fizičke, hemijske, mehaničke, hidrauličke i ostale karakteristike u kombinaciji sa preostalim komponentama betona i procesa koji se u ovim uslovima menjaju možemo doslednim sprovoñenjem mera i postupaka betoniranje i u ovim uslovima učiniti mogućim. Temperature niže od 15°C stvaraju odreñenu problematiku vezanu za primenu aditiva na polimernoj osnovi, temperature od +4°C su se tradicionalno smatrale za idealne pri betoniranju masivnih blokova, na 0°C voda menja agregatno stanje, do -10°C troškovi u svakom segmentu proizvodnje i ugradnje betona se povećavaju za cca 30%, za rad na temperaturama nižim od -10°C uputno je odložiti betoniranje za naša klimatska područja. Ponašanje komponentnih materijala na nižim temperaturama, zbog svojih termičkih karakteristika, u periodu povećanja temperature mogu stvoriti uslove za pojavu dodatnih unutrašnjih napona.

Voda kao atmosferski faktor

Osnovni parametri lokalno očekivane vremenske prognoze su sadržaj vode u vazduhu (vlažnost), atmosferski pritisak, temperatura vazduha, brzina i smer vetra te prisustvo oblaka sa visokim sadržajem vode i trenutno opšte klimatsko stanje u odnosu na godišnje doba. Za grañevinsku praksu je uobičajeno da u okviru dinamičkih planova izvoñenja radova u ovom periodu povećamo broj dana za izvoñenje. U periodu niskih temperatura na već zatečenom stanju padavina (kiša, sneg, prisustvo leda) ili njihovom skorašnjem prestanku imamo potrebu da obezbedimo nesmetano odvijanje svih tehnoloških faza u procesu betoniranja. U realno očekivanoj mogućoj ili nastaloj promeni vremenskih uslova često smo u prilici da dodatnim merama i postupcima omogućimo već započeti proces betoniranja.

Planskim pristupom rešavanju ove problematike, vezane za periodična godišnja ponavljanja niskih temperatura, omogućavamo odvijanje procesa betoniranja u ovim (otežanim) uslovima proizvodnje. Pozivanje na “iznenadnost” u pojavi niskih temperatura, padavina i svega što karakteriše klimatske uslove vezane za ovaj period godišnjeg doba su priznanje ”nespremnosti” i “neorganizovanosti” za kvalitetno izvoñenje betoniranja. Odluka o betoniranju donešena na osnovu realnog sagledavanja svih tehnoloških faza, njihovog stepena pouzdanosti u funkcionisanju, kadrovskoj i tehničkoj opremljenosti, u ovoj, uslovno rečeno prvoj fazi odlučivanja, determinisana vremenskim prilikama, sadrži svesno preuzetu odgovornost.

Tehnologija proizvodnje betona je osetljiv proces. Održavanje kvaliteta proizvedenog i ugrañenog betona je veština. Kvalitet izvedenog elementa, odnosno betonske konstrukcije u celini je imperativ i


konačni cilj. Niske temperature, bliske “nuli”, stvaraju uslove za prelaz vode iz tečnog u čvrsto agregatno stanje-led. Meñutim, i temperature blisko iznad “nule” uz prisustvo jakog vetra imaju isti efekat u stvaranju otežanih uslova za proces proizvodnje i ugradnje betona.

Zamrznuta voda povećava zapreminu za 9%, što ruši strukturu betona ako je nedovoljno očvrsnuo. Sve ovo ima za posledicu prestanak prirasta čvrstoće, nepovratan gubitak konačne čvrstoće betona čak i pri kasnijem održavanju u normalnim uslovima, značajno snižavanje otpornosti na mraz i narušavanje adhezije betona sa armaturom.

3. TEHNOLOGIJA

Prilikom pripreme za proizvodnju betona i betoniranje na niskim temperaturama moramo imati metodološki razrañen pristup tehnologiji betona za takve vremenske uslove. Rešavajući problem vode omogućavamo elementarno funkcionisanje hemijskih reakcija i stvaramo preduslove za dobro funkcionisanje proizvodnje, transporta, ugradnje i nege betona uz imperativ da kvalitet proizvedenog i očvrslog betona bude zadržan, odnosno da konstruktivni element nema negativnih posledica na stabilnost, funkcionalnost i estetske efekte.

Pravilnim izborom kombinacije cementa i odgovarajućih aditiva je dobar ali ne i dovoljan preduslov za uspeh. Održavanjem temperature betona na 20 °C do ugradnje je ujedno i pokazatelj koliko smo uspeli u sprovoñenju mera i postupaka za zimske uslove betoniranja. Postići i održati ovakvu temperaturu svežeg betona je veština koja se postiže adekvatnom primenom dostignuća moderne tehnologije betona.

Pojedini cementi sadrže supstance koje mu poboljšavaju karakteristike potrebne za proizvodnju na nižim temperaturama. Hemijska industrija je proizvela aditive za beton sa raznim osnovama. Pojedine gradivne supstance se različito ponašaju na različitim temperaturama. Mogućnost primene odreñenih aditiva mora se laboratorijski i praktično proveriti i dokazati da utiču na poboljšanje karakteristika svežeg i očvrslog betona. Redosled doziranja aditiva, dužina mešanja, početna temperatura mešavine su samo neki od parametara uticajnih na efekat aditiva.

Smanjenje vodo-cementnog faktora uz pomoć hiperplastifikatora i primenom ubrzivača očvršćavanja, uz prateće mere i postupke, omogućavamo svežem i mladom betonu postizanje potrebne čvrstoće na zatezanje. Upotreba ubrzivača vezivanja ima negativan odraz na poroznost cementnog kamena a time i na konačne čvrstoće. Primena aeranata je vrlo osetljiv metod poboljšanja trenutnih i budućih karakteristika betona ali u ispravnoj kombinaciji sa ostalim aditivima mora dovesti do zadržavanja ili povećanja zapreminske mase betona. Razlog primene aeranta je da stvori kontinuiran raspored vazduha i stvori mikroporoznost. Beton sa uobičajenom količinom vazduha od 2 % i beton sa istom količinom vazduha dobijen upotrebom aeranata ima različite karakterisike svežeg i očvrslog betona.

Aeranti sa sintetičkom osnovom imaju pad karakteristika nakon 45 minuta od zamešavanja betona i pri njihovoj primeni se mora biti obazriv.


Frakcije sa kojima spravljamo beton u periodu niskih temperatura moraju imati povećan sadržaj sitnih čestica. Upotreba frakcije 0-2 mm znatno utiče na fliudnost svežeg betona ali istovremeno komplikuje manipulaciju na utovarnim i dozirnim sredstvima. U PBAB-u 87 o kriterijumu za sadržaj sitnih čestica u frakciji 0-2 i 0-4 mm neadekvatna je formulacija o istom ograničenju na 5 (10) %. Stvaranje centara kristalizacije i omogućavanja prodora vode put cementne čestice upravo se povećava primenom čestica <0,09 mm i ujedno se smanjuje potreba za povećanom dozažom cementa.

Pre početka spravljanja betona, pri niskim temperaturama uobičajena je primena betona sa odreñenim protivmraznim i drugim dodacima, kao i upotreba betonskih mešavina spravljenih sa prethodno zagrejanim komponentama. Kada temperatura vazduha nije niža od -1°C, početna temperatura svežeg betona Tbo može se skoro uvek postići samo primenom zagrejane vode; ovo zagrevanje se po pravilu vrši do temperature od 40-70°C. Ako se, pak, radi o nižim temperaturama, treba ići i na zagrevanje agregata. Ovo zagrevanje se može realizovati na razne načine, pri čemu najveću primenu imaju sistemi koji vrše zagrevanje putem vodene pare.

U ovakvim slučajevima para zagreva agregat izlazeći iz perforiranih čeličnih cevi postavljenih kroz operativne bunkere (slika levo), ili izlazeći kroz odgovarajući sistem perforiranih cevi proveden kroz masu agregata deponovanog na otvorenom prostoru.

Takav je, na primer, slučaj prikazan na slici (desno), koji predstavlja šemu razvoda zagrejane vodene pare koja se primenjuje u pogonima za proizvodnju betona koji imaju radijalne boksove za smeštaj agregata. Prikazani načini zagrevanja agregata, kao i primena zagrejane vode, podrazumevaju da u pogonu za proizvodnju betona pre nastupanja zimskog perioda treba da bude instalisana sva oprema neophodna za rad na niskim temperaturama. Ovo, izmeñu ostalog, pretpostavlja i izvoñenje termičke zaštite bunkera za agregat i silosa za cement, pošto se na taj način ostvaruju znatne uštede u toplotnoj energiji potrebnoj za obezbeñenje zahtevanog nivoa temperature Tbo.


4. PROIZVODNJA BETONA

Spravljanje betona u proizvodnim pogonima vrši se na osnovu receptura potvrñenih u postupku prethodnih proba i u postupku izrade radnog sastava za odreñenu dozažu komponentnih materijala. Recepture koje su predviñene za rad na niskim temperaturama moraju imati višestruku proveru u proizvodnom pogonu pri čemu kvalitet proizvedenog i očvrslog betona mora biti jednak ili veći u odnosu na normalne uslove privreñivanja. Dodatnim angažovanjem kadrova, držanjem tima servisera u pripravnosti, obezbeñenim rezervnim delovima i brzom razmenom informacija o zastojima uz veliku mobilnost svih timova i u slučaju kvarova u proizvodnji zastoji se minimiziraju. Pravovremenom dostavom komponentnih materijala i njihovim pravilnim deponovanjem i skladištenjem omogućujemo smanjenje troškova i ne utičemo negativno na kvalitet komponenti.

Ukoliko se betonski radovi izvode na temperaturama ispod 5°C, treba se pridržavati sledećih pravila:

• koristiti cemente viših toplota hidratacije, što znači cemente viših klasa i cemente sa manjim procentima dodatka zgure,

• cemente sa dodatkom pucolana i pucolanske cemente izbegavati,

• upotrebljavati veće količine cementa

• ići na niže vodocementne faktore, što znači da smanjivanje sadržaja vode u betonu treba kom-penzovati korišćenjem dodataka betonu tipa plastifikatora i superplastifikatora, primer: Sika Viscocrete 20HE – superplastifikator treće generacije na bazi modifikovanih karboksilnih kiselina koji daje efekte izuzetno ubrzanog vezivanja kod očvršćavanja betona. Izuzetno ubrzava priraštaj ranih čvrstoća bez negativnog uticaja na krajnje čvrstoće. Izuzetno je podoban za proizvodnju prefabrikovanih betonskih elemenata gde je potrebna visoka redukcija vode (do 30%) i izuzetna razlivnost. Pospešuje karakteristike skupljanja, vodonepropusnost kao i akceleratorsko povećanje ranih čvrstoća. Doziranje zavisi od zahteva, temperature betona, spoljne temperature, vrste cementa i sl.

• koristiti aditive ubrzivače vezivanja i očvršćavanja betona (akceleratore), kako bi beton u što kraćem roku postigao odreñeni nivo čvrstoće, na primer: Sika Rapid 2 – aditiv za izuzetno ubrzano očvršćavanje betona i maltera bez negativnog uticaja na krajnu čvrstoću. Može se dodavati direktno u mikser ili u fabrici betona gde je potrebno dostići izuzetno visoke čvrstoće betona u periodu izmeñu 6 i 24h. Može se koristiti u kombinaciji sa adekvatnim superplastifikatorima.

Opis Boja Gustina Potrošnja/doziranje Pakovanje

tečnost žuta 1.40 kg/l 1.0-3.0%

u odnosu na masu cementa PVC kanta 25kg i

burad 220kg


• upotrebljavati specifične dodatke betonu za zimsko betoniranje – antifrize, putem kojih ce se delovati na snižavanje tačke smrzavanja tečne faze prisutne u svežem betonu.

U savremenom grañevinarstvu spravljanje betonske mešavine vrši se isključivo mašinskim putem, pri čemu se ovaj postupak svodi na mešanje i doziranje komponentnih materijala u cilju dobijanja homo-gene mase. Ova operacija se izvodi u specijalno organizovanim grañevinskim punktovima pri gradilištu ili u posebnim fabrikama betona, koje su u stanju da snabdeju i više od jednog gradilišta betonom. Odvojeno mešanje smese je pokazalo da mešanje cementa i vode u pastu pre dodavanja agregata povećava čvrstoću betona na pritisak. Pasta bi trebalo da se meša pri velikim brzinama u posebnim miskerima. A kasnije tako napravljena pasta da se sjedini sa agregatom i ostatkom vode, u klasičnim mikserima.

U zimskom periodu, pri spravljanju betona doziranje tople vode u mešalicu vrši se uvek posle doziranja agregata, dok se doziranje cementa vrši na kraju, tj. tek kada se voda dovoljno ohladi, jer ne sme se dozvoliti da doñe do kontakta izmeñu cementa i vode čija je temperatura veća od 30°C.

5. TRANSPORT BETONA

Pojavom novih tipova kamionskih miksera za prevoz betona učinjeno je poboljšanje u kvalitetu mešanja betona u toku transporta kao i smanjenju prionljivosti na zidove i unutrašnjost miksera. Radi se o separatnom nekontinualnom tipu pobuñivača mešanja patentiranog od strane Schwing-Stettera2 koji omogućava “toliko željeni” pretovar i veću iskorišćenost miksera u vreme povećane ili ubrzane isporuke. Za transport u uslovima izuzetno niskih (Sibirskih) temperatura urañena je posebna konstrukcija miksera za održavanje temperature betona.

Dotrajali mikseri imaju povećanu lepljivost betona i teže ih je održavati. Repariranje miksera, odnosno njihova zamena je vrlo prihvatljivo rešenje pre nastupanja perioda niskih temperatura. Prilikom otpreme miksera potrebno je da svi vozači dobiju interventnu količinu odgovarajućeg aditiva sa uputstvom za upotrebu, potrebnu u slučaju dužeg neplaniranog zastoja.


Transport svežeg betona mora da bude tako orga-nizovan da tokom transporta ne doñe do velikog gubitka toplote mešavine. Zato koristimo transport-na sredstva sa odreñenim sistemima termičke zaštite. Ukoliko su u pitanju veće transportne dužine može doći i do preteranog hlañenja meša-vine usled mešanja sa hladnim vazduhom. Zato je često korisnije da se beton po izlasku iz mešalice

transportuje bez ikakvih dodatnih intervencija u smislu obezbeñenja njegove homogenosti.

6. UGRADNJA I NEGA BETONA

Prilikom ugradnje betona na niskim temperaturama potrebno je ispuniti nekoliko zahteva kako bi ugradnja betona bila kvalitetna:

• Na armaturi ne sme biti zaleñenih mesta, snega ili onečišćenja.

• Po postavljanju armature izvršiti prekrivanje pvc folijama i sličnim pokrivačima.

• Ako je potrebno grejnim telima ili prskanjem toplom vodom odstraniti eventualna zaleñena mesta.

• Ako su temperaturni gradijenti veliki, oplata može biti dodatno obložena stiroporom ili grejana nekim grejnim telom.

• Revibriranjem slojeva ugrañenog betona se dodatno istiskuje eventualna zatečena voda u betonskoj masi.

• Pri ugradnji betona upotrebiti utovarno sredstvo za ubacivanje u oplatu koje ima kraći vremenski ciklus (pumpa za beton).

• U slučaju upotrebe pretovarnog silosa za beton isti mora biti prinudno zagrevan i da ima osobinu zadržavanja temperature betona.

U dosadašnjem razvoju u tehnologiji izvoñenja radova u betonu u zimskim uslovima primenjuju se sledeće metode:

a) Metode pri kojima se dovodi toplota u svež beton u periodu očvršćavanja: � zaparivanje � elektrodno zagrevanje � prethodno elektrozagrevanje � infracrveno zračenje � indukciono zagrevanje � unošenje pare u beton


b) Termos-metode c) Metode pri kojima se koriste hemijski dodaci za zaštitu betona d) Kombinovane metode (jednovremeno korišćenje više metoda iz prve tri grupe)

Izbor optimalnih metoda zimskog betoniranja, za konkretne uslove izvoñenja radova, zavisi od više faktora, od kojih su najznačajniji: masivnost konstrukcije koja se betonira, čvrstoća betona na pritisak koja je potrebna za izvoñenje narednih radova, mogućnost obezbeñenja energetskih resursa i opreme. Evo nekoliko reči o jednoj od njih:

Termos metoda

Ova metoda se primenjuje pri betoniranju masivnih konstrukcija u zimskim uslovima sa modulom površine Mp=F/V, gde je F površina preseka u (m2), a V zapremina mase betona u (m3).

Metoda se sastoji u negovanju ugrañenog betona. Primenom toplotne zaštite prethodno zagrejan beton se čuva od hlañenja, a toplota koja se stvara tokom hidratacije cementa koristi se za proces otvrdnjavanja betona.

Termos metoda se naročito uspešno primenjuje pri izvoñenju konstrukcija kod kojih je Mp≤6.

Primena termos-metode zasniva se na stavu da ukupna količina toplote u betonu treba da bude jednaka gubicima toplote koje će imati konstrukcija pri svome hlañenju do 0°C, a za izvesno vreme hlañenja th..Tokom ovog vremena, dakle, beton treba stalno da ima pozitivnu temperaturu, njegova čvrstoća treba da dostigne izvesnu unapred utvrñenu vrednost. Termos-metoda se ne primenjuje kod lakih skeletnih konstrukcija, jer je organizovanje zaštite svežeg betona teško i neekonomično.

6.1 Mere zaštitе betona pri niskim temperaturama

Odmah posle ugrañivanja betona treba preduzeti odgovarajuće mere da beton ne bude oštećen dejstvom niskih temperatura i da se stvore potrebni uslovi (odgovarajuća temepratura i vlažnost) za normalni tok procesa hidratacije.

Ovo se može postići na više načina:

• prekrivanjem otvorenih površina betona, pa čak i celokupnih elemenata i konstrukcija, prikladnim izolacionim materijalima,

• izradom oplata sa dodatnim izolacionim slojevima, što se u prvom redu odnosi na metalne oplate,

• postavljanjem izbetoniranih elemenata i konstrukcija u zatvorene prostore koji se eventualno mogu i zagrevati (nadstrešnice, šatori i slično),

• direktnim zagrevanjem elemenata i konstrukcija putem vodene pare, otvorene vatre, električne struje (na primer, pomoću električnih grejalica) i drugog.


6.2 Protivmrazni dodaci i postupci sa smrznutim betonom

Ni naši propisi ni propisi drugih zemalja ne preporučuju da se betonu dodaju primese kao što su: kuhinjska so, kalcijum-hlorid, ''betonit'' i drugi preparati. Iako oni u prvo vreme održavanjem toplote, omogućuju cementu da vezuje, docnije najčešće štetno utiču na beton.

Kao primer se navodi da je potrebno 14kg soli na 1m3 agregata koji sadrži 5% prirodne vlage, da bi se sprečilo mržnjenje agregata na -5 °C. Ovo znači da će pri nižoj temperaturi nastupiti mržnjenje agregata i pri ovoj količini soli. Meñutim, so nagriza armaturu i umanjuje čvrstoću betona.

Kad se ne preduzmu sve mere predostrožnosti može se dogoditi da se beton smrzne. Mržnjenje betona najčešće nastupa usled iznenadnog mraza, pa se prema tome u praksi dogañaju različiti stadijumi mržnjenja. Kad nastupi mraz, prva mera mora biti da se beton odmah zaštiti od daljeg smrzavanja, a smrznuti deo treba što pre raskraviti zagrevanjem, ponovo ga nabiti i zaštititi od daljeg dejstva mraza.

Obično beton posle potpunog mržnjenja i docnijeg raskravljivanja postaje šupljikav, jer pri mržnjenju beton povećava zapreminu. Ova poroznost betona se može popraviti na taj način, što će se ovakav beton polivati dugo cementnim mlekom, koje će postepeno popuniti šupljine.

Kontrola o izvršenoj popravci je proba na vodonepropustljivost, koja se može postići.

6.3 Uticaj temperature na stvrdnjavanje betona

Šta zapravo treba znati o betonu, odnosno cementu u vezi sa niskim temperaturama?

Treba znati da se normalan proces vezivanja cementa, odnosno najpovoljniji proces vezivanja razvija pri srednjoj temperaturi vode, cementa i vazduha od +14 do + 20 °C.

Povećanje ove takozvane normalne temperature ubrzava proces vezivanja, a snižavanje ima za posledicu znatno usporavanje procesa vezivanja. Znači, graditelji moraju da znaju da pri niskim temperaturama od +5°C do 0°C nastupa znatno usporavanje procesa vezivanja.

U sledećoj tabeli se prikazuje kako snižavanje temperature spoljne sredine utiče na usporavanje brzine hemijskih reakcija u betonu, odnosno kako se smanjuje čvrstoća betona na pritisak posle 28 dana:

t (°C) 20 5 0 -5

% MB 100 70-80 40-50 6-12


Tabela koja prikazuje uticaj temperature na stvrdnjavanje betona

Trajanje stvrdnjavanja u danima

Temperatura prilikom stvrdnjavanja u °C

Napomena 1 5 10 15 20 25 30 35

Dostignut % čvrstoće od kβ28

2 - - - 25 30 35 40 45

3 10 15 25 33 39 45 50 55 kβ28 označava marku

5 20 28 33 50 55 60 65 70 betona, koji se stvrdnjava

7 30 39 48 60 68 75 80 85 28 dana na temperaturi od

10 38 49 60 72 80 85 89 92 +15°C

15 50 60 70 82 90 95 97 100

28 65 80 90 100 105 110 - -

Šta pokazuju podaci iz tablice?

1. da je kraći rok za stvrdnjavanje betona ukoliko je viša temperatura; 2. da beton postiže već posle 15 dana svoju marku (kβ28),ako stvrdnjava na temperaturi od 35°C; 3. da je kod zimskih radova utoliko kraći rok zagrevanja, ukoliko je viša temperatura pri kojoj

beton stvrdnjava; 4. da beton postiže 50% od svoje marke (kβ28) ako mu se obezbedi od trenutka stvrdnjavanja:

dana stalne temperatureod

10 + 5°C

7 +10°C

5 +15°C

4,4 +20°C

3,7 +25°C

3 +30°C

2,5 +35°C

Najzad, na osnovu izloženog s pravom možemo da izvedemo zaključak:može se betonirati zimi i po mrazu, ako se obezbedi da se proces vezivanja i stvrdnjavanja u betonu obavlja pri temperaturama i u rokovima kako je napred navedeno.


U našoj grañevinskoj praksi se nedovoljno poklanja pažnja za negu betona i posledice su neminovne. Razlozi za pojavu prslina koje prelaze u otvorene pukotine se obično traže u komponentnim materijalima a ne u stvarnom uzroku “ne sprovoñenju mera nege”. Ilustrativno na slici (levo) prikazana je uobičajena posledica nesprovoñenja mera nege betona. Pojavom ovakvih propusta u izvoñenju su pokazatelj da izvo-ñač nije osposobljen za izvoñenje betonskih konstrukcija, bez obzira na licence koje izdaju nadležni organi i da su direktno ugroženi stabilnost, sigurnost i funkcionalnost konstrukcije.

Kao što postoji procedura izdavanja licence za izvoñenje zbog ovakvih slučajeva bi se moralo razmišljati i o uvoñenju procedure za oduzimanje licence.

Ključno za razumevanje procesa koji se odvija je da su naponi koji nastaju usled migracije vode ili stvaranja leda znatno veći od čvrstoće betona na zatezanje. Prsline koje nastaju u mladom betonu ostaju trajno prisutne i smanjuju njegove karakteristike i omogućuju deterioraciju očvrslog betona. Na slici (dole) prikazan je grafik na kojem je vidljiva “kritična zona” od prvih 12-15 časova do kada beton treba da postigne min 5 MPa kako bi mogao preuzeti napone zatezanja.

Rast čvrstoće betona pri zatezanju i napona zatezanja

Ugrañivanje betona u zimskim uslovima


7. KONTROLA KVALITETA

Zbog specifičnih uslova ugradnje betona u toku zime, potrebne su i dopunske mere kontrole kvaliteta betona. Merenjem temperature agregata i vode pred spravljanje betona, temperature svežeg betona pri izlazu iz mešalice u toku transporta, kao i merenjem temperature pri ugradnji u konstrukciju kontroliše se i obezbeñuje da se betonska smeša ne ugradi sa temperaturom koja je niža od potrebne.

Dužina negovanja betona u zimskim uslovima utvrñuje se eksperimentalno i računskim putem. Ukoliko se radi o eksperimentalnoj metodi odreñivanje vremena negovanja betona, meri se čvrstoća betonskih kocaka koje se drže u uslovima maksimalno bliskim otvrdnjavanju betona u konstrukciji. Pored ovih merenja, obavlja se i merenje čvrstoće betona u konstrukciji, primenjujući metode ispitivanja bez razaranja.

U slučaju računske metode temperatura betona se meri u odreñenim vremenskim razmacima. U cilju čestih merenja u beton su utvrñene metalne cevčice sa zatvorenim dnom i ispunjene mineralnim uljem. Upuštanjem termometra u cev meri se temperatura u betonu.

Vrlo česta greška koju izvoñači čine je prerano skidanje oplate što dovodi do gubitka temperature betoniranog elementa i smanjenja kvaliteta. Površine betona su usled preranog skidanja oplate neravne, sa stvorenim mikropukotinama i estetski neprihvatljivog izgleda.

Usled naglih temperaturnih promena na mladom betonu narušava se kompatibilnost deformacija betona i armature i generalno imamo pad nosivosti takvog elementa.

8. JEDAN OD PRVIH RADOVA U ZIMSKOM BETONIRANJU

Jedan od prvih radova u zimskom betoniranju bila su istrazivanja austrijskog naučnika Tetmajera, koji je krajem XIX veka utvrdio da se sa snižavanjem temperature do 0°C procesi vezivanja betonske smeše usporavaju, a da se na temperaturama ispod 0°C prekidaju. Pri kasnijem podizanju temperature 0°C vezivanje betonske smeše se nastavlja.

Početkom ovog veka I.A. Kireenko je svojim radovima i praktičnim rezultatima ukazao na nove mogućnosti, a velikim i brojnim ispitivanjima doprineo formiranju osnove za razvoj metoda zimskog betoniranja. Njegova je zasluga za uvoñenje termos-metode. Prvi opit sa izvoñenjem radova u betonu na mrazu učinio je I.A. Kireenko 1910. godine u gradu Tarašč, kada je pri betoniranju mosta upotrebljavao zagrejanu vodu i pesak. Srednja spoljna temperatura pri radu bila je -6 °C. Metoda zagrevanja materijala sa udelom egzotermije bila je osnova prvih tehničkih uslova za izvoñenje radova u zimskim uslovima.

Na pitanjima razrade metoda zimskog betoniranja radili su mnogi vodeći naučnici kao: B.G. Skramtajev, I.A. Kireenko, S.A. Mironov, V.N. Sizov, S.V. Šestoperov, V.M. Moskvin i mnogi drugi, a održavani su i meñunarodni simpozijumi o problemima izvoñenja radova u armiranom betonu u zimskim uslovima.


9. PRIMER IZGRADNJE U ZIMSKIM USLOVIMA

HOTEL ''KOSMOS'' MOSKVA

Hotel ''Kosmos'' je grañen od aprila 1976. god. do jula 1979. god. Na ovom poslu u okviru firme ''Sefri'' iz Pariza poslovi našeg izvoñača su bili: projektovanje konstrukcije objekta, izvoñenje armirano-betonskih radova na objektu i jednog dela zanatskih radova. Objekat ima 28 spratova 130.000 m2 korisne površine. Armirano-betonski radovi su izvoñeni u toku 22 meseca, od septembra 1976. god. do jula 1978. god. i u tom periodu u objekat je ugrañeno 80.000 m3 betona.

U vreme izvoñenja betonskih radova na objektu temperatura spoljnjeg vazduha je bila ispod 0 °C u toku 14 meseci. Na objektu su intenzivno izvoñeni betonski radovi u zimskim uslovima. U celom periodu grañenja radovi nisu izvoñeni samo 3 dana.

Za grañenje hotela ''Kosmos'' predložene su i primenjene tri metode zimskog betoniranja: termos-metoda, protivmrazni dodaci i infra grejanje. Na gradilištu su bile postavljene i dve poligone fabrike betona kapaciteta po 40 m3/h. Uz jednu fabriku instaliran je kotao kapaciteta 3t pare/h. Temperatura sveže betonske mase, na izlazu iz mešalice, 20-40°C. Na objektu kao protivmrazni dodatak korišćen je natrijum nitrit (NaNO2), koji je u zavisnosti od spoljnih temperatura doziran u količinama 4-8%. Natrijum nitrit spada u grupu otrova, pa su u toku rada sa njim preduzimane posebne zaštitne mere.

U objekat je ugrañeno oko 15.000 m3 betona uz primenu NaNO2. Na objektu je korišćeno pet kompleta sa po 23 grejača tipa BSH 908 I BSH 904 (od 100.800 KJ/h). Na sveže ugrañeni beton postavljena je plastična folija i time je sprečavano isušivanje betona, itd.. Evo i nekih slika samog hotela…..


Literatura:

[ 1 ] Dr Muravljov Mihailo: "Osnovi teorije i tehnologije betona", Beograd 2000. [ 2 ] Dipl. Inž. Furundžić Božidar: "Osnovi tehnologije betona", Beograd 1978. [ 3 ] Dr Otović Slobodan: "Tehnologija grañenja", Beograd 1999. [ 4 ] PBAB 87 [ 5 ] Petar S. Petrović: "Hidrotehničke konstrukcije prvi deo", Beograd 1997. [ 6 ] Google pretraživač

Documents

BETONIRANJE U ZIMSKIM USLOVIMA - grf.bg.ac.rs · mikroporoznost. Beton sa uobičajenom količinom vazduha od 2 % i beton sa istom količinom vazduha dobijen upotrebom aeranata ima