Говоря о бетонировании в жаркое время года при низкой относительной влажности воздуха, мы имеем в виду два различных термина: «сухой жаркий климат» и «жаркая и сухая погода». В чем между ними разница? По классификации, приведенной проф. С. А. Мироновым в его «Руководстве по производству бетонных работ в условиях сухого жаркого климата» (М., 1977) [1], это различие таково.
Сухой жаркий климат характеризуется метеорологическими условиями, отличающимися продолжительным знойным летом (более 100 дней в году), высокими температурами воздуха — абсолютной максимальной, равной или превышающей 40°С, и средней максимальной самого жаркого месяца, равной или превышающей 30°С. При этом принимается, что средняя относительная влажность воздуха самого жаркого месяца составляет менее 50–55 %. А вот понятие «жаркая и сухая погода» характеризуется температурой воздуха в 13 часов дня выше 25°С и относительной влажностью его менее 50 %.
Каковы же там погодные условия? Самые разнообразные. Например, жаркая и сухая погода, жаркая и влажная погода, жаркая безветренная погода, жаркая погода с сильными суховеями, жаркая солнечная погода, жаркая пасмурная погода и, наконец, даже прохладная дождливая погода.
Климатические условия А-380 автомобильные дороги«Ғузор-Бухоро-Нукус-Бейнов» относятся к суровым природным условиям. А вот куда следует отнести южные районы страны с сухим жарким климатом? Практика показала, что их правомерно отнести также к суровым климатическим условиям. Это не исключает того, что при производстве бетонных работ в условиях сухого жаркого климата можно руководствоваться общепринятыми положениями по технологии бетонных работ. Но не только ими. На помощь строителям приходят и нормативно-инструктивные документы, разработанные учеными совместно с инженерами. Они регламентируют правила производства строительных работ в этом климате.
И вот, несмотря на сложные климатические условия, строительство в районах с сухим жарким климатом постоянно возрастает. Чем это объяснить? Прежде всего тем, что уже накоплен опыт, позволивший преодолеть климатические трудности.
Поясним на характерных примерах, как действуют климатические условия на производство строительных работ в районах с сухим жарким климатом или с жаркой и сухой погодой.
Допустим, что мы строим в районе с жаркой и сухой погодой. Чем она характерна? В основном тремя климатическими факторами: высокой температурой, пониженной относительной влажностью и интенсивной солнечной радиацией. Все они вместе влияют на технологию бетона. Причем их воздействие возрастает по мере увеличения скорости ветра.
Наиболее серьезными последствиями негативного влияния жаркой и сухой погоды являются: увеличение водопотребности бетонной смеси (как результат повышения ее температуры); быстрая потеря бетонной смесью подвижности в процессе ее транспортирования или в период ее выдерживания до укладки; интенсивное обезвоживание свежеуложенного бетона; значительное растрескивание твердеющего бетона; формирование неравномерного температурного поля в конструкциях под действием солнечных лучей. Это далеко неполный перечень отрицательных последствий погодных условий.
Необычно поведение бетонной смеси в жаркую и сухую погоду. Как известно, она быстро теряет со временем свою отпускную подвижность. Как это можно объяснить? Результаты исследований показали, что основным фактором, влияющим на быстрое изменение консистенции бетонной смеси, является ее повышенная температура (достигающая при выходе из бетоносмесителя 30°С) и связанное с ней ускорение гидратации и схватывания цемента. Влияет и интенсивное испарение воды затворения, которое в данном случае имеет подчиненное значение.
Рис. 1. А-380 «Ғузор-Бухоро-Нукус-Бейнов» автомобильные дороги
Изменение подвижности бетонной смеси приводит к тому, что требуемая при укладке подвижность смеси не обеспечивается. Кроме того, нарушаются принятые условия ее транспортирования и укладки, а также отделки поверхности конструкций. Поэтому по мнению ряда исследователей: С. А. Миронова, Е. Н. Малинского и Н. Р. Раджабова, при подборе состава бетона, приготовляемого в жаркую и сухую погоду, одной из основных особенностей является зависимость между температурой бетонной смеси и ее начальной подвижностью.
Как же получить равноподвижную бетонную смесь, если, например, в летний период года температура окружающего воздуха достигает 35°С, а температура бетонной смеси, как правило, превышает 30°С? С этой целью, в зависимости от требований к составу бетона, необходимо увеличить расход воды в пределах от 5 до 10 %. Но увеличение расхода воды без изменения расхода цемента в жаркую погоду приводит к повышению водоцементного отношения (В/Ц) и, следовательно, к понижению прочности бетона. Поэтому для обеспечения в жаркую и сухую погоду отпускной и требуемой при укладке подвижности бетонной смеси, а также для обеспечения заданной марки бетона в этих условиях необходимо увеличение (до 10 %) расхода цемента. А можно ли достигнуть требуемой отпускной подвижности бетонной смеси в условиях жаркого климата, не увеличивая расхода цемента? Да, можно. Это достигается путем снижения начальной температуры смеси до 10°С или же применения добавок ПАВ (поверхностно-активных, пластифицирующих, пластифицирующе-воздухововлекающих).
Другим примером влияния жаркой и сухой погоды на бетон является ее отрицательное влияние на физико-механические свойства и долговечность затвердевшего бетона.
А теперь перенесемся в район с сухим жарким климатом. Влияют ли суровые климатические условия на технологию бетонных работ? Да, влияют. Но наиболее отрицательно они сказываются на свойствах затвердевшего бетона конструкции. Конкретно это выражается в ряде факторов, главные из них: повышенная последующая влажностная усадка бетона, расшатывание его структуры, частое замораживание до небольших отрицательных температур и оттаивание открытых бетонных конструкций, значительная коррозия арматуры и т. п. Поясним их значимость при формировании свойств затвердевшего бетона, дадим некоторые определения и проанализируем причины их появления.
Итак, последующая влажностная усадка. Как следует из самого термина «последующая», это та усадка, которая следует за «начальной», протекающей от 1–3 суток до 1 месяца. Она характеризует появление и наличие усадочных напряжений в затвердевшем бетоне. Ее начинают определять в возрасте от 1–3 суток.
Расшатывание структуры бетона. Чем оно вызывается? Это очень серьезное последствие высоких температур. Всему виной — сильный циклический нагрев с суточным перепадом температур от -40 до +45°С и более. Все это и вызывает расшатывание структуры бетона. Ну, а коррозия арматуры? Коррозия арматуры происходит вследствие растрескивания бетона, увеличения его водонепроницаемости. Кроме того, в большинстве районов с сухим жарким климатом оказывается большое количество грунтовых вод, которые влияют на арматуру, вызывая ее коррозию. Все перечисленные факторы сильно влияют на свойства затвердевшего бетона конструкции.
И все же главной причиной ухудшения свойств бетона является сильный циклический нагрев со значительным перепадом температур, который характерен для условий районов с сухим жарким климатом. Поэтому долговечность конструкций и сооружений в районах с сухим жарким климатом определяется не только прочностью, но и морозостойкостью бетона. А ведь повышение долговечности железобетонных конструкций является одной из наиболее актуальных проблем! Это она определяет эффективность капиталовложений в строительство.
Исследования показали своевременность и целесообразность введения такого коэффициента, позволяющего учитывать комплексные воздействия климатических условий при оценке стойкости бетона. Знание такого коэффициента позволит значительно повысить качество и долговечность конструкций и сооружений в районах с сухим жарким климатом.
Главные вредители для железобетона — химически агрессивные среды, вызывающие коррозию. В результате их «дружной» работы конструкция разрушается, арматура оголяется, и стальные стержни покрываются ржавчиной. Такая железобетонная конструкция оказывается ослабленной и негодной к эксплуатации.
Чтобы бороться с этими врагами, надо знать эти химические вещества, как они могут попасть в бетон и какие меры защиты существуют.
В условиях сухого и жаркого климата интенсифицируется протекание физико-химических процессов в твердеющем бетоне, особенно в начальный период его структурообразования. В это время происходит формирование основных физико-механических свойств бетона, определяющих качество и долговечность монолитных конструкций.
При производстве бетонных работ при температуре воздуха выше 25°С в 13 часов дня и относительной влажности менее 50 % наблюдаются увеличение водопотребности бетонной смеси при повышении се температуры, быстрая потеря смесью подвижности в процессе ее транспортировки или при выдерживании до укладки, интенсивное обезвоживание уложенного бетона, значительная начальная усадка бетона, формирование неравномерного температурного поля в конструкциях под действием солнечной радиации.
В 28-суточном возрасте прочность на сжатие бетона, твердеющего без ухода, составляет менее 50 %, а глубина проникания деструктивных процессов достигает 30 см. Технологическим мероприятием, в значительной степени предотвращающим развитие деструктивных процессов в свежеуложенном бетоне, является уход за ним. Бетоны должны приготовляться на быстротвердеющих цементах. Для приготовления бетонной смеси не рекомендуется применять глиноземистые и пуццолановые цементы, шлакопортландцементы марок ниже М400. Для сохранения вязкости бетонной смеси в нее вводят водоудерживающие и пластифицирующие добавки.
Учет вышеприведенных особенностей при производстве дорожных покрытий, позволит значительно повысить их эксплуатационные качества.
Литература:
- С. А. Миронов «Руководство по производству бетонных работ в условиях сухого жаркого климата» М., 1977.
- 43–2008. Инструкция по строительству цементобетонный покрытий автомобильных дорог.
