Talvi Kiinnitä huomiota betonin pakkasnesteeseen, tiedätkö nämä pakkasnestetiedot?

1. Talvirakentamisen alkamis- ja päättymispäiviä koskevat määräykset

Betonirakenteiden rakentamisessa tulee ottaa käyttöön talvirakentamisen toimenpiteitä. Talvirakentamisen aloituspäiväksi voidaan ottaa ensimmäinen päivä, jolloin lämpötila pysyy tasaisesti alle 5 asteen viiden peräkkäisen päivän ajan. Päättymispäivämääräksi määritellään ensimmäinen päivä, jolloin lämpötila pysyy jatkuvasti yli 5 asteen viiden peräkkäisen päivän ajan. Aloitus- ja päättymispäivän välinen aika on betonin talvirakennusaika.

2. Lämpötilan vaikutus betonin ominaisuuksiin

Alhaiset ympäristön lämpötilat hidastavat sementin hydraatioreaktiota, mikä vaikuttaa betonin lujuuden kehittymiseen. Kokeet osoittavat, että jokaista 1 asteen lämpötilan laskua kohden sementin hydraatioaktiivisuus laskee noin 5–7 %. Sementin hydraatioaktiivisuus laskee merkittävästi 1 asteen ja 0 asteen välillä ja hydratoituminen on erittäin hidasta. Kun lämpötila laskee alle 0 asteen, betonissa oleva vapaa vesi alkaa jäätyä. Noin -15 asteessa lähes kaikki vapaa vesi jäätyy pysäyttäen kokonaan sementin hydraatio- ja kovettumisprosessit.

Kun vesi muuttuu kiinteäksi jääksi, sen tilavuus kasvaa noin 9 %, jolloin betoniin syntyy sisäisiä jännityksiä. Tämä aiheuttaa suhteellista siirtymää kiviainesten ja sementtihiukkasten välillä, ja sisäinen kosteus siirtyy kohti negatiivisen lämpötilan pintaa muodostaen betoniin jääklustereita, jotka johtavat paikallisiin rakenteellisiin vaurioihin.

Jos vastavalattu betoni jäätyy liian aikaisin, sen murtolujuus heikkenee merkittävästi, jolloin lujuushäviö voi nousta 50 %:iin suunnittelulaadusta ja rakenteellinen vika voi tapahtua. Jos betoni kuitenkin jäätyy kriittisen lujuutensa saavuttamisen jälkeen, lujuushäviö on minimaalinen ja rakenteelliset kokonaisvauriot ovat epätodennäköisiä.

Jäätymisenestoaineen lisääminen betonin sekoitusveteen alentaa vesiliuoksen jäätymispistettä. Jäätymispisteen alenemisaste riippuu käytetyn pakkasnesteen tyypistä ja määrästä tai liuoksen pitoisuudesta. Jäätymisenestoaineen tehokkuus riippuu suurelta osin liuoksen pitoisuudesta ja kovettuneen betonin kokemista negatiivisista lämpötila-arvoista.

Jäätymisenestoaineen lisäämisen päätarkoitus betoniin on ylläpitää riittävästi nestefaasia negatiivisissa lämpötiloissa, jolloin sementin hydratoituminen jatkuu. Lämpötilan noustessa betonin lujuus voi kehittyä edelleen ja saavuttaa tai ylittää suunnittelutason.

3. Talvibetonirakentamisen varotoimet

Betonin talvirakentaminen vaatii kaatamista ja kovettumista positiivisissa lämpötiloissa. Raaka-aineiden lämmittämiselle ja betonin sekoitus-, kuljetus-, kaato- ja kovettumisprosesseille tulee tehdä lämpölaskelmia, joita tulee sitten seurata rakentamisen aikana.

(1) Materiaalit ja lämmitysvaatimukset

Betonin valmistukseen talvella käytettävän sementin tulee mieluiten olla korkea-aktiivista, erittäin lämpöä vapauttavaa portlandsementtiä tai tavallista portlandsementtiä. Höyrykovetukseen käytetyn sementin tyyppi tulee määrittää testaamalla. Sementin lujuus ei saa olla pienempi kuin Grade 42,5, ja vesi-sementtisuhde ei saa ylittää 0,6. Sementtiä ei saa lämmittää suoraan. Säilytetään lämpimissä vajaissa 1-2 päivää ennen käyttöä, aidan lämpötilan ollessa yli 5 astetta.

Koska veden ominaislämpökapasiteetti on noin viisinkertainen hiekan ja kiviaineksen lämpökapasiteettiin verrattuna, kannattaa talvella betonin sekoittamiseen käyttää lämmitettyä vettä. Veden lämmityslämpötilan tulee kuitenkin olla määritettyjen arvojen mukainen.

Kiviainekset tulee puhdistaa ja varastoida etukäteen, jotta ne eivät sisällä jäätyneitä kokkareita ja jäätä. Talvella kiviainesten varastointipaikat tulee sijaita korkeilla, ei-vedettävissä paikoissa.

Talvibetonisekoituksessa käytettävän hiekan ja kiviainesten lämpötilan tulee täyttää lämpölaskelmien vaatimukset. Lämmitystavat voivat vaihdella sijainnin mukaan, mutta höyrylämmitys on suositeltavampi.

Raaka-aineiden lämmitystavasta riippumatta lämmityslaitteita suunniteltaessa tulee määrittää päivittäinen enimmäismateriaalinkulutus ja vaadittava lämpötila. Materiaalien alkulämpötilan ja ominaislämmön perusteella voidaan laskea tarvittava kokonaislämpö. Lämmitysprosessin aikaiset lämpöhäviöt on myös otettava huomioon lämmönlähteiden tyypin, laajuuden ja määrän määrittämiseksi.

(2) Sekoitus

Betonia ei saa sekoittaa ulkona talvella. Lämpimiä vajoja tulee pystyttää aina kun mahdollista, ja suuritehoiset sekoittimet tulisi asettaa etusijalle betonin lämpöhäviön minimoimiseksi. Ennen sekoittamista sekoitin tulee huuhdella kuumalla vedellä tai höyryllä. Betonin sekoitusaikaa tulee pidentää 50 % normaalilämpötiloihin verrattuna. Koska sementin sekoittaminen veteen noin 80 asteessa aiheuttaa leimahduksen, sekoitusjärjestyksen tulee olla seuraava: lisää ensin vesi ja kiviainekset ja sitten sementti. Jos kuuma vesi ei kosketa suoraan sementtiä, vesi voidaan lämmittää 100 asteeseen.

(3) Kuljetus

Betonin kuljetusajan ja -etäisyyden tulee varmistaa, ettei segregaatiota tai plastisuuden menetystä tapahdu. Tärkeimmät toimenpiteet ovat kuljetusajan ja -etäisyyden minimoiminen, suurikapasiteettisten kuljetustyökalujen käyttö ja asianmukainen eristys.

(4) Kaataminen ja kovetus

Ennen kaatamista malleja ja raudoitustankoa oleva huurre tai lika tulee poistaa. Kaatonopeutta tulee kiihdyttää liiallisen lämpöhäviön estämiseksi. Sekoittimesta puretun betonin lämpötilan tulee olla vähintään 10 astetta ja muottiin laitetun betonin lämpötilan ei tulisi olla alle 5 astetta. Kuumennettua kovettumista käytettäessä betonin lämpötila ennen kovettumista ei saa olla alle 2 astetta.

Kun monoliittisiin rakenteisiin sovelletaan lämmitettyä kovettumista, rakennussaumat tulee sijoittaa paikkoihin, joissa lämpörasitus on minimaalinen. Jos kovettumislämpötila ylittää 40 astetta, korkeat lämpötilat aiheuttavat rakenteeseen sisäisiä lämpöjännityksiä. Siksi suunnitteluyksikön mielipide tulee kysyä ennen rakentamista ja rakennussaumat tulee sijoittaa sopivasti jänneväliin. Kun sementti on kovettunut rakennussaumoissa, sementtikalvo, likainen vesi ja irtonaiset kiviainekset puhalletaan pois liimauspinnalta 3–5 ilmakehän ilmavirralla.