Betonowanie w warunkach zimowych

Betonowanie w warunkach zimowych (w okresie obniżonych temperatur) wymaga zastosowania specjalnych środków i procedur, aby zapewnić prawidłowe wiązanie i twardnienie betonu oraz osiągnięcie przez niego wymaganej wytrzymałości i trwałości.

Za okres obniżonych temperatur uznaje się czas, gdy średnia dobowa temperatura powietrza wynosi poniżej +5°C (lub zgodnie z niektórymi normami poniżej +10°C, gdy średnia dobowa spada poniżej tej wartości przez co najmniej 3 kolejne doby).

Poza bezpośrednimi uszkodzeniami mrozowymi betonu występują utrudnienia i zagrożenia dla całego procesu prac betoniarskich.

Utrudnienia i zagrożenia w okresie zimowym

• Zamarznięcie wody zarobowej: Zamarzająca woda zwiększa swoją objętość, co prowadzi do uszkodzenia mikrostruktury świeżego betonu, obniżając jego wytrzymałość i trwałość.
• Spowolnienie i zatrzymanie hydratacji: Niska temperatura spowalnia lub całkowicie zatrzymuje reakcję wiązania cementu, uniemożliwiając osiągnięcie wymaganej wytrzymałości.
• Przemarzanie podłoża i zbrojenia: Kontakt świeżego betonu z zamarzniętym podłożem lub oblodzonym zbrojeniem powoduje gwałtowną utratę ciepła i ryzyko zamarznięcia warstw powierzchniowych.

Zasady ogólne betonowania w zimie i temperatrurach ujemnych

• Betonowanie w temperaturach bliskich 0°C i poniżej wymaga przygotowania technologicznego, organizacyjnego i materiałowego.

• Głównym zagrożeniem jest przemarznięcie zaczynu przed osiągnięciem wystarczającej wytrzymałości początkowej, co prowadzi do trwałego obniżenia wytrzymałości i strukturalnych uszkodzeń.

• Betonowanie zimą jest dopuszczalne wyłącznie gdy można zapewnić warunki do dojrzewania przy temperaturach dodatnich przez zalecany czas (zazwyczaj kilka dni, zależnie od receptury i temperatury otoczenia).

Granice temperaturowe i kryteria decyzji

• Betonowanie w warunkach zimowych rozumiane jest jako prace przy średniej dobowej temperaturze powietrza < +10 °C; wartością progową w praktyce jest +5 °C.

• Betonowania nie należy prowadzić, gdy temperatura otoczenia spada poniżej −15 °C.

• Decyzję o rozpoczęciu prac podejmuje kierownik budowy po ocenie prognozy pogody, warunków ochrony termicznej oraz dostępności materiałów i urządzeń.

Zagrożenia i minimalne wymagania odporności przed mrozem

• Główne zagrożenia: spowolnienie hydratacji, zamarzanie wody zaczynu (przyrost objętości ~9%), tworzenie struktury o zwiększonej porowatości i obniżonej wytrzymałości oraz powstawanie mikropęknięć.

• Beton musi osiągnąć minimalną wytrzymałość przed narażeniem na mróz; wartości orientacyjne: 5 MPa dla betonów na cemencie portlandzkim, 8 MPa dla betonów z dodatkami, 10 MPa dla cementów hutniczych. Wartości ostateczne przyjąć zgodnie z projektem i kartami technicznymi.

Dobór mieszanki i materiałów

• Zredukować stosunek w/c do najmniejszego możliwego poziomu zapewniającego urabialność.

• Wybrać cement o podwyższonej aktywności wczesnej lub zastosować przyspieszacze wiązania bezchlorkowe, jeśli występuje zbrojenie.

• Rozważyć domieszki przeciwmrozowe/przyspieszające zgodnie z kartą techniczną producenta; domieszki stosować łącznie z ochroną termiczną, nie zamiast jej. Stosowanie domieszek przeciwmrozowych przyspiesza twardnienie i umożliwia hydratację w niskich temperaturach. Takie produkty jak BISEAL AF i przyspieszacze wiązania pozwalają betonować w temperaturach do -6°C do -10°C, działając poprzez obniżenie temperatury zamarzania wody i przyspieszenie procesu wiązania cementu. Dozowanie wynosi zazwyczaj 1-2% w stosunku do wagi cementu.

  • Przeciwmrozowa domieszka do betonu

• Stosować ciepłą wodę zarobową (zwykle do 40–60 °C w zależności od warunków operacyjnych) i podgrzane kruszywo; unikać użycia zamarzniętych składników.

• Zbrojenie, deskowania i formy muszą być suche, wolne od lodu i śniegu oraz o temperaturze ≥ 0 °C przed zalaniem.

Technologia wbudowania i pielęgnacja

• Ograniczyć czas transportu betonu i przerwy między wytworzeniem a wbudowaniem; układać beton ciągłymi odcinkami, eliminując zimne przerwy.

• Zagęszczać mechanicznie (wibratory) z zachowaniem zasad zapobiegania segregacji; nie dodawać wody na budowie.

• Po wbudowaniu zabezpieczyć beton izolacją termiczną (maty termoizolacyjne, płyty styropianowe, tkaniny izolacyjne, folia) i w razie potrzeby zastosować ogrzewanie (nagrzewnice, poduszki parowe) przy zapewnieniu wentylacji i zabezpieczeń BHP.

• Monitorować temperaturę betonu w krytycznych punktach (termometry kontaktowe lub czujniki) i prowadzić pielęgnację do czasu osiągnięcia wymaganej wytrzymałości; minimalny okres ochrony zwykle ≥ 48–72 h przy dodatnich temperaturach, przy niższych temperaturach wydłużyć czas do momentu osiągnięcia przyjętej wytrzymałości.

Kontrola jakości i dokumentacja

• Rejestrować wszystkie parametry: temperatura powietrza, temperatura mieszanki przy wbudowaniu, temperatura betonu w elemencie, czas transportu, dawki domieszek i parametry materiałów.

• Wykonywać próby wczesnej wytrzymałości na próbkach ubocznych (np. 1, 2, 7 dni) by potwierdzić osiąganie wymaganych progów przed pierwszym mrozem.

  • Potwierdzenie klasy betonu

  • Badanie młotkiem Schmidta

  • Wykonanie i pielęgnacja próbek betonu

• Sporządzić protokół robót zimowych z opisem zabezpieczeń, stosowanych domieszek, wyników pomiarów temperatur i badań laboratoryjnych.

Praktyczne wskazówki i lista kontrolna przed betonowaniem zimą

• Sprawdź prognozę pogody i zatwierdź plan ochrony termicznej.

• Zapewnij źródła ciepła, izolacje i osłony wiatrowe.

• Przygotuj podgrzewanie wody i składowanie ciepłego kruszywa.

• Wybierz cement i domieszki dostosowane do temperatury; stosuj bezchlorkowe przy zbrojeniu.

• Zorganizuj logistykę, by skrócić transport i przerwy.

• Zainstaluj czujniki temperatury w miejscach krytycznych i rejestruj pomiary.

• Wykonaj próbne wbudowanie/małą próbę operacyjną jeżeli to możliwe.

• Dokumentuj przebieg prac i wyniki badań wczesnej wytrzymałości.

Uszkodzenia mrozowe betonu to zespół defektów powstających wskutek wielokrotnych cykli zamrażania i rozmrażania wody znajdującej się w porach i kapilarach betonu. Uszkodzenia betonu od mrozu mogą wystąpić w okresie dojrzewania betonu (przemarznięcie) lub jako późniejsza korozja mrozowa (długotrwałe działanie cykli). Skutki obejmują utratę trwałości, spadek wytrzymałości i pogorszenie parametrów użytkowych elementu.

Przeciwmrozowa domieszka do betonu to płynny dodatek do mieszanki betonowej zaprojektowany, by umożliwić wiązanie i wczesne dojrzewanie betonu w niskich temperaturach przez obniżenie temperatury zamarzania zaczynu i przyspieszenie początkowych reakcji hydracji cementu.

W sytuacji, gdy rozpoznaliśmy przemarznięcie betonu w okresie jego dojrzewania jedynie w warstwie powierzchiowej i jednocześnie pomiary wytrzymałości betonu  wykluczają trwałe uszkodzenie jego struktury poniżej warstwy przemarznięcia, możemy podjąć próby naprawy uszkodzonej powierzchni betonu.