Często mamy okazję widzieć, jak budowa zostaje przerwana lub wstrzymana z powodu zimy i mrozów. Okres zimowy jest bowiem dla branży budowlanej wyjątkowo niewdzięczny. Od pracowników ekip budowlanych praca przy niskich temperaturach wymaga ogromnej wiedzy i doświadczenia, które umożliwiają właściwe obchodzenie się z konkretnymi materiałami w bardzo niesprzyjających warunkach.

W okresie panowania niskich temperatur, a więc nie tylko zimą, lecz również późną jesienią i wczesną wiosną prowadzenie prac związanych z betonem wymaga spełnienia specjalnych warunków technologicznych. Wszelkie zaniedbania w tej kwestii są w stanie doprowadzić nawet do katastrofy budowlanej. Bardzo ważne jest więc, aby beton zdążył uzyskać wymaganą odporność oraz wytrzymałość, zanim zostanie zamrożony. Mieszanka betonowa, która dostarczana jest na budowę, musi mieć temperaturę co najmniej 5°C, którą należy utrzymywać. W żadnym wypadku temperatura ta nie może być niższa. Dzięki właściwej temperaturze w odpowiedni sposób wzrasta wytrzymałość betonu oraz jego odporność na działanie mrozu, co jest bardzo ważne podczas jego eksploatacji w przyszłości. Kolejną, niezwykle istotną kwestią są specjalne działania, dzięki którym skutki negatywnego oddziaływania warunków atmosferycznych na beton zostaną zredukowane.

Okres obniżonych temperatur

Temperatury od 1 do 10°C ogólnie nie mają szkodliwego wpływu na beton w konstrukcji i nie przyczyniają się do jego uszkodzenia oraz obniżenia jego jakości. Spowalniają jednak procesy wiązania cementu w betonie oraz twardnienia betonu, przez co właściwą wytrzymałość osiąga on później. Temperatury niższe od 0°C są już dla „młodego betonu” szkodliwe. Temperatura w przedziale od -1°C do -5°C określana jest mianem krytycznej, gdyż wtedy zamarza około 50% wody, co prowadzi do niszczenia mikrostruktury twardniejącego betonu.

Szkodliwość zamarzającej wody

Woda, która zamarza, jest bardzo szkodliwa dla betonu.

- Zamarzając woda zwiększa swoją objętość o około 10%, przez co może przyczyniać się do powstawania naprężeń przekraczających wytrzymałość młodego betonu, a w rezultacie do spękań i rys.

- Podczas zamarzania wody w mieszance betonowej powstają kryształy. Gdy stopnieją, w ich miejscu pozostaną puste przestrzenie obniżające wytrzymałość stwardniałego betonu.

- Zamarznięta woda nie może także brać udziału w procesie hydratacji cementu.

Dobór odpowiednich szalunków i izolacji

Gdy na zewnątrz panują niskie, zimowe temperatury, dla betonu ogromne znaczenie ma stosowanie odpowiednio dobranych rodzajów szalunków, w tym między innymi materiały, z których je wykonano, a także sposób, w jaki zostały one przygotowane, zanim została w nie wlana mieszanka betonowa. Niedopuszczalne jest, aby zbrojenie i szalunki zamarzły i żeby pojawiły się nawet najmniejsze warstwy śniegu czy lodu. Aby uniknąć takiej sytuacji, należy szalunki ocieplić przy pomocy specjalnej izolacji z pianki, wełny, styropianu i folii. W ten sposób stworzymy dla betonu znacznie lepsze warunki do dojrzewania.

Właściwy dobór składu mieszanki betonowej

Zimne pory roku zmuszają nas do stosowania materiałów charakteryzujących się podwyższoną odpornością na działanie niskich temperatur. Jedną z możliwości jest modyfikacja mieszanki betonowej z zastosowaniem cementów o wyższym cieple hydratacji oraz specjalnych domieszek przeciwmrozowych, które obniżają temperaturę zamarzania wody zawartej w betonie, oraz przyspieszają jego twardnienie i powodują wzrost wytrzymałości (odpowiednie mieszanki betonowe oferują m.in. betoniarnie CEMEX http://www.betonnadom.pl/kontakt). Zalecane jest również stosowanie podgrzewanych mieszanek betonowych. Można także obniżyć W/C.

Ochrona termiczna betonu w elemencie konstrukcji

Również zabudowany beton należy we właściwy sposób chronić przed zimnem i związaną z nim utratą ciepła. W tym celu należy użyć materiałów ciepłochronnych i odpowiednio osłonić nimi całą konstrukcję lub poszczególne elementy betonowe. Do najczęściej stosowanych i najlepszych termicznych izolacji budowlanych należą: styropian, wełna mineralna i folia bąbelkowa. Materiały te doskonale chronią beton zarówno przed utratą jego ciepła własnego, jak i ciepła hydratacji aż do chwili uzyskania przez niego całkowitej odporności na zamrożenie.

Ogrzewanie betonu w elemencie konstrukcji

Poza izolacją cieplną betonu, bardzo duże znaczenie ma także dostarczenie do niego ciepła. Jest to konieczne zwłaszcza wtedy, gdy niezbędne jest przyspieszenie dojrzewania betonu w konstrukcji lub gdy sama ochrona cieplna nie wystarcza. Istnieje kilka sposobów na podgrzanie betonu, przy czym w każdym wypadku należy zachować ostrożność, by nie doprowadzić do niepożądanego przesuszenia zabudowanego betonu. Te metody to:

Użycie mat grzewczych;

1. Wykorzystanie ciepłego powietrza lub pary wodnej przy dodatkowym użyciu właściwie skonstruowanych osłon;

2. Elektronagrzew, polegający na wykorzystaniu prądu elektrycznego, który może być podłączony do:

          - drutów grzewczych przymocowanych do zatopionego w betonie zbrojenia,

          - izolowanego rdzenia grzewczego.

3. Nagrzewanie w polu elektromagnetycznym;

4. Nagrzewanie z promienników podczerwieni.

Stosowanie cieplaków

W celu zminimalizowania niepożądanego oddziaływania mrozu oraz wiatru na beton stosuje się między innymi tak zwane cieplaki. Są to specjalne konstrukcje osłaniające w postaci dmuchanych namiotów albo tuneli stałych lub przesuwnych, które całkowicie izolują front robót od czynników zewnętrznych oraz zapewniają wewnątrz odpowiednio wysoką temperaturę i wilgotność powietrza.

Podsumowując

Wybór odpowiedniego sposobu pielęgnacji betonu jest kwestią bardzo istotną, szczególnie zimą. W dużej mierze to właśnie od pielęgnacji zależy, czy beton w konstrukcji uzyska odpowiednie właściwości. Zawsze należy pamiętać o tym, że w przypadku niskich temperatur sama modyfikacja przez dodanie domieszek przeciwmrozowych, obniżenie W/C oraz podgrzanie mieszanki betonowej nie wystarczy. Dlatego też omówione powyżej sposoby ochrony betonu przed szkodliwym działaniem niskich temperatur mogą być stosowane w połączeniu z innymi.