Betonáž v zimních podmínkách klade velmi náročné požadavky na úplné a komplexní zajištění nejen vlastního procesu betonáže, ale též celé stavby. Proti nízkým teplotám a působícím vlivům je třeba ochránit celý komplex technologických prvků stavební výroby a často je nutné zabezpečit celou konstrukci. Kromě technických opatření vyžaduje zimní betonáž od všech účastníků technickou a technologickou znalost chování cementového betonu a provádění prací tomu uzpůsobit.
Betonáž v zimních podmínkách klade velmi náročné požadavky na úplné a komplexní zajištění nejen vlastního procesu betonáže, ale též celé stavby. Proti nízkým teplotám a působícím vlivům je třeba ochránit celý komplex technologických prvků stavební výroby a často je nutné zabezpečit celou konstrukci. Kromě technických opatření vyžaduje zimní betonáž od všech účastníků technickou a technologickou znalost chování cementového betonu a provádění prací tomu uzpůsobit.
Přes určité anomálie se roční období s nízkými teplotami v naší klimatické oblasti od pradávna opakují. Období s průměrnou denní teplotou nižší než +5°C obvykle začíná po 28. říjnu a končí až po 4. dubnu. Mrazivé dny s celo- denní teplotou nižší než –0,1 °C se většinou objevují nárazově a nečekaně a většinou ve skupinách několika dnů v lednu až únoru (pozor na „zmrzlé muže“ 12.–14. 5.). Stavebníci tuto skutečnost znají a pokud chtějí stavět nejen kvalitně, ale i ekonomicky, měli by průběh výstavby této nezbytnosti přizpůsobit a aktivní zimní opatření využívat jako doplňková či záložní pro mimořádné situace. Součástí zimních opatření by mělo být v prvé řadě zajistit při organizování výstavby, aby se stavba nacházela ve stadiu, kdy je možné plynule a ekonomicky pokračovat v provádění stavebních prací. Jedná se nejen o známé „uzavření stavby před zimou“, které umožní provádět práce uvnitř objektu, ale též provádění základů, masivních konstrukcí, kotvení a některých montážních prací.
Při teplotě nižší než +5 °C se hydratace výrazně zpomaluje a při teplotách pod 0 °C se téměř zastavuje.
Tab. č. 7: Vývoj pevnosti betonu
Pevnostní třída Pevnost betonu v %
cementu venkovní teplota +20 °C venkovní teplota +5 °C
3d 7d 28d 3d 7d 28d
22,5 30–50 45–65 100 10–15 20–40 70–80
32,5 (N, R) 45–60 55–70 100 20–45 35–60 80–85
42,5 (N, R) 55–65 70–80 100 40–50 50–65 85–95
Objem vody se přechodem do tuhého skupenství zvětšuje. Proto je třeba beton v raném stadiu tvrdnutí chránit do doby, než dosáhne tzv. zmrazovací pevnosti. Její minimální velikost udává ČSN EN 13670 hodnotou 5 MPa. Tato velikost je však nedostatečná pro vícenásobné zmrazování a rozmrazování. Pro odolnost betonu proti 25 zmrazovacím a rozmrazovacím cyklům je potřebná minimální pevnost v tlaku 12 až 15 MPa, pro předpjatý beton minimálně 20 MPa.
V kterém časovém období nárůstu pevnosti je ohrožení betonu nejkritičtější:
• Do pevnosti ≤ 0,1 MPa hydratace prakticky ještě nezačala a při teplotách pod bodem mrazu hydratace ustává. Zvýší-li se později teplota nad +5 °C, hydratace nerušeně pokračuje a prakticky nedojde k porušení struktury a snížení konečné pevnosti;
• Při pevnosti > 0,1 MPa a menší, než je zmrazovací pevnost (= 5 MPa) působením záporných teplot a vytvořením ledu ve struktuře betonu, dojde k destrukci, poruší se struktura cementového kamene, vzniknou trhlinky a betonová konstrukce je znehodnocena. Beton nedosáhne požadovaných pevností ani v budoucnu;
• Při dosažení pevnosti větší než normová zmrazovací a menší než minimální doporučená pevnost (= 12 až 15 MPa), může tvrdnoucí beton i jeden- krát zmrznout bez výraznějšího porušení struktury nebo snížení konečných pevností. Beton v tomto stadiu nárůstu pevnosti však není odolný k několika zmrazovacím cyklům.
Podle potřebných opatření pro ochranu betonu rozlišujeme počasí se silný- mi mrazy pod –10 °C a s dlouhým mrazivým obdobím a počasí s mírnými, krátce trvajícími mrazy (0 ° až –10 °C). V prvním případě je nutno vedle aktivní ochrany provádět ještě intenzivní pasivní ochranu betonové konstrukce (lépe, pokud je to možné, betonáž neprovádět). V druhém případě postačují aktivní metody ochrany a ochránit beton před ztrátami hydratačního tepla.
Kvalitu betonové konstrukce ohrožuje v zimním období sníh a led v bednění a na výztuži. Před betonáží je nutné sníh a led odstranit, nejlépe vysušením horkým vzduchem (méně vhodná je pára). Ocelovou výztuž (pruty≥ ∅ 25 mm a zámečnické vložky) se po očištění od ledu doporučuje zahřát na teplotu alespoň 0 °C. V žádném případě se nesmí betonovat na zmrzlou a zledovatělou pracovní spáru.
Velmi účinnou ochranou betonu před zmrznutím je využívání hydratačního tepla cementu. Při tom je třeba dbát na teplotní diference v průřezu konstrukce. Rozdíl teplot mezi středem konstrukce a vnějším povrchem nemá překročit 15 °C, jinak dojde ke vzniku poruch. Nebezpečným obdobím z tohoto hlediska je odbedňování.
Betonování v zimě není otázkou pouze tepelného zajištění místa ukládání čerstvého betonu do konstrukce, ale celý široký komplex souvisejících činností a opatření, bez kterých je tento způsob betonáže prakticky neuskutečnitelný. Pro zimní betonáže se používá celá řada opatření ve vzájemné kombinaci od výroby teplých až horkých betonů, přes přímý či nepřímý ohřev uloženého betonu až po použití přísad bránících zmrznutí vody ve zpracovaném betonu tam, kde to konstrukce a její následné užití dovoluje. Zahřívání betonu lze provádět vnitřkem konstrukce přímými nebo nepřímými metoda- mi a podobně i vně betonové konstrukce přímo či nepřímo.
Tepelná izolace bednění snižuje rychlost ochlazování zejména okrajových částí čerstvého betonu, který má při uložení určitou teplotu, snižuje ztráty hydratačního tepla a tepelnou diferenciaci v prvku. Tepelnou izolaci je třeba navrhnout s ohledem na dobu ochrany betonu (než dosáhne potřebné zmrazovací pevnosti), s ohledem na venkovní teploty a dobu působení mrazu, s ohledem na množství vyvinutého hydratačního tepla a vzhledem k rozměrům konstrukce (poměr objemu k povrchu).
Doporučení pro složení betonu a jeho teploty pro zimní betonáž:
• zvýšit obsah cementu;
• použít cement CEM I vyšší pevnostní třídy (42,5 R, 52,5 R);
• snížit vodní součinitel použitím plastifikátorů;
• použít přísad urychlujících tvrdnutí betonu;
• udržet teplotu čerstvého betonu při ukládání min. +5 °C (do teploty pro-
• udržet teplotu betonu po uložení na cca +5 °C po dobu min. 72 hod;
• u transportbetonu dodržet teplotu čerstvého betonu v okamžiku dodáv- ky na stavbu nejméně +5 až 10 °C;
• chránit beton před mrazem až do dosažení zmrazovací pevnosti.
Čistý portlandský cement CEM I 42,5 R při vodním součiniteli w = 0,4 dokáže vyvinout hydratační teplo až o 28 °C vyšší než tentýž cement s vodním součinitelem w = 0,5. Při běžném kamenivu a dávce cementu 400 kg/m3 dojde hydratací k navýšení teploty betonu až o 12 °C.
Použití horkého čerstvého betonu
Pro zajištění požadovaných vlastností betonu musí být respektovány specifické podmínky. Při výrobě lze využít ohřev záměsovévody, některých frakcí kameniva nebo ohřev všech složek (až na teplotu vyrobeného betonu +60 °C). Ve všech případech je třeba dávkovat cement do míchačky jako poslední. Ohřívá-li se pouze voda, dávkuje se nejdříve kamenivo a pak cca 80 % potřebné, ohřáté vody, jejíž teplota není omezena. Mícháním (min. 60 sec.) předá voda část své teploty kamenivu a zbaví je případných zmrazků a ledových krystalů. Následně se přidá cement a po cca 60 sec. míchání zbytek záměsové vody s dávkou případných přísad. Voda by již neměla mít teplotu vyšší než +60 °C. Doba zbytkového míchání je opět 60 sec. Tento míchací cyklus třeba dodržet i v případě, že vyrobený beton bude dále dopravován autodomíchávačem.
Při…
