ORGANIZACIJA BETONSKOH RADOVA U SPECIJALNIM KLIMATSKIM USLOVIMA Osnovna

ORGANIZACIJA BETONSKOH RADOVA U SPECIJALNIM KLIMATSKIM USLOVIMA Osnovna literatura: 1. B. Trbojević: Organizacija građevinskih radova, Građevinska knjiga, Beograd (korišćeno je izdanje 1988. godine, a mogu se koristiti i druga izdanja) str. 298 -317

ORGANIZACIJA BETONSKIH RADOVA U ZIMSKIM USLOVIMA n Uticaj niskih temperatura na beton u posledica je osjetljivosti cementa i vode na niske temperature u na niskim temperaturama, voda se pretvara u led i prestaje dalje odvijanje procesa hidratacije i hidrolize u usljed povećanja zapremine zamrznute vode u svježem betonu se stvaraju unutrašnji naponi na zatezanje (manifestuje se ljuspanjem površine betona) u svježa betonska masa postiže veće prividne čvrstoće na pritisak u ukoliko je beton postigao 50% (70%) projektovane otpornosti na mraz nije više osjetljiv na dejstvo jednokratno (višekratno) mraza u preduzimanje zaštitnih mjera obavezno za srednje dnevne temperature vazduha ispod 5° C

ORGANIZACIJA BETONSKIH RADOVA U ZIMSKIM USLOVIMA Uticaj temperatura spoljne sredine na usporavanje procesa hemijskih reakcija u betonu (iskazano preko postignutih čvrstoća pritisku posle 28 dana). t(o. C) % MB (28 dana) 20 100 5 70 -80 0 40 -50 -5 6 -12 Vrijednosti kritične čvrstoće betona (kad postaje neosjetljiv na dejstvo mraza), u zavisnosti od marke betona, kao i potrebno vrijeme njege betona u povoljnim uslovima, da bi se postigle tražena čvrstoća pritisku.

PRINCIPI TEHNOLOGIJE U ZIMSKIM USLOVIMA 1. adekvatno čuvanje materijala (cementa i agregata) 2. preduzimanje mjera za povećanje i održavanje temperature betonske mase na osnovu: u mjerodavnih parametara za odlučivanje o mjerama u gubitaka toplote prilikom transporta i manipulacije

ADEKVATNO ČUVANJE MATERIJALA n n cement - zaštićen od vlage i vjetra (najbolje u metalnim silosima sa pneumatskom manipulacijom , sa dehidratacijom vazduha i grijanjem cijevi) agregat u deponovanje u debljim slojevima (da se spriječi promrzavanje kompletne količine agregata) u zaštita od padavina (nadstrešnicama) u zaštita od zamrzavanja prilikom transporta (pokrivanjem ceradama, zagrijavanjem kroz duplo dno) u pranje agregata tokom proizvodnje agregata izbjegavati u zimskom periodu ili ga obavljati neposredno prije spravljanja betona u prostorima zaštićenim od hladnoće

MJERODAVNI PARAMETRI ZA ODLUČIVANJE O MJERAMA n n n spoljnja temperatura vazduha, jačina vjetra, uslovi transporta, karakteristike konstrukcije uslovi u vezi sa rokom dovršenja objekta, ekonomski uslovi

GUBICI TOPLOTE PRILIKOM TRANSPORTA I MANIPULACIJE n n gubici toplote prilikom spravljanja zavise od početne temperature svježe betonske mase (što je veća početna temperatura veći je pad od 0, 6 do 3, 5°C) gubici prilikom transporta dt 1=tbetona*(1 -A)+B*tvazduha, pri čemu su A i B koeficijenti koji zavise od zapremine koša vozila i trajanja transporta u minutama gubici pretovaru i ugrađivanju zavise od razlike temperature betona i spoljašnjeg vazduha i za veće razlike je i veći pad (do 6, 5 °C) gubici prilikom prenosa i dizanja zavise od razlike temperature betona i spoljašnjeg vazduha i vrste suda u kojem se prenosi beton (japaner, vagonet, vertikalni lift), iznosi 1 -12 %o od razlike temperature betona i vazduha

PRORAČUN TOPLOTNOG BILANSA -potrebne početne temperature betona n n q- količina (masa) u kg : u a- agregata, u c- cementa, u v- vode, u vl – vlage u agregatu t- temperatura u °C : u a- agregata, u c- cementa, u v- vode, u vl – vlage u agregatu u b- temperatura betona n s- koeficijent specifične toplote u k. J/kg °C, odnosno k. J/kg °K u a- agregata, 0, 84 u b- betona, 1, 05 u v- vode, 4, 2 n specifična toplota =količina toplote potrebna da se 1 kg neke materije zagrije za 1 stepen C ili K

PRORAČUN TOPLOTNOG BILANSA n n cilj: sračunati potrebnu količinu toplotne energije za zagrijavanje onih elemenata koji mogu uticati na povećanje temperature betona postupak proračuna u polazi se od utvrđene potrebne temperature betona tb, u poznate su količine cementa, agregata i vode koje se mogu zagrijavati u poznati su koeficijenti specifične toplote za vodu, agregat, svjež beton u pretpostavlja se zagrijavanje vode do max vrijednosti (do 80 C) u iz formule se sračunava potrebna temperatura agregata u C u ukupno potrebna količina toplotne energije je: t za zagrijavanje vode (do 80 C) t za zagrijavanje agregata do sračunate temperature agregata

MJERE ZA POVEĆANJE I ODRŽAVANJE TEMPERATURE BETONSKE MASE n n n n korišćenje toplote hidratacije zagrijavanje agregata i vode (zagrijavanje cementa nije dozvoljeno) korišćenje termoizolacionih svojstava oplate zaštita tokom transporta, spravljanje što bliže mjestu ugradnje, transport odjednom većih količina zagrijavanje betona tokom procesa vezivanja i stvrdnjavanja betona (posredstvom oplate ili neposredno) zagrijavanje okolnog prostora oko betonske konstrukcije kompleksno sprovođenje više mjera ograničenje temperatura vode i agregata, odnosno betonske mase u zavisnosti od vrste cementa (manja čvrstoća cementa, viša dozvoljena temperatura)

Metode zimskog betoniranja – metoda termosa n n n najekonomičnija metoda (nema posebnih uređaja za zagrijavanje svježe bet. mase) korišćenje i očuvanje toplotne energije dobijene stvrdnjavanjem betona uz povećanje početne temperature mase, uslov je da se ovom metodom obezbijedi da beton postigne dovoljnu čvrstoću prije nego njegova temperatura padne na 0 C (tako da se mogu skidati podupirači i oplata) primjenjiva za masivne konstrukcije bez zagrijavanja betona (do 8) , mjerilo masivnosti modul površine Mp=F/V, gdje je: F (površina izložena hlađenju), Vzapremina konstrukcije u masivne konstrukcije Mp ≤ 3 u srednje masivne konstrukcije < 3 Mp ≤ 8 u raščlanjene konstrukcije < 8 Mp ≤ 12 obavezan proračun hlađenja betona, odnosno utvrđivanje vremena (Z) za koje će temperatura betonske mase (konstrukcije) da spadne na 0 C, odnosno da beton u tom vremenu dostigne određenu čvrstoću odatle sračunavanje K - koeficijenta predaje toplote i izbor slojeva i debljina oplate

Metode zimskog betoniranja – metoda termosa n Z - vrijeme za koje će temperatura betonske mase (konstrukcije) da spadne na 0 C, odnosno da beton u tom vremenu dostigne određenu čvrstoću n γb – zapreminska težina betona (2400 kg/m 3) sb – specifična toplota betona (1, 05 k. J/ kg°C) C – dozaža cementa za m 3 betona (kg) E – kalorijska moć cementa u vremenu Z časova (k. J/kg) tbp – početna temperatura betona (°C) tbs – srednja temperatura betona (°C) zavisna od masivnosti konstrukcije tva – temperatura spoljnjeg vazduha (statistika) (°C) K – koefeicijent predaje toplote putem oplate (W/m 2 °C) Mp=F/V modul površine λi- koeficijent toplotne provodljivosti oplate (W/m°C), raste sa povećanjem gustine materijala; manji=bolji izolator hi – debljina pojedinih elemenata oplate (m) β – koeficijent korekcije zavistan od jačine vjetra i propustljivosti oplate n n n

Metode zimskog betoniranja – metoda termosa n mogućnosti povećanja efikasnosti i racionalnosti primjene ove metode u izbor cementa – birati aktivnije cemente sa većom kalorijskom moći (izuzev aluminatnih) najmanje PC 400 i više, u može se povećati dozaža cementa u za slojeve oplate birati dobre izolatore (sa malim upijanjem vode i otporne na mraz) kod kojih je koeficijent provodljivosti λ<8 W/m°C (odlični izolatori) u za slojeve oplate koristiti nosive elemente oplate u kombinaciji sa dobrim izolatorima i uz vodootporne slojeve u “utopljavanje” oplate završiti prije početka betoniranja u nakon betoniranja konstrukciju pokriti (daske sa ceradom, asure, višeslojna zaštita sa međuslojem vazduha čija je cirkulacija spriječena) u posebno zaštititi uglove i rebra – isturene djelove oplate

Metode zimskog betoniranja – metoda termosa n kontrola temperature i čvrstoće betona u služi za utvrđivanje uslova pod kojima se vrši stvrdnjavanje betona, kako bismo donijeli zaključak o postignutoj čvrstoći posle određenog vremena u u beton se ugrađuju metalne cevčice (10 cm) sa dnom , koje se pune uljem i služe kao mjesta u koja se u procesu kontrole ubacuje termometar u mjerenje se vrši 2 puta dnevno (po 3 minuta), a cjevčice se zatvaraju kad nema mjerenja u pod istim uslovima njeguju se i probna tijela (kocke) i to za svako karakteristično mjesto u konstrukciji uzimaju se po dvije serije od po tri kocke u prva serija se ispituje kad je temperatura betona pala na 0°C, a druga nakon 28 dana u na osnovu ovih ispitivanja može se pretpostaviti stvarna čvrstoća betona na konstrukciji i odlučiti se za skidanje oplate

Metode zimskog betoniranja – metoda termosa sa dodatnim zagrijavanjem n primjena kod veoma raščlanjenih konstrukcija (sa velikim modulom površine) Mp>8 u obezbjeđuje se dodatna toplotna energija t zagrijavanjem parom t zagrijavanjem toplom vodom t zagrijavanjem pomoću električne energije t dodavanjem aditiva

Metode zimskog betoniranja zagrijavanje vode n n nejednostavnije i najefikasnije (pet puta veća specifična toplota vode (4. 2 k. J/kg. C) od specifične toplote agregata) gornja granica zagrijavanja je 80°C uticaj ipak ograničen (za temperaturu spolja od 1°C, zagrijavanjem vode na 80 °C, podižemo početnu temperaturu betona za 14 stepeni, odnosno za 1/6 temperature vode) nedovoljno za primjenu kod niskih temperatura (ispod -3 °C) načini zagrijavanja u propuštanjem pare kroz sud sa vodom u zagrijavanjem vode preko zidova ili u cijevima u zagrijavanjem električnim putem (električni bojleri)-najpogodnije za manje radove u zagrijavanje propuštanjem kroz sudove sa vrućim vodom ili parom

Metode zimskog betoniranja zagrijavanja agregata n način zagrijavanja prema vrsti postupka u suvi postupak – zagrijavanje kontaktom agregata i zagrijane površine u mokri postupak – zagrijavanje vrućom vodenom parom, pri čemu dolazi do kondezacije način zagrijavanja prema položaju sistema za zagrijavanje u sistem cijevi (roštilja) na dnu deponije ili silosa (zahvatanje agregata treba da bude blizu dna) u u posebnim rotacionim uređajima (kao kod asfaltnih baza) sa strujom vrelih gasova pri spravljanju betona prvo se sipa agregat, voda pa cement i svaka 2 sata vrše se kontrolna mjerenja temperature i agregata i vode

Metode zimskog betoniranja zagrijavanje betona n načini zagrijavanja (zavise od ekonomskog faktora i sigurnosti i bezbijednosti radnika) u parom (po pravilu skupo: koeficijent korišćenja nizak, gubici u mreži veliki; isplativo ako se raspolaže jeftinom parom, odnosno ako se radovi izvode u blizini toplana) u električnom energijom (zasniva se na pretvaranju električne energije u toplotnu putem električnog otpora i predaji toplotne energije posredno ili neposredno svježem betonu

Metode zimskog betoniranja zagrijavanja betona parom n n prethodno proučiti t režim zagrijavanja (visina - max 70 -80°C i prirast temperature u toku vremena do 8°C/h ) t primjenjenu oplatu, zaštitne pokrivače i razvod cijevi za paru, t kapacitet opreme za zagrijavanje (na bazi proračuna toplotne energije i zahtijevane čvrstoće betona) t izbor optimalne opreme za zagrijavanje i utvrđivanje ukupnih troškova i koristi zagrijavanje betona parom u primjenom kapilarne oplate- para se propušta kroz dvostruku oplatu kroz proreze – kapilare (ravnomjerna raspodjela pare) u primjenom parnog omotača –para se upušta u dvostruku oplatu kroz pojedine otvore – odjseci mogu biti i pregrađeni u pomoću ugrađenih cijevi – cijevnog roštilja koji se polaže skupa sa armaturom (skupo i ograničeno na max temperaturu betona do 60°C, da ne bi došlo do oštećanja betona uz cijevi) u zaparivanje (najčešće u prefabrikaciji) obuhvata podizanje temperature betonske mase, održavanje dozvoljene granične temperature i hlađenje t mokri – beton se neporedno izlaže pari u komorama ili pojedinačno (pod poklopcima) t suvi – beton se ne izlaže direktno pari već se ona upušta i cirkuliše između duplih zidova poklopca (umjesto 8 -12 časova kod mokrog postupka, kod suvog se vrijeme obrade svodi na 3 -4 sata) u (primjenom pare u procesu spravljanja betona (vrući beton) i postupkom vibroaktiviranja cementnog mlijeka)

Metode zimskog betoniranja zagrijavanja betona električnom energijom n zagrijavanje betona električnom energijom u načini t električnim grijalicama – najjednostavnija, najmanje opasna najveći troškovi t termoaktivnom oplatom – primjena dvostruke oplate sa ispunom poroznim materijalom koji se natopi rastvorom kuhinjske soli kao elektrolitom i postavljanjem elektroda koje omogućavaju tok struje kroz ispunu oplate t uključenjem betona u lanac toka naizmjeniče struje – ugrađivanje elektroda u beton (unutrašnje ili površinske) i propuštanje struje napona 50 do 100 V (radi bezbjednosti radnika) u ukupna potrošnja energije obuhvata energiju t potrebnu za zagrijavanje betona sa početne na željenu temperaturu t potrebnu za održavanje temperature

Metode zimskog betoniranja – primjena “hladnog” betona n n n koristi se efekat snižavanja tačke mržnjenja vode dodavanjem soli natrijuma i kalcijuma koncentracija soli u vodi ne smije da pređe 15%, odnosno 2% ukupne količine cementa (snižavanje tačke mržnjenja za oko 9 °C, primjenjivo za temperature do -5 °C) primjena za manje važne konstruktivne elemente, u slučajevima hitnosti i za nearmirane betone postupak u prethodno zagrijavanje 25% rastvora na temperaturu 40 -50 °C i dodavanje vodi u postepeno doziranje u trajanju 1 -1, 5 minuta negativne posledice u povećava osjetljivost armature na koroziju i djelimično je nagriza u smanjenje čvrstoće betona u iscvjetavanje soli po površini betona u ne postoji mogućnost kontrole procesa stvrdnjavanja betona, jer se režim mijenja

Oprema za zimsko betoniranje n n bojleri (500 l i više) uz zagrijavanje vode električnom energijom ili parom koja se propušta kroz cijevi kotlovska postrojenja (za sve vrste goriva) sa koeficijentom iskorišćenja uređaja oko 80% kaloriferi za proizvodnju toplog vazduha (zagrijavanje električnom energijom, toplom vodom ili parom) i zagrijavanje radnih prostora ili površinsko zagrijavanje konstrukcija termogeni – za proizvodnju struje vrelog vazduha (sagorijevanje tečnih ili gasovitih goriva) i ventilatori za ubrzanje cirkulacije

Mjere higijensko tehničke zaštite n n obuhvataju u zaštita radnika od hladnoće u održavanje radne sposobnosti tokom rada na hladnoći u zaštita radnika od električne energije ostvaruju se u koriščenjem zaštitne opreme u povremenim davanjem toplih napitaka u obezbjeđenjem tople hrane visoke kalorijske vrijednosti u obezbjeđenjem adekvatnih prostorija za svlačionice i odmor radnika

Betoniranje pri visokim temperaturama n negativno dejstvo temperatura iznad +35 °C u mogućnost stvaranja prslina i ugrožavanje stabilnosti ali i funkcionalnosti (vodopropustljivost betona) mjere obuhvataju eliminisanje u visokih temperatura u dejstva sunčevih zraka mjere u upotreba hladne, rashlađene vode i leda za spravljanje betona u rashlađivanje agregata (posebno najkrupnijih frakcija ) vodom u primjena niskoaktivnih pucolanskih cemenata uz povećanje maksimalnih zrna agregata (100 - 150 mm), naročito kod betona u masi u izbjegavanje najtoplijeg djela dana i korišćenje noćnih smjena za betoniranje u zaštita radnih mjesta i svježeg betona od sunca (premazi, pigmenti i folije) u primjena zaklona za silose i deponije u intezivno njegovanje betona uz zaštitu pokrivanjem