SAVLADAVANJE IZAZOVA BETONIRANJA U ZIMSKIM USLOVIMA

Niske temperature nose brojne značajne izazove koji direktno utiču na hemijske i fizičke procese tokom očvršćavanja betona. Ignorisanje ovih faktora može dovesti do ozbiljnih odstupanja u kvalitetu i trajnosti izvedenih radova.

Srećom, uz odgovarajuće planiranje, pravilan izbor komponentnih materijala i primenu adekvatne tehnologije, ovi izazovi mogu uspešno da se prevaziđu. Cilj je jasan: izvesti kvalitetne i trajne betonske konstrukcije čije performanse neće zaostajati za onima izvedenim u idealnim uslovima.

Zašto su niske temperature kritične za beton?

Dva svetska standarda za beton, evropska norma EN 206 i američki standard ACI 306R-16, imaju slične definicije toga šta predstavljaju „zimski uslovi“. Prema njima, „zimski uslovi“ se definišu kao period duži od tri uzastopna dana tokom kojih je prosečna dnevna temperatura vazduha ispod 4°C, a temperatura ne prelazi 10°C više od polovine bilo kog 24-časovnog perioda. U takvim uslovima mogu se pojaviti nekoliko primarnih mehanizama oštećenja betona:

Usporenа hidratacija: Niske temperature značajno usporavaju hemijsku reakciju između cementa i vode, poznatu kao hidratacija. Ovaj proces, koji je odgovoran za vezivanje i očvršćavanje betona, praktično prestaje kada temperatura betona padne ispod 5°C.

Oštećenje usled ranog zamrzavanja: Najveća opasnost za svež beton jeste zamrzavanje vode u betonu pre nego što dostigne minimalnu pritisnu čvrstoću od 3.5 MPa. Kada voda u porama betona zamrzne, ona se širi i formira kristale leda. Ovo širenje izaziva unutrašnja naprezanja koja dovode do pojave mikropukotina i trajnog smanjenja konačne čvrstoće betona.

Termički šok i pucanje: Velike temperaturne razlike između unutrašnjosti betonskog elementa (koja se zagreva usled hidratacije) i hladnog ambijentalnog vazduha mogu izazvati termička naprezanja. Ovo je naročito izraženo pri naglom uklanjanju zaštitnih pokrivki ili oplate, što dovodi do brzog hlađenja površine i pojave pukotina.

Osnovni principi betoniranja u zimskim uslovima

Radi eliminisanja prethodno navedenih rizika, najčešće se uspostavljaju četiri osnovna principa betoniranja u zimskim uslovima.

Sprečavanje zamrzavanja betona u ranoj fazi

Primarni cilj je zaštititi svež beton od zamrzavanja sve dok ne razvije dovoljnu pritisnu čvrstoću kako bi se odupreo unutrašnjim naprezanjima izazvanim formiranjem leda.

Obezbeđivanje odgovarajućeg razvoja čvrstoće

Pošto niske temperature usporavaju hidrataciju, neophodno je održavati adekvatno okruženje koje će omogućiti razvoj čvrstoće. Preporuka ACI-ja je da se temperatura betona održava na ili iznad 10°C tokom prvih 48 sati nakon ugrađivanja.

Minimiziranje termičkog šoka i pucanja

Kontrolisanje brzine promene temperature je ključno kako bi se sprečila pojava pukotina izazvanih termičkim naprezanjima. Ova mera direktno se odnosi na pojavu „termičkog šoka i pucanja“ pri prelasku iz zagrejane sredine u hladan ambijentalni vazduh, kada temperatura mora da se snižava postepeno.

Održavanje ravnomerne temperature betona

Temperaturna konzistentnost kroz ceo volumen betonskog elementa je ključna kako bi se izbegla unutrašnja naprezanja, skupljanje i neujednačeno očvršćavanje. Spoljašnji delovi preseka hlade se brže od unutrašnjosti, što može dovesti do pucanja. Zato su neophodne mere poput izolacije oplate kako bi se obezbedilo ravnomerno nega betona

Strateško planiranje i projektovanje betonske mešavine

Planiranje i pažljiv izbor materijala predstavljaju najvažnije alate za pravilno betoniranje u zimskim uslovima.

Optimizacija betonske mešavine za betoniranje u zimskim uslovima

Tip i količina cementa: Koriste se cementi sa bržim razvojem početne čvrstoće, kao što su CEM I 52.5R ili CEM II 42.5R (ili ASTM Type III). Ovi cementi omogućavaju bržu reakciju sa vodom i intenzivnije oslobađanje toplote tokom hidratacije, stvarajući unutrašnji izvor toplote koji štiti beton. Povećanje količine cementa dodatno pojačava ovaj efekat.

Vodo-cementni faktor (W/C): Vodo-cementni faktor treba da bude na najnižem mogućem nivou. Ovo je od ključnog značaja jer smanjuje količinu vode koja može da se zamrzne i ošteti strukturu, a istovremeno ubrzava razvoj čvrstoće. Da bi se pritom zadržala potrebna obradivost, obavezna je upotreba aditiva iz grupe superplastifikatora (npr. Superfluid 21M1M).

Uloga aditiva za zimsko betoniranje: Uvođenje Hidrozim T-a

Primena hemijskih aditiva, posebno ubrzivača vezivanja, ima značajnu ulogu pri betoniranju u zimskim uslovima.

Hidrozim T je aditiv za ubrzavanje vezivanja i sprečavanje zamrzavanja betona, u skladu sa standardom EN 934-2: T6. U kombinaciji sa drugim zaštitnim merama, omogućava pravilno ugrađivanje betona čak i pri temperaturama nižim od –10°C.

Za postizanje optimalnih rezultata, preporučuje se upotreba Hidrozim T-a u kombinaciji sa plastifikatorima ili superplastifikatorima.

Priprema betonskih baza za zimske uslove

Ključna faza nakon projektovanja betonske mešavine jeste njena proizvodnja u betonskoj bazi. Ovde se primenjuje jedna od najosnovnijih strategija: obezbediti da sveža betonska mešavina ima potrebnu početnu temperaturu u trenutku mešanja i tokom transporta do gradilišta.

Standard EN 206 zahteva da ova temperatura bude najmanje +5°C, jer se ispod ove granice proces hidratacije drastično usporava, gotovo potpuno zaustavlja. U tu svrhu, u postrojenju za proizvodnju betona neophodno je aktivno kontrolisati, a najčešće i zagrevati određene komponente pre samog mešanja.

Zagrevanje vode

Zagrevanje vode za pripremu betona ubedljivo je najefikasniji i najekonomičniji način za podizanje temperature svežeg betona. Ipak, postoji ključno ograničenje: temperatura vode ne sme biti previsoka (uobičajeno ne viša od 60–70°C). Ukoliko vrela voda dođe u direktan kontakt sa cementom, onemogućava se pravilno mešanje i ugrađivanje betona.

Zagrevanje agregata

U slučaju kada su ambijentalne temperature veoma niske i kada su agregati skladišteni na otvorenom pa su zamrznuti, zagrejana voda nije dovoljna da se postigne potrebna temperatura betonske mešavine. Agregat (i krupni i fini) čini najveći deo mase betona (oko 70–80%). Ako su agregati zamrznuti, oni će „upiti“ svu toplotu iz vode, pa će konačna temperatura betona ponovo biti niža od potrebne.

U ovako ekstremno hladnim uslovima, betonske baze moraju primeniti i metode zagrevanja agregata. Ovo je značajno složeniji i skuplji proces, koji može uključivati upotrebu toplog vazduha usmerenog na gomile agregata ili korišćenje parnih cevi u silosima za skladištenje. Primarni cilj je da agregati budu na temperaturi iznad 0°C, odnosno da ne budu zamrznuti. Prisustvo leda u agregatu predstavlja kritičan problem, jer se njegovim topljenjem u mešavinu unosi nekontrolisana, suvišna količina vode, čime se direktno narušava projektovani vodo-cementni faktor i smanjuje konačna čvrstoća betona.

Prakse za ugradnju i zaštitu svežeg betona u zimskim uslovima

Priprema oplate

Pre početka betoniranja, sve površine koje će doći u kontakt sa betonom, uključujući podlogu, oplatu i armaturu, moraju biti u potpunosti očišćene od snega i leda.

Pravilna ugradnja

Beton treba ugraditi i vibrirati što je brže moguće nakon isporuke na gradilište, kako bi se minimalizovao gubitak toplote. Brza ugradnja obezbeđuje da se unutrašnja toplota u betonskoj mešavini zadrži, što pomaže u održavanju potrebne temperature za vezivanje, odnosno za odvijanje procesa hidratacije.

Metode zaštite i nege svežeg betona

Odmah nakon ugradnje i završne obrade, sve nove betonske površine moraju biti zaštićene i negovane. Ovo je kritičan korak da bi se sprečilo zamrzavanje i obezbedilo pravilno očvršćavanje. Mere zaštite i nege uključuju upotrebu izolacionih prekrivača, stvaranje privremenih zatvorenih prostora sa indirektnim grejanjem i upotrebu izolovane oplate.

Praćenje i kontrola temperature svežeg betona

Tokom vezivanja betona, neophodno je redovno pratiti temperaturu ambijentalnog vazduha i unutrašnju temperaturu betona. Ovo omogućava da se potvrdi da beton ostaje u preporučenim temperaturnim granicama tokom kritičnog perioda očvršćavanja. U tu svrhu poželjno je koristiti instrumente kao što su temperaturni senzori ugrađeni u beton, uređaji za beleženje podataka (data loggers) ili metode praćenja čvrstoće betona u realnom vremenu (maturity methods).

Uklanjanje oplate

Vreme za uklanjanje oplate mora biti produženo u poređenju sa normalnim uslovima. Oplata treba da se ukloni tek nakon što je potvrđeno da je beton dostigao potrebnu čvrstoću. Ova potvrda mora da se zasniva na metodama kao što su proračuni čvrstoće betona pri tačno određenoj temperaturi ili ispitivanje uzoraka negovanih na terenu, pod istim uslovima kao i konstrukcija. Oslanjanje na laboratorijske uzorke koji su negovani u standardnim uslovima česta je, ali veoma ozbiljna greška, jer oni ne odražavaju stvarne uslove na gradilištu tokom zime.

Zaključak

Uspešno betoniranje u zimskim uslovima nije slučajnost. Uz pravilno planiranje i izvođenje, moguće je izvesti betonske konstrukcije vrhunskog kvaliteta čak i u najnepovoljnijim vremenskim uslovima.