10.12
Betonieren bei kaltem Wetter
Wenn frisch gegossener Beton vor dem Aushärten Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ausgesetzt wird, kann das Wasser im Beton gefrieren. Diese Ausdehnu…
Bei kaltem Wetter, wenn frisch eingebauter Beton zu gefrieren beginnt, bevor er fest wird, wandelt sich das Wasser im Beton in Eis um, was zu seiner Ausdehnung führt.
Wasser in Eisform steht für die Zementhydratation nicht zur Verfügung, während des Auftauens schmilzt es zu Wasser, was die Zementhydratation unterstützt.
Infolgedessen härtet der Beton im expandierten Zustand aus, was zu größeren Hohlraumvolumina führt und den Beton schwächt.
In ähnlicher Weise führt die Ausdehnung des abgebundenen Betons beim Einfrieren, bevor er an Festigkeit gewinnt, zu seiner Störung.
Beton wird mit Zuschlagstoffen hergestellt, die mit Dampf oder Wasser erhitzt werden, wenn die Umgebungstemperatur unter 40 ° F liegt.
Darüber hinaus ist die Verwendung von Zement, Beschleunigern und luftporenbildenden Zusatzmitteln in Beton vom Typ III ideal für das Betonieren bei kaltem Wetter.
Der Beton wird in eine Schalung aus Dämmstoff gelegt, und die Flächen, die den Beton aufnehmen, sollten schneefrei sein.
Nach dem Einbetonieren wird er für eine ausreichende Dauer mit Decken bedeckt, oder manchmal werden Unterstände um ihn herum gebaut und Wärmequellen im Inneren hinzugefügt, um den Beton vor Kälte zu schützen.
Schließlich wird die Temperatur des Betons mit Hilfe von Thermoelementen überwacht, die im Beton installiert sind, um eine ordnungsgemäße Wärmedämmung zu gewährleisten.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: Why does concrete weaken when exposed to freezing temperatures before it sets?
When freshly placed concrete freezes before setting, water inside converts to ice and expands, disrupting the hydration process. This expansion increases pore volumes in the hardened concrete, significantly weakening its structure. The ice also prevents cement hydration until thawing occurs, delaying strength development and leaving the concrete in a compromised expanded state.
Q2: What materials and methods prevent freeze damage in cold weather concreting?
Use heated aggregates and warm mixing water when ambient temperature falls below 40°F. Incorporate Type III cement, accelerators, and air-entraining admixtures to enhance cold-weather performance. Place concrete in insulating formwork, cover surfaces with blankets, and build shelters with heat sources around the concrete to maintain adequate temperature during curing.
Q3: How does monitoring concrete temperature help during cold weather placement?
Thermocouples installed strategically in concrete track temperature changes in real time, especially at corners and exposed surfaces prone to rapid cooling. Temperature monitoring enables timely adjustments to insulation and heating methods, ensuring concrete maintains sufficient warmth for proper hydration and strength development before freezing occurs.
Q4: What happens to concrete that freezes after gaining appreciable strength?
If concrete reaches appreciable strength before freezing, damage is somewhat mitigated because the structure can better resist expansion forces. However, ice formation still disrupts the concrete matrix and can cause types of non structural cracks in concrete, though the overall structural integrity remains less compromised than in freshly placed concrete.
Q5: How does ice formation affect cement hydration in cold weather concrete?
When water freezes in freshly placed concrete, it becomes unavailable for cement hydration reactions. Upon thawing, the ice melts back into water, which then aids hydration. This delay in the hydration process weakens the concrete's early strength development and leaves it vulnerable to further damage during subsequent freeze-thaw cycles.
Q6: What surface preparation is required before placing concrete in cold weather?
Surfaces receiving concrete must be free of snow and ice to ensure proper contact and bonding. Formwork should be made of insulating material to retain heat around the concrete. Proper surface preparation prevents thermal loss and ensures uniform temperature distribution throughout the placed concrete during the critical early curing period.
Q7: How does hot weather concreting differ from cold weather concreting strategies?
Cold weather concreting focuses on retaining heat through insulation, heated materials, and thermal monitoring to prevent freezing damage. Hot weather concreting addresses opposite challenges by managing excess heat and moisture loss. Both require temperature control, but cold weather prioritizes heat preservation while hot weather concreting emphasizes heat dissipation and hydration maintenance.