Как греют бетон зимой

Как сделать зимний бетон не хуже летнего. Методы зимнего бетонирования

Климатические условия в большинстве регионов России не позволяют вести бетонные работы при положительных температурах круглый год.

Во многих районах более 6 месяцев в году держатся низкие температуры, вот почему осуществляется зимнее бетонирование.

Что такое зимнее бетонирование

Согласно СП 70.13330, зимним называется бетонирование при среднесуточных температурах ниже 5°С или минимальных суточных температурах ниже 0°С.

Есть ли плюсы у зимних бетонных работ

В целом работа с бетоном в суровых условиях низких температур влечет дополнительные сложности, но невозможно прекращать стройку на полгода всякий раз с наступлением осени, к тому же, у зимних работ есть и существенные плюсы:

1. Зимние скидки на строительные материалы и спад востребованности рабочей силы позволяют сэкономить.
2. Зимой можно бетонировать фундаменты на слабом или хрупком грунте.
3. Замерзшие подъездные пути позволяют без проблем доставить на стройку тяжелую технику и материалы.

Особенности зимнего бетонирования

Зимой основной враг качественного бетонирования – низкие температуры, которые оказывают негативное влияние на процессы, происходящие как при бетонировании, так и при твердении бетона.

Образование твердого вещества – бетона – происходит в результате реакции гидратации минералов, входящих в состав портландцемента. Чтобы эта реакция шла, необходима температура выше 0°С, поскольку при отрицательных температурах вода замерзает, и реакция гидратации прекращается.

Уже при температуре ниже 5°С скорость протекания реакции резко тормозится, и набор прочности бетона замедляется.

Низкие температуры вызывают следующие проблемы:

1. прекращение реакции гидратации;
2. рост внутреннего давления из-за промерзания и связанного с ним расширения материала;
3. образование кристаллов льда вокруг арматуры, что приводит к плохому сцеплению ее с бетоном;
4. получение бетона низкой прочности.

Основная задача зимой – обеспечить набор критической прочности бетона (30–50% от проектной прочности), после чего отрицательные температуры уже не оказывают негативного воздействия на бетон. Как правило, в оптимальных условиях критическая прочность достигается на 4–6-й день после укладки.

Поэтому зимой главное значение приобретает температура.

Температуру бетонной смеси измеряют до укладки, во время и после.

Важно!

Для зимнего бетонирования рекомендуется использование портландцементов и высокомарочных быстротвердеющих цементов.

Технология бетонирования в зимних условиях

В составе проекта производства работ разрабатываются мероприятия, которые обеспечивают:

1. Предотвращение замерзания бетонного раствора в период транспортировки, укладки и уплотнения.
2. Предупреждение замерзания свежеуложенного бетона вплоть до достижения критической прочности.
3. Благоприятные тепло-влажностные условия набора прочности твердеющего бетона.

Приготовление бетона зимой. Меры предотвращения замерзания готовой бетонной смеси при транспортировке, укладке и уплотнении

Готовая бетонная смесь, поступающая на стройку, должна иметь температуру не ниже 5°С. Для этого замешивание производят на теплой (до 70°С) воде, а заполняющие материалы прогревают.

Важно!

Цемент не подвергают прогреванию во избежание заваривания. Время транспортировки готового бетонного раствора не должно превышать 4 часов.

Поверхности под бетонирование и арматура должны быть прогреты близко к температуре бетонного раствора, для чего используется теплый или горячий воздух, но не пар и не вода.

При длительной транспортировке готовой бетонной смеси и невозможности использовать подогрев, применяют противоморозные добавки.

Меры предупреждения промораживания бетона до достижения критической прочности

Различают два основных метода зимнего бетонирования:

1. теплый бетон;
2. холодный бетон.

Холодным называется бетон, который будет твердеть без подогревающих мероприятий. Обеспечить его твердение призваны специальные противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды и одновременно ускоряют реакции гидратации с тем, чтобы количество несвязанной воды в растворе как можно быстрее уменьшалось.

Широко распространенные противоморозные присадки – электролиты, соли Na и K, но их применение имеет некоторые ограничения:

1. натриевые соли не применяют в армированном бетоне, поскольку они приводят к коррозии арматуры;
2. некоторые виды портландцемента (например, высокощелочные или полученные из клинкера с высоким содержанием алюмосиликатов) не применяются совместно с электролитами;
3. соли натрия и калия не применяются в смесях с заполнителем потенциально реакционно-способных пород;
4. соли-электролиты должны проверяться опытным путем на образование высолов.

Современные комплексные противоморозные добавки не имеют недостатков солей-электролитов, обеспечивают возможность вести бетонные работы при низких температурах и обладают комплексным действием (не только противоморозным, но и пластифицирующим и другими).

Теплым называют бетон, который после укладки подвергается различным прогревающим и обогревающим процедурам.

Методы прогрева бетона

После того, как бетон уложен и уплотнен, необходимо поддерживать оптимальную температуру до достижения критической прочности, для чего применяют три вида мероприятий:

1. метод термоса;
2. устройство тепляков;
3. прогрев бетона.

Эти мероприятия применяются как самостоятельно, так и в сочетании с противоморозными добавками.

Выбор метода производится в зависимости от многих факторов:

1. тип конструкции;
2. состав бетонной смеси;
3. наличие и тип арматуры;
4. наличие или отсутствие соответствующего оборудования;
5. экономическая целесообразность.

Сохранение тепла или «метод термоса»

Метод термоса применяется в массивных конструкциях самостоятельно или в сочетании с добавками-ускорителями. Ускорители способствуют более быстрому отвердеванию бетона, а значит, критическая прочность будет набрана быстрее.

Реакция гидратации является экзотермической, то есть, протекает с выделением тепла.

В массивных конструкциях тепла выделяется достаточно для обогрева, поэтому, если заливать бетон в утепленную опалубку, а после заливки укрыть пленкой ПВХ и теплоизолирующими материалами (маты, рулонные материалы, доски, пенопласт), бетон будет сохранять температуру, подходящую для твердения вплоть до набора критической прочности.

1. экономия электроэнергии;
2. использование собственного тепла бетона;
3. относительная простота.

Недостатки метода термоса:

1. применение только в массивных конструкциях;
2. неэффективность при особо низких температурах (решается добавлением противоморозных добавок);
3. не подходит для конструкций с большой площадью поверхности охлаждения.

Метод «горячего сухого термоса»

В этом случае можно укладывать бетон на промороженное основание без подогрева. В утепленную опалубку насыпается слой керамзита, разогретого до температуры 200–300°С, а после его остывания до 100°С выполняется укладка бетона, замешанного на теплой воде. В результате тепло остывающего керамзита используется для подогрева бетона.

Устройство тепляков

Тепляки – это своеобразные шатры, которые устанавливаются над замоноличенными конструкциями. Внутри тепляков устанавливают тепловые пушки в таком количестве, чтобы обеспечить необходимую температуру твердения (выше 5°С). Особенную важность имеет герметичность укрытия.

Методы искусственного прогрева бетона

Наиболее высокая скорость твердения бетона при температуре 50°С.

Обеспечить расчетную температуру отвердевания бетона до достижения критической прочности можно, применяя искусственный нагрев бетона различными методами:

1. Электродный. Внутри опалубки закрепляются электроды, которые могут быть пластинчатыми, полосовыми, стержневыми, струнными. Тепло выделяется при пропускании тока через бетонную смесь.
2. Кондуктивный (контактный). Тепло выделяется в проводнике при прохождении через него тока и передается бетонной смеси.
3. Инфракрасный. ИК-излучение используется для прогрева основания, арматуры и нагревания бетона без переносчика тепла.
4. Индукционный. Тепло выделяется арматурой, находящейся в электромагнитном поле индуктора.

Недостаток методов – необходимость использования дорогостоящего оборудования и электроэнергии.

Применение противоморозных и ускоряющих добавок позволяет бетону быстрее набирать критическую прочность и таким образом экономить электроэнергию и повышать оборачиваемость оборудования.

Заливка бетона зимой технически сложными способами

Целесообразно использование технически сложных способов зимнего бетонирования с применением утепленной опалубки, электродов для подогрева, укладки нагревающего кабеля и т.д. Эти методы требуют проведения тщательных предварительных расчетов.

Зимний бетон в домашних условиях

При домашнем строительстве бетонирование в условиях отрицательных температур допустимо для объектов невысокой важности.

Для самостоятельных работ используют замес на подогретой (не выше 70°С) воде.

Порядок закладки компонентов бетонной смеси меняют: сначала в воду засыпают крупный заполнитель, затем песок и цемент.

Совет: Зимой рекомендуется применять портландцемент марки не ниже М400.

В домашних условиях применение прогрева бетона или устройства тепляков не выгодно; на первый план выходят специальные противоморозные добавки, которые позволяют успешно проводить бетонные работы в зимнее время.

Можно ли добавлять в бетон соль и модифицирующие добавки?

В зимнее время для понижения температуры замерзания свободной воды в бетонный раствор добавляют соль (хлорид натрия) или другие соли натрия и калия, которые работают как электролиты.

Применение солей может привести к коррозии арматуры и появлению высолов на готовом бетоне. Оптимальный вариант – использование комплексных противоморозных добавок и пластификаторов.

Возможные последствия зимнего бетонирования

Несоблюдение технологий укладки бетона зимой приводит к получению бетонных изделий пониженной прочности, с трещинами, высолами и прочими дефектами, а также к плохому сцеплению с арматурой. Изделия получаются недолговечными в эксплуатации.

Важно!

Следует помнить, что критическая прочность бетона составляет 30–50% от расчетной прочности, а распалубочная – 70%. После достижения бетоном критической прочности мороз ему уже не вредит, и меры по обогреву можно сворачивать. Но в этот момент еще нельзя производить распалубку и давать нагрузку на бетон.

Бетонные работы зимой – чаще всего, вынужденная мера, но и в этом случае есть свои преимущества. При выборе технологии проведения зимних работ учитываются многие факторы: тип конструкций, состав бетонной смеси, наличие оборудования и экономический эффект от их применения. Противоморозные добавки желательны к применению при выборе любого метода ведения бетонных работ зимой.

Секреты зимнего бетонирования

Оптимальным временем для проведения бетонных работ считают осень: летняя жара отступила, а заморозки еще не начались.

Почему нежелательно бетонировать при низких или высоких температурах? Как произвести заливку бетона зимой? Ответ кроется в знании процессов, протекающих в бетонном растворе.

Как происходит твердение бетона

Бетон — это твердый и прочный строительный материал, но изготавливают его на основе порошкового вяжущего материала — цемента. При замесе в раствор добавляют песок, песчано-гравийную смесь, гравий или щебень, но все эти компоненты — наполнители. Суть образования твердого бетонного камня — в реакциях, которые запускаются при смешивании цемента с водой.

Метод получения и состав цемента

Цемент получают, смалывая клинкер с добавлением 5 % гипса или других форм сульфата кальция. Клинкер, в свою очередь, — это обожженная при высокой температуре смесь известняка и глины. При обжиге смесь частично оплавляется с образованием гранул клинкера.

Важно!

Процесс описан довольно упрощенно. Цементы классифицируются в зависимости от вида клинкера, который может быть:

1. портландцементным;
2. глиноземистым;
3. смесью портландцементного и сульфоалюминатного либо сульфоферритного.

В состав цемента входят следующие соединения:

1. трехкальциевый силикат (алит) — 50–70 %;
2. двухкальциевый силикат (белит) — 15–30 %;
3. трехкальциевый алюминат — 5–10 %;
4. четырехкальциевый алюмоферрит — 5–15 %.

Цемент является веществом водного твердения, добавленный при помоле гипс — вещество воздушного твердения.

Как твердеет бетон

При смешивании цемента с водой начинаются реакции гидратации:

1. Алит быстро вовлекается в реакцию с получением твердых кристаллических соединений. Он играет главную роль в твердении бетона в первые 4 недели.
2. Белит вступает в реакцию медленнее. Это соединение отвечает за рост прочности по истечении 28 дней.
3. Алюминатная фаза реагирует очень быстро, поэтому, чтобы не допустить чрезмерно быстрого схватывания, добавляют гипс.
4. Ферритная фаза также реагирует довольно быстро.

В результате реакций гидратации, протекающих при смешивании цемента с водой, образуются новые соединения — кристаллы твердого бетонного камня.

Таким образом, становится понятно, что ключевой момент для образования твердого строительного материала — возможность беспрепятственного протекания реакций гидратации с максимальным вовлечением в них компонентов цемента.

Оптимальные условия твердения бетона

Наилучшим образом процессы гидратации протекают при температуре воздуха 18–20 °С и высокой влажности.

Как только температура окружающего воздуха снижается, реакции гидратации начинают замедляться, и этот процесс прямо пропорционален похолоданию. При температуре –5 °С реакции идут совсем медленно, а при 0 °С прекращаются.

При слишком высоких температурах бетон твердеет очень быстро, что не на пользу его прочности.

Почему прекращаются реакции гидратации при 0 °С

Как известно, при температуре 0 °С и ниже вода замерзает.

Составляющие цемента реагируют с водой с разной скоростью. В целом расчетная прочность бетона достигается на 28-е сутки, поэтому, если раствор будет охлажден до температуры 0 °С и ниже, вода, которая еще не включилась в реакцию, замерзнет.

При замерзании вода расширяется и в бетоне нарастает внутреннее давление.

Эти процессы приводят к двум основным негативным последствиям:

1. из-за прекращения реакции прочность бетона не достигает расчетных значений;
2. из-за образования льда в бетоне появляются трещины, которые тоже снижают его прочность.

Почему бетонируют зимой

Учитывая, что для достижения расчетной прочности бетону необходимо обеспечить круглосуточную температуру воздуха не ниже +5 °С в течение четырех недель, становится очевидно, что в большинстве районов нашей страны такие условия возможны лишь в сентябре и октябре.

Но строительные работы невозможно вести 2 месяца в году. Кроме того, есть и другие причины не откладывать бетонирование до лучших времен:

1. зимние скидки на цемент;
2. снижение стоимости работ зимой;
3. работы на слабых и хрупких грунтах, невозможные в теплое время года.

Поэтому разработаны мероприятия, позволяющие работать с бетоном при отрицательных температурах.

Заливка бетона при минусовой температуре: секреты технологии зимнего бетонирования

При реализации зимнего бетонирования важно обеспечить следующие условия:

1. предотвратить замерзание бетонной смеси, готовой к применению, во время транспортировки, укладки и уплотнения;
2. предотвратить замерзание уложенной бетонной смеси до достижения критической прочности;
3. обеспечить оптимальный температурно-влажностный режим при твердении бетона (если не реализуется так называемый холодный бетон).

Для предотвращения замерзания готовой смеси в период перевозки, укладки, уплотнения бетон замешивают из прогретых материалов.

Прогревают заполнители, подогревают воду вплоть до температуры 70 °С (но не выше). Цемент не прогревают, чтобы он не заварился.

Температура готовой смеси рассчитывается так, чтобы она не успела чрезмерно остыть в процессе транспортирования и укладки. Это зависит от объемов смеси, от ее начальной температуры и от температуры окружающего воздуха, а также от длительности транспортировки и укладки.

Не рекомендуется транспортирование бетонной смеси, готовой к работе, дольше 4 часов. На момент укладки ее температура должна быть не ниже +5 °С.

Прогревают также опалубку и арматуру (теплым воздухом) до достижения температуры не ниже +5 °С.

Применяют также горячие бетонные смеси, если есть возможность быстро доставить их на стройку (при долгой транспортировке может загустеть и остыть).

Бетон холодный или теплый? Вам какой?

Специалисты различают два вида зимнего бетона: холодный и теплый.

Теплый бетон

Теплый бетон твердеет с использованием прогревающих или утепляющих мероприятий. Выбор метода зависит от типа и массивности конструкций, наличия арматуры, состава смеси, наличия того или иного оборудования, экономической целесообразности мероприятий.

Эти мероприятия проводятся с целью не допустить снижение температуры бетонной смеси ниже +5 °С до достижения критической прочности бетона.

Важно!

Критической прочностью называется такая прочность бетона, после достижения которой низкие температуры уже не оказывают негативного воздействия на процессы твердения. Обычно она составляет 30–50 % (до 70 % — это указывается в проектной документации) от проектной прочности. При обеспечении оптимальных условий критическая прочность набирается в течение 4–7 дней.

Твердение теплого бетона осуществляется под постоянным контролем температуры, чтобы не допустить как охлаждения, так и перегрева.

Чтобы контролировать температуру бетонной смеси во время твердения теплого бетона, в заливку вставляют специальные трубочки на расстоянии не более 8 метров друг от друга, чтобы можно было опустить термометр и измерить температуру смеси на глубине.

Меры по обогреву бетона:

1. метод термоса (термоосмос);
2. устройство тепляков;
3. прогрев.

Метод термоса

Реакции гидратации являются по своей природе экзогенными, то есть протекают с выделением тепла.

При заливке массивных конструкций тепла выделяется много. Если создать условия, при которых оно не теряется, этого тепла может хватить, чтобы бетон набрал критическую прочность без дополнительных мероприятий.

Для этого используется утепленная опалубка, также укрывание заливки матами, минераловатными плитами, брезентом, пленочными материалами. Бетонная смесь должна иметь температуру не ниже 10 °С на момент укладки.

Температура бетона постоянно контролируется: в первые сутки раз в 1–2 часа, затем 1 раз в 8 часов.

Перепад температур «поверхность — воздух» не должен превышать 20 °С.

Для предотвращения температурного градиента может применяться электродный прогрев периферических частей конструкции.

Метод термоса использует внутреннее тепло гидратации цемента и позволяет экономить электроэнергию на обогрев бетона. Это экономически выгодный способ, но он не подходит в следующих случаях:

1. небольшие конструкции;
2. слишком низкие температуры (в этом случае метод термоса сочетают с применением противоморозных добавок);
3. конструкции с большой площадью охлаждения.

Важно!

Метод термоса может использоваться отдельно или в сочетании с применением ускоряющих добавок для более быстрого набора критической прочности. В этом случае можно быстрее произвести распалубку, что иногда экономически оправдано.

Метод горячего сухого термоса

Существенным плюсом метода является возможность укладки бетона на промороженное основание, что позволяет экономить электроэнергию на обогреве.

Опалубка устанавливается утепленная, в нее насыпают слой нагретого до 200–300 °С керамзита. После того как температура подложки снижается до 100 °С, укладывают теплую бетонную смесь и укрывают ее. Тепло керамзита прогревает основание и поддерживает температуру смеси.

Тепляки

Тепляками называют специальные шатры, которые устанавливаются над замоноличенной конструкцией, а внутри располагаются тепловые пушки, с таким расчетом, чтобы внутри поддерживалась температура не ниже +5 °С. Герметичное укрытие препятствует потере тепла. Тепляки демонтируются по достижении бетоном критической прочности.

К недостаткам метода относят необходимость приобретать дорогостоящее оборудование и большой расход электроэнергии.

Прогрев бетона

В некоторых случаях утроить термос или тепляк невозможно либо нецелесообразно. Тогда применяется прогрев бетона.

Видео: Прогрев бетона в зимнее время, кабель пнсв, трансформатор ТСДЗ-80, оборудование для прогрева

Основные методы прогрева бетона:

1. Сквозной электродный прогрев. Для его реализации внутри опалубки закрепляются электроды. При пропускании тока через бетонную смесь она нагревается.
2. Индукционный прогрев. Используется в армированных конструкциях. Арматура находится в электромагнитном поле индуктора. Она нагревается и разогревает бетон.
3. Инфракрасный прогрев. Бесконтактный прогрев инфракрасным излучением.
4. Термоматы. Специальные электронагреватели работают как грелки. Они изготавливаются в форме матов, которые удобно раскладывать по горизонтальным поверхностям. Метод не подходит для конструкций сложной конфигурации и обширных вертикальных поверхностей.
5. Контактный (кондукторный) при помощи проводника.

Видео: Зимний прогрев бетона

Холодный бетон

Холодным называется бетон, который заливается без применения обогревающих, теплоизолирующих или прогревающих мероприятий и твердеет при отрицательных температурах.

В случае невозможности использовать прогрев или метод термоса в бетонную смесь добавляют специальные противоморозные добавки с учетом ограничения применения, указанного в ГОСТ 31384–2008 (п. 6.4.3).

В соответствии с ГОСТ 10180, расчетная прочность холодного бетона после 28 суток твердения при отрицательных температурах и 28 суток при нормальных температурах должна составлять не менее 95 % от расчетной прочности контрольного образца, твердевшего в нормальных условиях.

Противоморозные добавки для холодного бетона

Выбор добавок зависит от того, используется ли в конструкции арматура, и какая применена сталь в арматуре.

Электролиты, соли (хлорид кальция, формиат кальция или натрия, нитрит натрия). Их применение приводит к тому, что вода в бетонной смеси замерзает при более низких температурах. Благодаря взаимодействию с компонентами клинкера ускоряются процессы гидратации, таким образом, эти добавки работают как ускорители твердения и противоморозные компоненты.

Недостатки электролитов и солей:

1. несовместимость хлористых соединений с арматурой;
2. возможность появления высолов на бетоне;
3. несовместимость с некоторыми видами портландцемента;
4. несовместимость солей натрия и калия с заполнителями, содержащими потенциально-реакционноспособные породы (с содержанием растворимого кремнезема более 50 мг/л).

Комплексные добавки

Комплексные противоморозные добавки могут работать одновременно как противоморозный, водоредуцирующий, пластифицирующий компонент бетонной смеси.

Другие преимущества противоморозных добавок:

1. разработаны и проверены в лабораториях, поэтому их дозировки от массы сухого цемента точные, а эффект — предсказуемый;
2. совместимы с арматурой и разными видами портландцемента;
3. не провоцируют появление высолов;
4. позволяют проводить бетонные работы даже в морозы (при –20–30 °С);
5. обеспечивают высокую прочность и водостойкость бетона;
6. экономичны;
7. позволяют обойтись без дорогостоящего оборудования и затрат электроэнергии на прогревающие мероприятия.

Важно!

Противоморозные добавки используются не только в холодном, но и в теплом бетоне.

Морозостойкость различных марок бетона

В соответствии с новыми стандартами бетон классифицируется по прочности не на марки, а на классы.

Класс бетона по прочности зависит от используемой марки цемента, от количества и вида заполнителей и от условия твердения.

Поскольку при неблагоприятных условиях твердения (к каким относятся и низкие температуры) прочность бетона снижается, допустимо при невозможности обеспечить оптимальные условия использовать цемент более высоких марок.

В то же время применение противоморозных пластифицирующих добавок позволяет, наоборот, снижать марку цемента и уменьшать его количество в смеси без ущерба для прочности.

Марки бетона по морозостойкости

По способности замерзать и оттаивать с сохранением свойств бетоны классифицируются на марки по морозостойкости, которые обозначаются буквой F и числовым показателем от 25 до 1000.

В суровых условиях климата большинства регионов России подходящая для бетонирования погода держится 1–2 месяца в году. Невозможно себе представить прерывание бетонных работ на 10–11 месяцев. Кроме того, в условиях слабых грунтов заливка фундамента возможна только зимой. Чтобы не прерывать строительные работы и получать зимний бетон не менее прочный и качественный, чем летний, были разработаны специальные меры: сохранение тепла гидратации, прогрев бетона, применение различных противоморозных добавок. Оптимальный результат дают специально разработанные комплексные пластифицирующие противоморозные добавки, позволяющие экономить электроэнергию, воду и цемент, работать даже в морозы и получать прочный и качественный бетон.

Зачем нужна технологическая карта прогрева бетона

Большая часть территории России — регионы с ярко выраженными временами года. Есть зима с отрицательными температурами, теплое лето и межсезонье.

При осуществлении частной застройки строители планируют бетонные работы на начало осени, но в крупном строительстве допускать простои в работах длиной по полгода нерентабельно. Могут быть и другие причины бетонирования при неподходящих температурах:

1. Работы на слабых грунтах, которые возможны только зимой.
2. Сезонное снижение стоимости материалов и работ.
3. Возможность без проблем подвозить материалы по замерзшим дорогам.

Поэтому разработаны меры по прогреву бетона.

Зачем необходим прогрев бетона в зимнее время

В СП 70.13330 указано, что производство работ по бетонированию при среднесуточных температурах наружного воздуха ниже +5° С или при минимальной суточной температуре воздуха ниже 0° С считается зимним бетонированием.

Почему особо выделяются эти температуры?

Основной компонент бетона — цемент. Его также называют вяжущим компонентом.

Цемент — это вяжущее водного твердения. Это означает, что для получения твердого и прочного бетонного камня необходимо, чтобы компоненты цемента вступили в химические реакции с водой, так называемые реакции гидратации.

Со стороны кажется, что цемент просто смешали с водой и заполнителями и высушили, но это не так. При реакции составляющих цемента, таких, как алит, белит, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит, образуются новые соединения кристаллической структуры.

Процессы гидратации требуют времени; аллит, ферритная и алюминатная фазы вступают в реакцию быстро, белит реагирует медленнее. В общей сложности необходимо 28 суток, чтобы бетон набрал расчетную прочность.

Важно!

Различают также критическую прочность бетона. Это прочность, по достижении которой бетону уже не страшны неблагоприятные условия окружающей среды; обычно это 30—50% от проектной прочности.

Оптимальными условиями отвердевания бетона являются:

1. температура наружного воздуха 18—20° С;
2. высокая влажность воздуха.

Что происходит, если температура воздуха опускается ниже?

С понижением температуры процессы химических реакций все более замедляются.

Впоследствии, если бетон согреть, он наберет прочность, но она будет ниже ожидаемой.

Если температура воздуха опускается до 0° С и ниже, вода которая не успела прореагировать с компонентами цемента, замерзнет. При замерзании она расширится и приведет к образованию пустот и трещин в бетоне, что негативно отразится на прочности готового изделия. Образование ледяной пленки вокруг арматуры будет способствовать ее отслаиванию.

Поскольку количество воды в бетонной смеси рассчитывается заранее, составляющим цемента не хватит воды для реакции, таким образом, гидратация пройдет не полностью, и это снизит прочность бетона.

Вот почему при зимнем бетонировании следует принимать определенные меры, обеспечивающие правильное протекание реакций гидратации.

Эти меры делятся на три вида:

1. добавление особых компонентов в бетонный раствор;
2. сохранение тепла;
3. прогрев бетона.

У каждого из этих мероприятий есть свои плюсы и минусы. Решение принимается исходя из конкретной ситуации.

Существуют определенные стандарты на проведение любых прогревающих мероприятий, которые позволяют провести их наиболее эффективно и экономически целесообразно. Они отражены в технологических картах.

Применение специальных добавок для бетонных растворов.

Противоморозные добавки увеличивают скорость реакций и одновременно снижают температуру застывания воды в смеси, благодаря чему бетон отвердевает и при пониженных температурах.

Добавки-ускорители твердения способствуют быстрому набору критической прочности, после чего бетону уже не страшен холод.

Самый простой вариант противоморозных добавок — хлористые соли, но у их применения много ограничений, так как они совместимы не с любым видом портландцемента и работают только до температуры –10°С, кроме того, не рекомендованы к применению в армированных конструкциях, поскольку могут вызвать коррозию арматуры.

Другое дело — специальные добавки, например, CemFrio и HotIce от CEMMIX.

У этих добавок много преимуществ:

1. низкие дозировки;
2. простая процедура добавления;
3. эффективная работа до температуры –20° С без прогревающих мероприятий;
4. дополнительное пластифицирующее действие, позволяющее получать смеси повышенной удобоукладываемости;
5. предотвращение расслаивания смеси;
6. хорошая совместимость с любыми видами цементов и с арматурой;
7. экономия цемента и воды;
8. увеличение прочности готового изделия.

Сохранение тепла

При протекании реакций гидратации в бетонной смеси выделяется тепло. Если залитая конструкция имеет большой размер и достаточную толщину, тепла выделяется достаточно для того, чтобы не дать бетону замерзнуть. Нужно только сохранить его.

С этой целью применяют метод термоса:

1. Бетон замешивают из прогретых материалов. Цемент прогревать нельзя во избежание «заваривания», а заполнители, арматуру и опалубку прогревают горячим воздухом, воду подогревают до температуры 70° С.
2. Применяют утепленную опалубку.
3. После укладки бетонной смеси ее температура должна быть не ниже +10° С.
4. Заливку укрывают теплоизолирующими материалами. Иногда используют специальные прогревающие маты.
5. Периферические части конструкций могут дополнительно прогреваться электродами.
6. Дополнительно применяют противоморозные добавки для бетона.

Метод термоса эффективен для крупных конструкций, но его недостаточно, если у заливки большая площадь охлаждения, либо температуры слишком низкие (ниже –10° С).

Прогрев бетона

Есть несколько способов прогрева бетона:

1. тепляки;
2. электродный прогрев;
3. инфракрасный прогрев;
4. индукционный прогрев;
5. термоматы;
6. прогрев бетона с помощью ПНСВ.

Тепляки

Тепляки — это своеобразные «шатры», которые возводят над бетонной заливкой. Внутри устанавливают тепловые пушки, которые поддерживают температуру на нужном уровне. По достижении конструкцией критической прочности шатры можно демонтировать.

Электродный прогрев

Внутри опалубки закрепляют электроды, благодаря чему через бетонный раствор можно пропускать ток и таким образом греть бетон.

Технологическая карта на электродный прогрев конструкций из монолитного бетона содержит организационные и технические решения по электродному прогреву бетона с целью ускорения работ и повышения качества конструкций, которые изготавливаются в холодный сезон.

Эти решения разработаны в соответствии с требованиями СНиП. Подробнее можно ознакомиться с ними в СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» п. 5.11 «Производство бетонных работ при отрицательных температурах».

1. область применения электродного прогрева (сквозного, периферийного, арматурного) со схемами и указаниями о подготовке конструкций;
2. допустимость применения противоморозных добавок, их вид и количество;
3. область применения гидротеплоизоляции;
4. методы и график выполнения работ;
5. калькуляцию трудозатрат;
6. параметры прогрева;
7. необходимые материально-технические ресурсы;
8. технику безопасности;
9. требования к качеству и приемке работ;
10. технико-экономические показатели.

Технологическая карта позволяет правильно и своевременно произвести все необходимые работы по электродному прогреву бетонных конструкций в зимнее время.

Инфракрасный прогрев

Бетон прогревают инфракрасным излучением.

Индукционный прогрев

Разогревает арматуру, от нее прогревается и бетон.

Термоматы

На поверхности заливки раскладываются обогреватели в виде матов. Они равномерно прогревают бетон.

Прогрев бетона с помощью ПНСВ (провода нагревательного со стальной жилой и изоляцией из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката)

Провод ПНВС расшифровывается следующим образом:

1. П — провод;
2. Н — нагревательный;
3. С — материал провода (сталь);
4. В — материал изоляции (винил, который правильнее называть поливинилхлоридом).

Провод погружается в бетон; не реже двух раз за смену проверяют напряжение в цепи.

Технологическая карта на электрообогрев нагревательными проводами монолитных конструкций содержит указания по электрообогреву конструкций с помощью ПНСВ. В ней можно найти сведения, касающиеся области применения метода, организации и технологии выполнения работ, требований по приемке.

Важно!

При выборе любого метода прогрева дополнительное применение противоморозных добавок будет целесообразным. Все методы прогрева — дорогостоящие мероприятия, поэтому, чем быстрее их можно будет прекратить, тем больше средств будет сэкономлено. Добавки-ускорители твердения и противоморозные добавки позволяют бетону быстрее достичь критической прочности, после чего можно отменить прогревающие мероприятия.

Какова продолжительность прогрева бетона

Бетон прогревается до тех пор, пока не достигнет критической прочности (30—50% от проектной). Обычно это происходит на 4—6-й день.

Прочность бетона определяют по фактическому температурному режиму при помощи графиков.

Для более точного определения сроков используют лабораторные исследования, для которых изготавливают отливки-образцы и позволяют им набирать прочность в таких же условиях, как и основная конструкция.

Применение противоморозных добавок при зимних бетонных работах гарантирует получение качественных бетонных конструкций даже в условиях отрицательных температур. Совмещение применения противоморозных добавок с методом термоса или прогревом бетона не только гарантирует набор прочности, но и сокращает продолжительность термообработки, а значит, позволяет сэкономить электроэнергию и повысить оборачиваемость дорогостоящего оборудования и опалубки. Грамотное применение прогревающих мероприятий и противоморозных добавок в соответствии с технологической картой позволяет получать зимний бетон высокого качества.

Можно ли заливать бетон в минусовую температуру: технология зимней заливки

Для многих строительных технологий определены идеальные параметры выполнения; для бетона важны условия, при которых он будет затвердевать, и это плюсовая температура окружающей среды. Случается, заливку нужно выполнить зимой, и тогда появляется закономерный вопрос, можно ли заливать бетон в минусовую температуру. Разбираемся, как мороз влияет на поведение бетонной смеси, и что можно сделать, чтобы провести-таки заливку в мороз и обеспечить качество конструкции.

Заливка бетона при минусовой температуре: почему она не рекомендуется

В частном строительстве заливка бетона является практически обязательным процессом. По стандартам СНиП технология рассчитана на выполнение при плюсовых температурах или при небольшом (до -5°C) морозе. Смысл ограничения ясен: в более сильный мороз состав, содержащий жидкие компоненты, не сможет полностью (или качественно) полимеризоваться.

Это отрицательно скажется на его прочности, а, значит, и на всем строительстве. Однако довольно часто у строителей или хозяев будущего дома нет возможности ждать теплого сезона. В таких обстоятельствах вопрос как залить бетон в минусовую температуру, становится особенно актуальным.

Для любых бетонных конструкций важна гарантия длительного срока эксплуатации. Чтобы бетонный фундамент набрал проектную прочность, главным условием является правильный температурный режим воздуха и раствора. Оптимально, если воздух будет прогрет приблизительно до +15°C, причем не только в момент заливки, но и в течение всего времени набора прочности (твердение занимает 28 суток).

Если фундамент заливался при неправильных условиях, а потом еще и замерз во время отвердевания, его качество определенно пострадает. По сравнению с нормативами его показатели прочности будут снижены; на бетонном основании могут появиться трещины.

Небольшие трещины считаются неопасными (для них даже есть предельно допустимые величины). Но со временем некоторые из них (особенно диагональные) могут привести к деформации фундамента, а иногда – к разрушению постройки.

Что происходит в мороз: перерыв в затвердевании

Негативные процессы запускаются из-за присутствия воды в бетоне. Вода не только делает смесь текучей, что важно для самой заливки в опалубку, но и влияет на процесс затвердевания. Когда температура воздуха уходит в минус, вода в бетонном растворе начинает превращаться в лед.

В этот момент процесс твердения бетонного раствора (если он уже начался) прекращается. Кроме того, связи, которые успели образоваться до замерзания воды, начинают разрушаться. Получается, что при низких температурах процесс отвердения замедляется в разы, а набор прочности возобновится, когда потеплеет.

Особенность заливки бетона при минусовой температуре заключается в том, что, чем дольше будет перерыв в затвердевании, тем менее прочным получится фундамент (он не сможет набрать нужную прочность). Изучение особенностей процесса позволяет сделать закономерный вывод: заливка при минусовых температурах возможна. Надо только создать условия, при которых бетонный раствор не замерзнет, и будет набирать прочность без перерыва.

Какие технологии заливки используются при минусовых температурах

Бетонные работы проводятся в зимних условиях, если есть возможность увеличить температуру бетонного раствора и ускорить его отвердение. Сделать это можно разными способами, например:

• Подогреть воду.
• Добавить в смесь морозостойкую присадку.
• Использовать электрический подогрев.
• Использовать подогреваемый тент (тепловые пушки с ограждением вокруг фундамента).
• Подогревать арматуру. Электроподогрев возможен, если арматура предусмотрена проектом.
• В заводских условиях бетонные и ж/б изделия пропаривают в автоклаве, что ускоряет их твердение.

Для тех, кто не может ждать теплого времени года, разработаны технологии бетонирования в зимних условиях. Наиболее распространены следующие варианты:

• С добавлением в бетонный раствор противоморозных добавок.
• С использованием электрического прогрева бетона изнутри.
• С применением утепления объекта заливки.

Смотрите также:
Каталог компаний, что специализируются на ремонте фундаментов любой сложности

Рабочие температуры для выполнения бетонной заливки зимой

Если дело касается частного строительства, специалисты не советуют заливать фундамент зимой без крайней необходимости. Если же вы не можете отложить стройку до следующего сезона, к заливке в мороз надо подготовиться, и выяснить, до какой температуры можно заливать бетон на улице. Чтобы получить качественную, прочную конструкцию, заливку проводят при следующих погодных условиях:

• Наиболее благоприятный температурный режим: от +5 до +15°C, причем температура должна сохраняться в этих пределах на протяжении 5-7 суток.
• Возможный температурный режим (с выполнением дополнительных условий): расширяется до диапазона от -20 до +45°C. Крайние показатели можно считать граничными.

Для самого бетонного раствора при укладке существует нормативная температура. В СП 70.13330.2012 она определяется следующим образом:

• Не менее +5С°. Менее прогретый раствор к укладке не допускается. При этом уличные условия должны вписываться в диапазон от -3 до +5С°.
• От +10С°. Для марок цемента с низким классом прочности.

Выполнение заливки при низких температурах

Бетонирование зимой более трудоемкое, так как требует тщательной подготовки, которая заключается в проведении следующих мероприятий:

• Подготовка опалубки. Ее необходимо защищать от снега, поэтому после сборки конструкцию закрывают любым подходящим материалом (пленкой или геотекстилем).
• Прокладка кабеля. Источник питания необходим, чтобы прогревать опалубку и заливаемый раствор.
• Проверка фронта работ перед заливкой. Перед началом заливки опалубку необходимо осмотреть. Если в контуре есть снег, его выдувают воздушной метлой (садовый инструмент для опавших листьев) или сжатым воздухом. Если обнаружится лед, то его растворяют горячей водой.

Читайте также:
Как ухаживать за бетоном в летнее и в зимнее время: технология и средства

Работы выполняют с контролем температуры для заливки бетона в следующем порядке:

• Бетонную смесь принимают максимально быстро. Чтобы бетон не затвердевал раньше времени во время транспортировки и укладки, его делают морозостойким – добавляют противоморозные добавки. Их вид и дозировку рассчитывается исходя из температуры воздуха и марки бетона.
• Длительность процесса схватывания зависит от температуры воздуха, и может занимать от получаса до суток. Например, при 0С° схватывание раствора начинается через 6-10 часов и продолжается 15-20 часов.

Чтобы бетонная конструкция смогла вовремя набрать прочность, ее укрывают и прогревают, для чего используют прогревочные трансформаторы. Если необходимо прогреть стены и плитное основание, применяют проводной электропрогрев. Для ленточного основания и ростверка выбирают прогрев электродами.

Иногда бетон укрывают без электроподогрева, но утепление имеет ограничения. Если мороз опускается ниже -10-15С°, такой «термосный» метод можно использовать только в комбинации с электроподогревом. Исключение составляют массивные и объемные сооружения, полностью скрытые в грунте.

Зачем нужны добавки: расширение возможностей заливки в мороз

Использование противоморозных добавок (ПМД) – распространенный способ работы с бетоном в мороз. Подобные присадки добавляют, если собираются месить бетон самостоятельно; если планируют возить бетон миксерами, заказывают на заводе нужную ПМД. Добавки для зимнего бетонирования обладают следующими свойствами:

• Принцип действия. ПМД действуют как ускорители процесса твердения. Они снижают температуру замерзания воды, поэтому бетон твердеет практически так же, как в теплую (плюсовую) погоду.
• Состав. Продукт содержит смесь различных солей (например, натрия), монокарбоновых кислот и других ингредиентов.
• Диапазон применения. Существует несколько видов ПМД, рассчитанных на использование в разных температурных и влажностных режимах: до -15, -20, -25°C.

Видео описание

О том, когда нужно греть бетон, в следующем видео:

Тонкости технологии зимней заливки: температурные колебания и процесс твердения

Скорость набора прочности – критерий, который определяет качество будущего фундамента. Она зависит от вида ПМД и температуры твердеющего бетона. Существуют различные таблицы и графики набора прочности, в которых показана связь прочности бетонного раствора со временем и температурой, при добавлении тех или иных ПМД. В целом, мороз не опасен бетонной конструкции, если состав набрал 50% прочности.

Хотя противоморозные добавки делают возможным твердение бетона при отрицательных температурах, их использование иногда затруднено. ПМД хорошо работают в стабильных погодных условиях. Если днем на строительной площадке +5°C, а ночью прогнозируется небольшой минус, то ничего непоправимого не произойдет; достаточно накрыть готовый фундамент пленкой или другим подходящим укрывным материалом.

Проблема может возникнуть при прогнозировании погоды на дни вперед. Например, в бетонный раствор замешали добавку, рассчитанную на работу при -5°C, а через сутки ударил мороз -20°C. В такой ситуации не избежать проблем, если пустить процесс твердения на самотек. Единственный выход состоит в обеспечении необходимого температурного режима при помощи прогрева конструкции.

Специалисты настоятельно советуют заливать бетон с подогревом, если на ближайшие 1,5-2 недели синоптики не гарантируют устойчивую (+5 и выше) температуру. ПМД нужны для того, чтобы не дать смеси замерзнуть до укладки; в мороз фундамент необходимо прогревать, хотя бы до достижения 50% прочности. Прогревание не навредит в любом случае: фундамент быстрее наберет прочность, да и рисков будет меньше.

Видео описание

Об эксперименте с бетоном в мороз в следующем видео:

Читайте также:
Можно ли заливать фундамент в дождь осенью: особенности технологии

Коротко о главном

Заливки бетона при минусовых температурах – распространенная практика, и она позволяет получить качественную конструкцию при соблюдении определенных условий. Зимнее бетонирование допускается, если в раствор вводят морозостойкие добавки, а опалубка и бетон прогреваются при помощи кабеля или электродов; после заливки рекомендуется утеплить объект, пока он не наберет 50% прочности. В целом, мероприятие получается не из дешевых, если сравнивать с летними работами.