Бетонирование при отрицательных температурах без прогрева

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.

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.

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:

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.

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.

На окончательный результат процесса бетонирования влияет множество факторов, главным из которых выступают оптимальные температурные показатели. Поэтому стоит изучить, при какой температуре можно заливать бетон, а какая из них пагубно скажется на стойкости полученной конструкции.

Для этого, подробно рассмотрим данное преобразование в различных условиях.

Свойства заливки бетона: влияние сезонных условий на процесс

Основным поприщем использования бетона является заливка фундамента строительных объектов. На завершающем этапе монтажа – схватывание и твердение раствора, показания термометра играют огромную роль. От них зависит временной диапазон окончательного результата и срок эксплуатации полученного залива.

Благоприятной положительной температурой для заливки служит диапазон 3-25 градусов. В связи с этим, строительство объектов популярно весной или летом.

При низкой или отрицательной температуре, т.е. в осенний и зимний период, бетонирование осуществляется также, но во время действий используются специальные технологии, которые поддерживают нужный уровень тепла.

Варианты увеличения температуры бетонной смеси в зимний период:

• Подогрев воды;
• Внедрение морозостойких примесей;
• С помощью электрического подогрева;
• Использование тепловых пушек с ограждением бетонной смеси;
• Методика пропаривания бетонных конструкций при помощи специальных автоклав по достижению прочности 80-85%;
• Подогрев арматуры, если она присутствует в бетонной примеси, путём электроподогрева.

Важно! Льют бетон зимой при наружной температуре не выше 15 градусов со знаком «минус». В процессе, нужно обязательно использовать добавки, устойчивые к морозам и применять способы подогрева бетона при отрицательных температурах, а также правильно вести уход за ним.

Влияние морозоустойчивых примесей на заливку бетона зимой

Быстрота застывания раствора, зависит от марки цемента и добавки к ней.

Рассмотрим самые распространённые морозоустойчивые модификаторы и возьмём среднестатистический показатель выдержки бетона для любой марки цемента при минусовой температуре:

1. Хлористые соли: при -5 градусах – около 4-х суток, при -10 – до 7 суток, при -15 – до 2-х недель.
2. Нитрит натрия: при -5 градусах – до 6 суток, при -10 – около 9 дней, при -15 – до 10 календарных дней.
3. Поташ: при -5 градусах – 2-е суток, при -10 – около 5 дней, при -15 – 8 календарных дней, при -20 – 9 суток, при -25 – до 12 дней.

Задача химических примесей – снизить температуру замерзания жидкости в бетонной смеси.

На примере поташи рассмотрим, как рассчитывается введения химиката в жидкий бетон при минусовых температурах.

Примечание. Введение химических элементов осуществляется при дозировке 2 – 15 процентов от веса цемента в общую смесь.

Если температура бетона 10-15 градусов со знаком «минус», то необходимое количество пошата – 10 процентов от массы, при показаниях (минусовых) 21-25 градусов берут 15 процентов.

Примечание. В зимний период, при наличии добавки в бетоне, работать со смесью без прогрева можно при температуре не ниже минус 5 градусов.

Вопрос о том, при какой температуре можно заливать бетон, неактуален в холодные времена, так как в течение суток она может варьироваться в пределах 5-15 градусов ниже нуля, а постоянное замерзание/размораживание для бетонирования опасно.

Если же бетон замерзает, то консистенция перестаёт твердеть, так как вода превращается в лёд. Такое литьё придётся переделывать, в связи с тем, что даже если удастся отогреть основание, замёрзшая вода увеличивается в объёме и разрывает связи в бетоне, что приводит к неоднородности залитой поверхности.

Поэтому, прежде чем начинать работу, необходимо изучить все тонкости процесса заливки в мороз. Сюда относят: выбор высококачественного цемента и морозостойких добавок к нему, а также надлежащий уход за бетонной поверхностью.

Примечание. Специалисты допускают один цикл заморозки/оттаивания при условии, если температура смеси в течение 3-х суток не опустится ниже +10 градусов.

Температурный режим бетонной смеси: влияние погодных условий

Рассмотрению предлагается список оптимальных температур бетона, при которых получаются наиболее качественные конструкции:

• Благоприятные (со знаком «+») в диапазоне 5-15 градусов;
• Граничные показатели: минус 20 и +45 градусов;
• Не ниже +5 градусов – при показаниях наружного воздуха от +5 до -3 для марок цемента М200+, а при меньшей маркировке – смесь должна быть от +10 градусов.

Температура заливки бетона в летний период при +30 градусах понижает прочность поверхности. В связи с этим залитый участок обрабатывают водой (процесс увлажнения).

Учитывая этот факт, летом бетон разводят до более жидкой консистенции. При числовых показаниях 5-15 градусов со знаком «+» бетон, за счёт отдачи тепла окружающей среде, остужается самостоятельно.

Важно! Зимой все работы рекомендуется выполнять при минимальной температуре: до «минус» 15 градусов.

В сезон дождей, сырая погода в сочетание с прохладой, является наиболее оптимальной: бетон равномерно схватывается и есть возможность повышения устойчивости его к воде специальным цементом. Раствор от размытия спасёт накрывание рабочей площадки полиэтиленом.

Важно! При сильных затяжных дождях, на открытых уличных площадках, бетонные работы не осуществляются.

При какой температуре можно цементировать на улице в зимний сезон или осенний, когда показатели термометра уходят в минус?

Как оговаривалось выше, в любой мороз можно бетонировать, но для этого использовать один из методов подогрева. Наиболее популярным и бюджетным считается заблаговременное нагревание необходимых материалов для раствора, который при заливке должен быть 35-40 градусов.

Важно! Цемент не подвергается процессу подогрева.

• Нагревается песок и щебень до 60 градусов;
• Вода до 90 градусов;
• Цемент помещают на время в тёплое помещения. Он должен стать комнатной температуры;
• Все компоненты смешивают.

Совет. Сухой цемент греть нежелательно, так как огромная вероятность потери его активности. Вследствие чего, он станет непригодным.

Полезное видео

Смотрите интересное видео, как температура влияет на прочность и качество фундамента:

В этом видео рассказывается про бетонирование при минусовых температурах:

Видео-отзыв о зимнем бетоне:

Противопоказания к цементированию

Существует несколько тепловых условий, при температуре которых нельзя заливать бетон:

1. Столбик термометра на нижней границе – «плюс» 4 градуса, если не используется дополнительный обогрев. Хотя, многие считают, что крайним значением является нулевой градус, но по инструкции такие натяжки исключаются.
2. В межсезонные времена. Такие периоды характеризуются частыми и непредсказуемыми перепадами температуры, что черева-то последовательными замерзаниями и оттаиваниями, вследствие чего материал получает урон.
3. При температуре выше +25 градусов и влажности воздуха меньше 50 % в летний сезон без использования специальных быстросхватывающихся цементов.
4. Если в течение 3-х дней после заливки бетона зимой, нет возможности проводить прогрев свежего основания в диапазоне плюсовой температуры 10-30 градусов.
5. Нельзя заливать растворы с присадками при внезапной оттепели, если пошёл дождь или относительная влажность воздуха превышает 60%.
6. Не стоит проводить цементирование в экстремальных условиях, если нет особых навыков работы и практики по уходу за бетонными поверхностями в таких случаях.
7. При несоблюдении точных инструкций по нагреву материалов в осенне-зимний период. Т.е., важно точно знать, до каких температур можно прогревать стройматериалы для будущего раствора.
8. Использование цементной сухой смеси низкого качества при заливке в минусовые температуры.

Вывод

Рассмотрев всевозможные варианты работы с цементным раствором можно сделать заключение о температурных условиях заливки бетона:

1. Для уличного процесса, в любой сезон, оптимальными температурами являются: 5-20 градусов со знаком «+», от 0 до 5 градусов с использованием добавок, до «минус» 20 градусов с прогреванием и внедрением химикатов.
2. Идеальные условия для гидратации: при нормальных погодных условиях – температура смеси должна быть +30 градусов, в холодный период с использованием подогрева – +70 градусов, при температуре окружающей среды – нагрев воздуха в диапазоне 5-30 градусов со знаком «+».
3. Использовать химикаты можно при среднесуточной температуре ниже +5 градусов.

Бетонные работы являются частью практически любого серьезного строительства. Но в традиционном исполнении их разрешается проводить при температуре не ниже +5 градусов. Чтобы иметь возможность продолжать работу после наступления холодов, применяются специальные технологии.

Как влияют на бетон отрицательные температуры

Негативные последствия замерзания бетона:

• Как известно, роль растворителя в бетонной смеси выполняет вода. После ее замерзания «склеивающее» воздействие цемента приостанавливается
• При переходе влаги в твердое состояние она увеличивает свой объем почти на 10%, что приводит к появлению внутреннего давления в бетонной конструкции. Если к тому времени смесь не набрала требуемой прочности, возникшее внутри напряжение начнет ее разрушать: обычно это проявляется в образовании трещин и сколов
• Ситуация усугубляется, если для армирования применяют стальной каркас. Дело в том, что сталь отличается повышенной теплопроводностью, поэтому замерзание в первую очередь происходит в тех областях бетонной заливки, которые непосредственно соприкасаются с арматурными прутками. Замерзшая влага, увеличиваясь в объеме, начинает «раздвигать» пространство для воды из других слоев. В результате вокруг прутков образуются своеобразные ледяные карманы, подрывающие монолитность всего каркаса. Когда такой раствор полностью застынет, его прочностные характеристики будут далеки от оптимальных

Воздействие мороза на бетон не несет негативных последствий только в том случае, если к тому времени конструкция хорошо схватится. На строительном языке этот показатель именуется «порогом критической прочности»: на его значение влияет марка используемого раствора.

Методы зимнего бетонирования

Работая с бетоном при отрицательных температурах, необходимо создать такую ситуацию, при которой он не будет замерзать.
Есть несколько способов поддержания оптимального для застывания раствора температурного режима:

1. Нагревание смеси. Перед укладкой бетонной смеси в морозную погоду ее нагревают до нужной температуры. Это позволяет повысить порог критической прочности.

2. Подогрев конструкции изнутри. Этот способ предусматривает закладку внутрь опалубки специальных обогревающих элементов (кабелей), которые после заливания раствора будут поддерживать его нужном температурном режиме.

3. Наружный обогрев. В этом случае идут путем повышения температуры воздуха на локальном участке бетонирования. Для этих целей используются мощные обогреватели (тепловые пушки) и разборные конструкции («тепляки»).

4. Теплоизолирующая опалубка. Если мороз не очень сильный (до -5 градусов), проблему можно решить, используя специальную утепленную опалубку закрытого типа: она сохраняет внутри необходимый уровень температуры для качественного застывания бетона.

Заказать прогрев бетона у нашего бетонного завода.

Использование противоморозных добавок

Однако самым недорогим и простым методом бетонирования в морозную погоду является использование специальных модификаторов. Как правило, они применяются в комбинации с одним из вышеперечисленных способов.

Противоморозные добавки имеют две разновидности:

1. Понижающие уровень кристаллизации воды. Речь идет о химических компонентах, обеспечивающих качественную полимеризацию раствора во время мороза.

2. Ускорители твердения. Благодаря им время застывания бетона значительно сокращается.

Процентная доля этих модификаторов обычно находится в пределах 2-10% от части цемента. Противоморозные добавки в состоянии обеспечить проведение бетонных работ при достаточно сильных морозах (до -25 градусов). Однако лучше всего их использовать в менее экстремальных условиях.

Список наиболее популярных добавок данного типа:

• Поташ (углекислый калий). Наиболее распространенная добавка для бетона, которая не провоцирует ржавление металлической арматуры. Процесс полимеризации раствора после введения в его состав поташа не прекращается даже при температуре -25 градусов. На поверхности готовой конструкции обычно отсутствуют соляные разводы. Однако есть и отрицательный момент – смесь начинает очень быстро схватываться: вырабатывать ее рекомендуется в течении 50 минут.
• Нитрит натрия. Благодаря этому модификатору бетонные работы можно проводить при температуре до -19 градусов. Вещество обладает антикоррозийными характеристиками, увеличивая скорость застывания. На готовом бетоне могут присутствовать высолы.
• Хлорид кальция. Обеспечивает застывание бетона при -20 градусов, параллельно с ускорением его схватывания. Как и предыдущий модификатор, хлорид кальция может оставлять разводы на поверхности конструкции.

Рекомендации при зимнем бетонировании

Для того, чтобы получить хорошее качество бетона после наступления холодов, при его укладке необходимо соблюдать следующие правила:

1. Опалубка должна быть тщательно подготовлена. Из нее необходимо удалить весь снег и наледь, разогрев арматурный каркас и дно до положительных температур. Для этих целей используются переносные жаровни или тепловые пушки, работающие на сжиженном газе.

2. Плиточный фундамент. Поддержать нужную температуру застывания при значительных морозах в этом случае практически нереально. Основания данного типа можно заливать только при небольших заморозках.

3. Ленточный фундамент. Более удобный для зимней реализации вариант, т.к. здесь можно выполнять работы поэтапно (создать необходимые для застывания раствора условия на локальных участках намного проще).

4. Непрерывность процедуры. Даже если фундамент заливается частями, каждый следующий участок необходимо укладывать до начала схватывания предыдущего.

5. Комбинирование методов. Наилучшая эффективность зимнего бетонирования достигается при использовании не одного, а сразу нескольких методов.

Это были основные рекомендации по заливке бетона в холодное время года. Несмотря на эффективность описанных методов, нужно помнить: строительство при положительных температурах всегда будет оставаться проще, дешевле и надежнее.