Укладка бетона при отрицательных температурах

Принцип воздействия отрицательных температур

Из составляющих бетонной смеси в процессе твердения с образованием бетонного камня участвуют цемент и вода. Заполнители (песок, гравий, щебень) связываются в единый комплекс благодаря твердению находящегося между ними цементного молочка – смеси воды с цементом. Кристаллизация происходит при гидратации частичек цемента водой. Молекулы воды связываются с цементом с образованием кристаллической массы, т.е. постепенное твердение происходит за счет потери воды.

Направление процесса – от периферии к центру камня, а сам процесс проходит в условиях с определенными ограничениями. Некоторые характеристики процесса при разных условиях:

  • Если температура твердения уложенного бетона 15 – 25ºС, то залитый в опалубку бетон наберет максимальную проектную прочность за 28 суток. За первую неделю в нормальных условиях бетонная смесь набирает до 70% проектной прочности. наиболее важны для нормального твердения бетона первые несколько дней после заливки. В это время для нормальной гидратации нужно сохранить влагу. Для этого поверхность бетона накрывают пленкой ПВХ или мокрой мешковиной.
  • Если температура среды опускается до 5ºС, процесс камнеобразования замедляется вдвое, т.е. на нормативную прочность бетона рассчитывать можно будет примерно через два месяца.
  • Твердение прекращается полностью при 0ºС – точке замерзания воды. При более низких температурах вода в бетонной смеси замерзает. Если к этому моменту критическая прочность бетона уже набрана, то твердение продолжается до конца после размораживания. Критическая прочность бетона характеризует момент, когда достигнуто твердение смеси до такой степени, что благоприятный результат процесса уже обеспечен. При нормальной температуре критическая прочность наступает через сутки после заливки бетона. Такой порог зависит еще от марки цемента – смеси на цементах высоких марок имеют критическую прочность, составляющую всего четверть от полной нормативной.
Зависимость твердения бетона от температуры
  • Если прочность бетона до замораживания меньше критической, то замерзающая вода внутри монолита расширяется и рвет связи, увеличивая пористость камня.Такой монолит теряет прочность, пропускает воду – срок эксплуатации его уменьшается, а нередко бетонирование приходится выполнять заново.
Раковины в бетоне из-за нарушения технологии зимнего бетонирования

Каждый специалист знает, что бетон лучше всего схватывается при температуре от 15 до 25 ˚ С. При таких условиях уже на 29-е сутки бетонная конструкция достигает оптимальных показателей прочности. Когда же температура опускается до минусовых показателей, то вся влага, которая содержится в структуре смеси, превращается в цельные ледяные кристаллы.

Бетонирование при отрицательных температурах всегда влечёт за собой то, что материал теряет необходимую связь с арматурным каркасом, а также возрастает пористость, которая ухудшает качество возведённой конструкции. Не стоит забывать и о том, что такой бетон теряет необходимую водонепроницаемость и морозостойкость.

Когда температура окружающей среды повышается, то ледяные кристаллы снова превращаются в воду, и процесс отвердения возобновляется. Но из-за разрушенной морозом структуры проектная прочность такого материала будет на 20—50% ниже, нежели ожидалось. Особенно негативно влияет попеременная заморозка — многоразовое оттаивание бетонных конструкций. Специалисты отмечают, что прочность, при которой никакое замораживание не сможет повредить структуру бетона, называется критической.

Что происходит в бетоне при замерзании

Укладка бетона при отрицательных температурах

При нормальном течении процесса отвердевания бетона, влага служит «склеивающим» элементом для частиц цемента. При ее переходе в твердое состояние все процессы останавливаются.

Но это — не единственная проблема. Известно, что при замерзании объем воды увеличивается примерно на 9%. В результате внутри массы бетона образуется повышенное давление.  Если зерна цемента до этого момента еще не набрали некоторого уровня прочности, они под воздействием давления, разрушаются. После рамерзания они уже не обретут свои свойства в полной мере и бетон не будет достаточно крепким.

Чтобы зимний бетон был крепким, необходимр создать условия или присадки для его вызревания
Чтобы зимний бетон был крепким, необходимр создать условия или присадки для его вызревания

В зимней заливке армируемых фундаментов есть еще один неблагоприятный момент. Сталь — отличный проводник тепла, и она способствует отводу тепла из толщи бетона. Обладая хорошими теплопроводными свойствами, прутки быстро остывают. Вокруг них вода замерзает в первую очередь. Лед оттесняет частицы бетона, на их место приходит пока не замерзшая вода из еще теплых слоев.

Их всех этих процессов следует, что чем меньше воды в несвязном состоянии будет находиться к моменту замерзания, тем меньше будут потери прочности. Путем различных экспериментов и расчетов были определены граничные значения прочности, при которых бетон можно замораживать. Называются  они точкой критической прочности.

Критическая прочность бетона в зависимости от его марки
Критическая прочность бетона в зависимости от его марки

Для железобетонов с ненапрягаемой арматурой (тип, который используется в частном домостроении)  она составляет 50%, для фундаментов, которые будут подвергаться попеременной разморозке/заморозке (бани и дачные домики без отопления) — 70%. После достижения этой точки фундамент можно заморозить. После оттаивания все процессы в нем возобновятся. Потери прочности при этом составляют не более 6%.

Способы бетонирования в зимних условиях

Укладка бетона при отрицательных температурах

Необходимые условия бетонирования зимой описаны выше – главным является обеспечение достаточной температуры смеси при твердении. Выбор конкретного метода зависит от особенности проведения работ и характера объекта. Например, если нет возможности обеспечить обогрев бетона, а фундамент небольшой, можно вместо ленточного типа фундамента устроить буронабивной.

Все мероприятия по обеспечению надежного бетонирования в зимних условиях можно разделить на:

  • Подогрев бетонной смеси перед укладкой.
  • Внешний уход за залитой в опалубку бетонной смесью.
  • Повышение температуры залитой бетонной массы электропрогревом.
  • Добавление в бетонную смесь модификаторов, ускоряющих твердение или смещающих температуру кристаллизации воды.

Окончательный выбор метода зимнего бетонирования зависит от множества факторов. Например, если нет возможности доставить на объект подогретую смесь из-за большого плеча доставки бетона, то нет смысла рассматривать этот вариант. Кроме того, нередко место застройки не электрифицировано или подведенные мощности ограничены.

Скорость процесса твердения зависит от температуры раствора. При ее повышении активность воды значительно возрастает, скорость набора прочности повышается. Потому при проведении бетонных работ зимой или при температурах ниже 5oC, важно создать и поддержать требуемый уровень нагрева. Оптимальная температура вызревания раствора составляет от 20oC до 30oC. Для этого есть несколько способов:

  • раствор делать подогретым;
  • опалубку утеплить;
  • использовать присадки и добавки, которые ускоряют твердение и/или понижают точку заморозки воды;
  • подогревать уже залитую бетонную массу.

Все эти методы неплохо работают. Их используют по одиночке или в комплексе.

Заливка в зимнее время проводится подогретым раствором
Заливка в зимнее время проводится подогретым раствором

Прежде всего, необходимо правильно выбрать цемент для зимнего бетонирования фундамента. Известно, что во время твердения бетона происходят реакции, при которых теплота выделяется. Для зимы  — отличная особенность. При этом большее количество тепла выделяют быстротвердеющие портландцементы и составы высоких марок. Потому для замеса при низких или минусовых температурах имеет смысл купить именно их.

Только это позволит вам залить фундамент ленточный или плитный фундамент при плюсовых температурах днем, и незначительных заморозках по ночам. Но при этом, потребуется замес делать теплым (читайте ниже), а также после заливки фундамент нужно будет опалубку теплоизолировать: покрыть матами, соломой и т.д.

Во время зимней заливки фундамента температуру раствора доводят до 35-40oC. Для этого разогревают воду и засыпку. Цемент греть ни в коем случае нельзя: он «заварится» и станет практически бесполезным.

Для замеса в зимнее время используют горячую воду и подогретую засыпку. Цемент греть нельзя
Для замеса в зимнее время используют горячую воду и подогретую засыпку. Цемент греть нельзя

Хорошо, если есть возможность использовать бетономешалку с электроподогревом: ее включают в сеть и барабан разогревается. В другом случае, желательно прогреть его предварительно, прокрутив разогретую воду.

При замесе воду нагревают до 90 oC. Щебень и песок необходимо разогреть до 60 oC. Делают это обдувом горячим воздухом, прогревом в специальных печах. Печи — это для частного строителя из области фантастики, но можно устроить обдув горячим воздухом. Например, от печи или костра протянуть несколько труб-воздуховодов внутрь кучи щебня или песка.

При зимнем замесе раствора меняется порядок закладки составляющих: заливается вода, в нее засыпается щебень и песок. После нескольких оборотов добавляется цемент.

Ко всему необходимо еще и увеличить время замеса. Он должен быть длительнее на 20-50%: за счет лучшего перемешивания, активизируются реакции и повышается температура при твердении.

Для продления времени остывания бетона требуется по максимуму сохранить тепло. Потому, используя все возможные средства и доступные материалы, проводят утепление стенок опалубки. Можно использовать брезент,  маты, старые какие-то теплые вещи, забить промежуток между стенками опалубки и грунтом, соломой. Да что угодно, лишь бы тепло не утекало в воздух.

Одна из задач - сохранить тепло раствора
Одна из задач — сохранить тепло раствора

В этом случае пригодиться может опалубка из пенополистирола — он имеет плохую теплопроводность, что в данных условиях — несомненный плюс. Обычно такая опалубка несъемная, и после вызревания бетона вы получаете влаго- и теплоизолированный фундамент. Подробнее о типах опалубки читайте тут.

Принцип воздействия отрицательных температур

При заливке фундамента своими руками зимой, реально использовать только греющие кабели. Их прикрепляют с внутренней стороны к опалубке, и после ее снятия демонтируют. Есть второй вариант — «утопить» провод в бетоне. Оба способа действуют неплохо, но только при условии изолированных от холода стенок.

Греющие маты укладывают на поверхность бетона и включают в сеть
Греющие маты укладывают на поверхность бетона и включают в сеть

Есть еще в продаже специальные греющие маты для подогрева бетона. Они раскладываются на поверхности, включаются в сеть. Его стоимость — 2,5 тыс руб/м2.

Для сохранения температуры стоят над объектом тепляки. Это конструкции, очень сильно напоминающие теплицы. И задача у них аналогична: сохранить тепло. Возводят каркас, его обтягивают пленкой или другими подобными материалами. Внутри ставят печку, тепловую пушку и т.д., с их помощью  поддерживают плюсовую температуру. Но при этом необходимо также не забывать об увлажнении, чтобы влага из раствора не испарялась.

Еще один метод подогрева бетона — с использованием инфракрасных излучателей. Этот метод хорош тем, что под воздействием волн греется непосредственно сам раствор. Излучатели закрывают алюминиевыми кожухами, создавая направленный поток. Однако для эффективного прогрева понадобится большое количество ламп.

Добавки в бетонную смесь

Метод заключается в предварительном подогреве компонентов смеси (кроме цемента) с тем, чтобы в момент укладки смеси ее температура составляла 35-40oC. Песок и щебень нагреваются примерно до 60oC, вода – до 90oC. Цемент предварительно помещается в отапливаемое помещение и нагревается до комнатной температуры. Разогревать цемент нельзя – он быстро безвозвратно теряет свою активность и становится попросту непригодным!

Для замеса могут использоваться смесители с подогревом или без него. На крупных стройках заполнители могут греть в специальных печах-сушках. Частный застройщик может использовать горячий воздух тепловой пушки или тепло от печи, передаваемое по воздуховоду.

Барабанная сушилка для щебня и песка

Зимний замес бетона имеет технологические особенности. В смеситель наливается вода, в нее добавляется щебень и песок, а только затем цемент. Смесь вымешивается особо тщательно, по времени на треть дольше, чем обычно.

Преимущества зимнего фундамента

Наиболее экономически оправданный метод. Часто применяется совместно с разными методами обогрева, увеличивая их эффективность и снижая расходы. При определенных условиях может быть использован без прогрева. Добавки в укладываемый бетон при минусовых температурах можно разделить на:

  • Понижающие точку замерзания воды в растворе.

Способствуют кристаллизации при низких температурах. Используются соли кальция, натрия или калия. Наиболее распространенный реагент – поташ.

  • Увеличивающие скорость твердения.

К таким реагентам относится поташ, смеси солей кальция с мочевиной, нитрит-нитратом кальция и т.д.

Добавки в жидкий бетон при минусовых температурах вводятся в дозировке 2 – 15% от массы цемента в смеси. Так, при расчетной температуре бетона – 10oC – 15oC требуется поташа в количестве 10% от массы цемента, а при температуре – 21oC – 25oC – в количестве 15% от массы цемента.

Поташ – популярная добавка для зимнего бетонирования.

Добавки в бетонную смесь

Еще один способ заливки бетона при отрицательных температурах — использование химических веществ. Некоторые из них ускоряют затвердевание на начальной стадии процесса. Массовая доля всех добавок — не больше 2% от массы цемента. Большие количества могут негативно повлиять на качество бетона, потому придерживайтесь рецептур.

Один из способов зимнего бетонирования - добавление в замес специальных противоморозных присадок
Один из способов зимнего бетонирования — добавление в замес специальных противоморозных присадок

Наиболее распространенная присадка, повышающая «морозоустойчивость» бетона и ускоряющая его твердение, — хлористый кальций. Еще используют поташ и нитрат натрия. Если добавить их при обычном замесе, температура замерзания снизится до -3oC.

Заливка бетона при минусовой температуре возможна, если с теми же присадками раствор подогреть. В этом случае можно работать при -15oC. Но для нормального качества фундамента потребуется утепление заливки и соблюдение несложных, но обязательных правил.

Утепление опалубки после заливки

Тонкости предварительного нагрева

Метод особенно актуален для сохранения тепла после укладки подогретой смеси. Могут использоваться разные методы:

  • На больших стройках применяют электрические греющие маты, которые укладывают на залитый бетон и включают в сеть. Способ дорогой – стоимость такого мата 2500 рублей за квадратный метр.
  • Заливка бетона при отрицательных температурах в индивидуальном строительстве может сопровождаться утеплением всем, что есть под рукой: старой одеждой, тюками соломы и т.п. Нередко устраивают т.н. «тепляки» – своего рода теплицы над залитым бетоном, куда подается теплый воздух от печи, нагревателя и т.д. Поверхность бетона при этом обязательно увлажняют. Поверхность бетона можно накрыть также пленкой, опилками, торфом и даже снегом.
  • Уложенный бетон при минусовой температуре можно обогревать инфракрасными излучателями для направленного нагрева бетона. Поток регулируется алюминиевыми направляющими. Метод дорогой из-за большой потребности в лампах и расхода электроэнергии.
Утепление бетона после заливки методом термоса

Основные правила бетонирования

Раствор выливают в подготовленную опалубку. Подготовка состоит в удалении наледи и снега, разогреве арматуры и дна фундамента. Вот это — самый сложный этап. Соскоблить наледь — это полбеды, а прогреть арматуру и весь периметр фундамента — проблема. Температура не должна быть высокой, но необходимо добиться положительных ее значений.

Как вариант можно рассмотреть устройство переносных жаровен, которые опускают в котлован, и там разжигают. Возможно использование тепловых пушек, работающих от баллонов с газом. Использование других средств затруднено, из-за их большой стоимости.

Перед заливкой теплого раствора необходимо нагреть основание и арматуру до положительных температур
Перед заливкой теплого раствора необходимо нагреть основание и арматуру до положительных температур

По этой причине бетонировать зимой плитные фундаменты проблематично: такие площади не разогреть. Для этого типа оснований «зима» ограничится легкими заморозками ночью и положительной дневной температурой. Заливку можно начинать после того, как арматура и дно будут иметь положительную температуру.

Ленточный фундамент можно заливать  и при морозах: подогреть такое основание и арматуру в ограниченном объеме реально. Непросто, но возможно.

Организовать все можно поэтапно. Разбить всю ленту на небольшие участки, начать прогрев одновременно или с некоторым временным промежутком на нескольких из них (два-три в зависимости от времени, необходимого на замес и подогрев котлована). Начать заливку одного участка, перенеся жаровни дальше. Пока будет заливаться первый разогретый участок, следующий наберет необходимую температуру. Залитый участко сразу закрывают теплоизолирующими материалами и переходят к следующему, так и продвигаясь по всему периметру.

Обязательно необходимо сбить наледь и нагреть арматуру - только так фундамент будет прочным
Обязательно необходимо сбить наледь и нагреть арматуру — только так фундамент будет прочным

Механизм понятен. Так можно заливать фундамент бетоном при -15oC (но с соответствующими добавками, «горячим» замесом и мерами по сохранению тепла).

Еще одно важное условие — работа должна вестись непрерывно. Зимой заливать фундамент частями нельзя. Это на 100% верно. Промежуток между заливками должен быть такой, чтобы на поверхности предыдущей части не успела образоваться пленка, а тем более, чтобы влага не замерзла. Работы должны вестись постоянно до окончания заливки.

Работы должны вестись непрерывно
Работы должны вестись непрерывно

Обратите внимание, что максимальная температура раствора должна быть 35-40oC. Ее превышение ведет к замедлению процессов отвержения. Ситуация будет, конечно лучше, чем при замерзании, но ненамного.

Опытные бригады строителей привыкли использовать базовые положения СНиП, благодаря чему выполнение бетонных работ при отрицательных температурах не вызывает каких-либо сложностей. Среди основных правил можно отметить те, которые считаются обязательными:

  • Приготовление бетонной смеси нужно проводить исключительно в подогретых бетоносмесителях. Вода и заполнители должны быть заранее подогреты. Среднее время перемешивания всех компонентов должно быть увеличено минимум на 25%.
  • В процессе приготовления смеси необходимо вводить специализированные воздухововлекающие и противоморозные добавки, а также пластификаторы.
  • Если готовую бетонную смесь нужно транспортировать к месту строительства, тогда для этих целей должны быть задействованы автобетоносмесители или утеплённые контейнеры. Если температура воздуха ниже -15 ˚ С, то итоговое время транспортировки должно быть сокращено на 25—50%, нежели в летний период.
  • Способ укладки поверхности, на которую будет заливаться смесь, а также её состояние, должны предотвратить вероятность замерзания раствора в момент соприкосновения с бетонной смесью.
  • Когда нужно залить фундамент при отрицательных температурах, обязательно должны использоваться качественные глубинные вибраторы. В сравнении с укладкой в тёплую погоду, время вибрирования бетонной смеси должно быть увеличено на 30%.
  • Когда все бетонные работы выполнены, все свежеуложенные конструкции обязательно укрываются универсальными теплоизоляционными и пароизоляционными материалами.

Электроподогрев уложенного бетона

Такие способы применяются обычно в промышленном строительстве. Для их реализации нужны достаточные электрические мощности и электрик с серьезной профессиональной подготовкой. Электропрогрев может быть:

  • Сквозным – при прогреве массы бетона изнутри токами, идущими внутри опалубки по стержневым или струнным электродам. Схема расположения электродов и нагрузка должны быть точно рассчитаны. Масса бетона выступает в данном случае, как источник сопротивления.
  • Периферийным – при передаче тепла от источников к ленточным электродам, закрепленным к опалубке (стальная полоса или лист). Интенсивно обеспечивается прогрев на глубину примерно 0,2 м, но и глубже поступающее тепло влияет на критерии прочности.

Методы используются при небольшом арматурном каркасе или вообще без него. При густой арматурной сетке токи замыкаются на нее и система не работает или работает неравномерно. После твердения смеси электроды остаются внутри монолита навсегда.

Универсальным методом можно считать использование греющего электрического кабеля. Такой специальный провод может использоваться в любых конструкциях, независимо от частоты армирования.

Внутренний прогрев бетона кабелем

Итоги

Заливка фундамента зимой — нелегкая задача, но возможная даже своими руками. Понадобятся помощники и тщательная подготовка, но сделать нормальное основание можно и при минусовых температурах. При какой температуре можно заливать бетон? Зависит от его состава, но для частников реально, пусть и с большими затратами, добиться нормального качества при температурах не ниже -10- 5oC. Меньшими затратами обернется заливка при плюсовой температуре днем и заморозках ночами.

Преимущества зимнего фундамента

Постоянное изменение климатических условий привело к тому, что «зимние» условия строительства могут наступить даже в сентябре. Это связано с тем, что внезапные заморозки и последующая оттепель вносят свои поправки в технологию заливки бетона, используемую специалистами. Стоит отметить, что снега может и не быть, но в северных регионах страны, где тёплых дней очень мало, среднегодовая температура не превышает 5 ˚ С. Именно поэтому были разработаны инновационные технологии возведения фундамента, которые призваны продлить строительный сезон.

Теперь залить качественный бетон можно даже при температуре -25 ˚ С. Это существенно ускоряет строительство новых зданий, так как уже с приходом первых весенних дней можно смело приступать к возведению стен. Если же дом будет построен из дерева, тогда его строительство может быть продолжено — независимо от температуры.

Использование такой методики строительства имеет множество неоспоримых преимуществ, главными из которых считаются:

  • Плановое снижение цен на работы и материалы.
  • Существенно минимизируется риск обрушения стен у вырытых котлованов, предотвращается их затопление грунтовыми водами.
  • Минимальный процент загруженности строительной бригады.
  • Существенно увеличивается несущая способность почвы, которая к весне раскисает, благодаря чему к строительной площадке может подъехать тяжёлая техника.

Многие думают, что закладку фундамента лучше всего проводить в летнее время. Но далеко не все знают, что жаркая погода тоже накладывает на работу свои ограничения. К примеру, могут начаться сезонные проливные дожди, которые не только размывают, но и способствуют разрушению стенок котлованов и траншей. Из-за этого рабочим приходится заново все готовить, что чревато лишней тратой времени и денег.

Укладка и уход за бетоном при низких температурах для российских условий часто необходимость. Жители многих регионов могут рассчитывать всего на несколько месяцев в году, когда можно положить бетон без создания специальных условий для твердения. Откладывать работы на 7 – 8 месяцев неразумно, поэтому знать, как правильно залить бетон в мороз и добиться нормативного твердения для наших условий естественно. Есть в зимнем бетонировании и явные преимущества:

  • Мерзлый грунт зимой может быть использован как самая прочная опалубка, поскольку он жесткий, не осыпается и не требует укрепления.
  • Зимой обычно резко падает стоимость строительных материалов, поэтому есть возможность существенно снизить стоимость строительства.
  • Большинство строительных бригад без работы в ожидании сезона, поэтому есть возможность договориться о работах на выгонных условиях.

Отрицательным фактором можно считать низкую скорость процесса, но здесь ничего изменить нельзя – технология укладки бетона при низких температурах имеет свои законы: прием бетона на фундамент (или пол) должен быть непрерывным, т.е. «холодные швы» исключаются. В остальном важно правильно выбрать оптимальный метод бетонирования и в точности исполнять требования технологии ухода за уложенной смесью.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector