Как использовать 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.

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.

Источник

Зимнее бетонирование: доступные методы и условия выполнения работ

Применение бетонной смеси – распространённый способ создания конструкций высокой прочности. Для застывания требуются особые условия: тёплый, в меру влажный воздух. При этом схватывание раствора происходит быстрее.

Изменение условий окружающей среды может негативно повлиять на структуру и свойства материала. Это основная причина, объясняющая, почему зимой снижается качество бетонной смеси, если используется стандартная технология строительства.

Когда планируется возводить фундамент или другие конструкции, важно понять, при какой температуре можно заливать бетон, что следует делать для сохранения его характеристик.

Допустимо ли заливать бетон при снижении температуры воздуха?

Чтобы не нарушать сроки строительства, рассматривают разные варианты, включая проведение работ зимой. Этот способ не запрещён, но у него есть особенности. Проблема заключается в нарушении процесса гидратации цемента. При нормальных условиях в растворе образуются кристаллогидраты. Это результат взаимодействия цемента с водой.

Структура изменяется, вязкий раствор становится твёрдым. Когда проводятся бетонные работы при нормальных параметрах окружающей среды, вследствие гидратации образуются прочные связи, препятствующие разрушению готовой конструкции. Срок службы такой постройки будет длительным.

Изучая вопрос, можно ли зимой заливать бетон, учитывают, что при резком похолодании вода, содержащаяся в растворе, расширяется. Сразу увеличивается пористость, что приводит к снижению стойкости к механическим повреждениям.

Вследствие замерзания жидкости после заливки смеси зимой постепенно появляются микротрещины. Они увеличиваются, что провоцирует полное разрушение конструкции.

Бетонные работы, выполняемые при отрицательных температурах воздуха, проводятся на основе другой технологии: рассматривают способы поддержания величин параметров на достаточном уровне, а также меняют его состав.

Чем отличается бетонирование зимой и летом

Процесс заливки и методы сохранения свойств раствора зимой сложнее. В тёплое время года часто достаточно смешать компоненты с учётом пропорций, подготовить опалубку и армирующий каркас, залить смесь. При нормальных условиях набор прочности происходит за более короткий срок:

• схватывание: этот период длится до 24 часов, на поверхности образуется тонкий слой гидросиликата, одновременно внешние слои становятся плотнее;
• застывание: на протяжении последующих 4 недель происходит набор прочности смесью, после чего становится возможна дальнейшая укладка стройматериала для возведения стен.

Когда на улице мороз, сроки схватывания и застывания увеличиваются. Кроме того, бетонирование в зимний период требует применения особых марок цемента:

Они используются при разных условиях, но если решается вопрос, как бетонировать зимой, то указанные марки являются минимально допустимыми для строительства домов определённого типа.

Например, фундамент кирпичного дома зимой разрешается бетонировать смесью на основе марки цемента М350 или М400. Можно больше, но не меньше.

Кроме того, в зимний период перед выполнением заливки раствора всегда добавляют вспомогательные компоненты – специальные модификаторы, улучшающие свойства материала. При слабом похолодании достаточно укрывного метода и утепления массива. Чем сильнее морозы, тем больше средств для обогрева используют.

Монолитная плита перед заливкой

Особенности зимнего бетонирования

Основные параметры выступают в роли катализатора процесса затвердевания массива. По этой причине нужно понимать, как залить бетон так, чтобы он не замёрз, набрал прочность, а в будущем выполнял свои функции. Рекомендованная температура, обеспечивающая возможность схватывания и затвердевания смеси в зимний период:

• в пределах +5°С или выше – для случаев, когда выполняется заливка монолитного основания;
• не менее +20°С – если изготавливаются конструкции из тонкого бетона.

Допустимое отклонение – до 2°С в меньшую сторону. Смесь будет отвердевать при значениях диапазона +18…+20° на протяжении 4 недель. Если интересно, до какой температуры можно заливать бетон, ориентироваться следует на показатель +5°С.

При этом за 28 дней материал успеет набрать лишь 70% прочности. Требуется ждать дольше. Точная длительность этого периода определяется в каждом случае отдельно.

Важно также понять, при какой температуре замерзает бетон: когда на смесь оказывает воздействие мороз (ниже 0°С), длительность выдерживания массива до момента отвердения может увеличиться многократно. При этом нарушается процесс схватывания. Бетон замерзает, но прочность в суровых зимних условиях он не набирает.

Совет: Чтобы избежать развития негативных процессов в толще бетона, рекомендуется выполнять строительные работы при температуре от +10°С и выше.

Способы зимнего бетонирования

Процесс гидратации сопровождается выделением малого количества тепла. Это позволяет бетону затвердевать даже в условиях похолодания.

С целью предупреждения замерзания массива рассматривают все доступные методы сохранения структуры материала и свойств:

1. Применение добавок, повышающих устойчивость бетонных смесей к воздействию низких температур: от 0°С и ниже.
2. Метод создания опалубки с теплоизоляцией, он также предполагает применение экрана сверху. Эта технология зимнего бетонирования многоэтапная. Сначала щиты опалубки устанавливаются в 4 ряда. Каждая пара будет формировать одну стенку сбоку планируемого фундамента. Между щитами закладывается теплоизоляционный материал. Дополнительно сверху укладывают экран, снижающий теплопотери. Такой способ применяется, если выполняется заливка бетона немассивных конструкций.
3. Введение электродов в толщу смеси. При прохождении тока в структуре бетона будет выделяться тепло, необходимое для затвердевания и набора прочности.
4. Подогрев непосредственно во время приготовления смеси. При этом используются подручные средства. Результатом является нагрев смесителя, который будет отдавать тепло бетону. Ещё добавляют горячую воду (до +80°С) или подогретые добавки.
5. Инфракрасный способ основан на воздействии ИК-излучения. В основе метода – применение обогревателей. Это могут быть керамические стержневые излучатели, а также приборы, рассчитанные на напряжение 220 или 380 В. Их устанавливают рядом с опалубкой – по обе стороны. Смесь защищают брезентом. Бетонирование в зимних условиях таким способом выполняется при условии, что строится скользящий фундамент. Массив большой площади не получится прогреть при помощи электроприборов.
6. Воздействие паром. Опалубка закрывается брезентом так, чтобы между этим материалом и щитами осталось расстояние до 20 см. Туда направляют струи пара. Метод эффективен, если на улице мороз.
7. Применение конвекционного способа. Опалубку накрывают брезентом, в просвет между ним и опалубкой подают горячий воздух (применяют тепловую пушку).
8. Теплоизоляция. При слабом похолодании подготавливают материалы, которые можно использовать в качестве укрывных: солому, песок, листы ОСБ.

Важно: Когда рассматриваются методы зимнего бетонирования, учитывают недостатки, главным из них является потеря эластичности смеси. При строительстве нужно использовать составы, содержащие пластификаторы.

Метод «термоса»

Зимний бетон после заливки может набрать прочность, если правильно выполнен нагрев. Один из распространённых методов – технология «термоса». Она основывается на искусственном увеличении периода остывания смеси. После того как была выполнена заливка бетона зимой, нужно обратить внимание на температуру воздуха. Если она не ниже -5°С, можно защитить материал таким способом.

Для этого не требуется использовать источники электрического тока, достаточно конструкции из деревянных щитов, тепло- и гидроизоляции. Утеплитель защищается плёнкой с двух сторон. Он должен быть закрыт стенками опалубки. Такая конструкция создаётся со всех сторон бетонного сооружения.

Метод «термоса»

Требования к зимнему бетонированию

Главные условия сохранения структуры материала: нормальная температура, выдержка смеси до момента достижения ею достаточной прочности.

Соответственно зимнее бетонирование выполняется с учётом требований:

• температура воздуха не ниже +5°С: при этом можно использовать более простые методы сохранения тепла в структуре бетона;
• несущественное похолодание (до +15°С): применяют теплоизоляцию;
• снижение температуры ниже 0°С: приготовление смеси выполняется с противоморозными добавками, а ещё рассматривают принудительные методы нагрева.

При естественной гидратации происходит повышение температуры бетона лишь на 2…3°С.

Учитывают и параметры раствора. Для заливки подготавливают тёплый бетон, температура составляет+20°…+30°С.

Наиболее распространённые методы бетонирования зимой

Некоторые из приведённых выше способов нагрева используются чаще других. Это обусловлено высокой скоростью достижения нужного результата при заданных условиях в зимние месяцы:

• подогрев на этапе замешивания;
• применение метода «термоса»;
• использование электроприборов.

Когда рассматриваются разные способы зимнего бетонирования, учитывают, что почти все они требуют использования противоморозных добавок. Исключением являются те варианты, которые основаны на естественном процессе сохранения свойств раствора.

Применение добавок противоморозного действия

Самые действенные из вариантов: нитрат натрия, поташ. Последняя разновидность применяется, когда морозы наиболее сильные (при температуре от -15°С). Нитрат натрия можно добавлять для предупреждения замерзания бетона в зимний период при умеренном похолодании. В данном случае температура воздуха может составить -15°…0°С.

Ответ на вопрос, можно ли бетонировать зимой, будет положительным, если применяются специальные противоморозные добавки:

Используют также отвердители бетона:

• формиант натрия;
• асол-К;
• составы, содержащие ацетиацетон.

Увеличение эффективности применения противоморозных добавок

Если выполняются бетонные работы зимой, можно рассмотреть способы, которые дополнительно улучшают результат введения модификаторов в состав раствора:

• он должен быть умеренно тёплым (подогревают при замешивании);
• выбирают подходящий цемент: наилучшим вариантом являются высокие марки;
• готовый массив зимой утепляют изоляционными материалами.

Нужно понимать, как залить бетон в мороз: предварительно очищают опалубку и армирующий каркас от снега, удаляют наледь.

Добавление соли в бетон зимой

В состав также вводят компоненты, которые есть под рукой. Например, иногда применяют соль. Но при этом готовый раствор может потерять свойства. Рекомендуется выполнять бетонные работы в зимнее время с использованием специальных добавок. Они решают сразу 2 задачи: массив приобретает нужные свойства; обеспечивается достаточная прочность материала, т. к. он становится менее подвержен влиянию низких температур.

Зависимость проектной прочности от степени воздействия холода

Когда выполняется бетонирование в мороз, обращают внимание на критическую прочность. По достижении заданного значения холод меньше влияет на материал. Эта величина составляет 50-70% проектной прочности.

Особенности:

• если бетон зимой застыл раньше, чем был достигнут минимальный показатель критической прочности (50% от проектной), он не может применяться;
• когда массив уже перешёл порог, соответствующий критической прочности, отмечается незначительная потеря свойств материалом (снижение реального показателя до 10%);
• достижение 70% проектной прочности позволяет получить материал с отличными характеристиками.

Причины снижения прочности

Факторы, способствующие потере качества бетонной смеси зимой:

• замерзание воды, содержащейся в бетоне;
• похолодание (температура выше 0°С) замедляет процесс гидратации цемента;
• внутренние кристаллы льда мешают сцепке бетона с арматурой;
• уменьшение содержания жидкости: если раствор, который не затвердел, долго подвергается воздействию низких температур, вода вытесняется (образуется лёд), а без жидкости процесс гидратации невозможен.

Заключение

Чтобы ускорить выполнение строительных работ зимой, прибегают к сложным технологиям. Например, проводят бетонирование конструкций при низких температурах. В результате скорость набора прочности замедляется. Для решения такой проблемы применяют различные способы: добавки, приборы, материалы. Выбор варианта зависит от условий окружающей среды зимой, габаритов конструкции из бетона.

Источник