Бетонирование при отрицательных температурах: заливка (укладка) бетона, бетонные работы

При какой температуре можно заливать бетон зимой

Без определенных условий, раствор замерзнет при – 4 градуса. Уже при +5с процесс твердения значительно замедляется, набор прочности отменяется, пока не потеплеет. Итог — чем дольше этот период продлится, тем хуже будут показатели надежности. Официально считается оптимальная температура примерно +20 градусов, но часто возникают ситуации, когда нужно что-либо строить при низких градусах.

Бетонный раствор состоит из наполнителей — вода, песок, щебень, цемент. При смешивании цемента с водой, получается цементное молочко, посредством которого и происходит сцепление компонентов, это называется гидратацией. При этом, лишняя влага испаряется, масса отвердевает. Чтобы каменное основание получилось правильным, ему надо высохнуть на протяжении 25 — 30 суток. На первый взгляд — много и долго, но именно в такой срок получается каменной основание, которое не даст просадки. Весь периметр желательно укрыть от осадков или палящего солнца, которые одинаково вредны для раствора.

В холодный период допустимые показатели для наружных работ колеблются в районе — 15 мороза. При этом важным действием является применение противоморозных добавок или иных методов для прогрева смеси.

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).

Использование тента для улучшения температурного режимаИсточник bani-nsk.ru

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.

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.

При какой температуре можно работать с бетономИсточник martand.ru

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.

Как прогреть бетон проводом

Методы зимнего бетонирования не ограничиваются простым применением теплоизоляции. Часто используется электропрогрев, аналогичный «теплым» полам. На арматуре крепится греющий провод, после чего в опалубку заливают смесь (ее температура не ниже 50С). Концы кабеля присоединить к источнику тока, не забыть про понижающий трансформатор. После включения нагрев происходит со скоростью 10 градусов в 10 минут до достижения 50-60°С. Затем смесь плавно охлаждается в 2 раза медленнее.

Бетон зимой прогревается специальными проводами – ПНСВ или ПТПЖ, они оба сделаны из стали, но последней имеет две жилы (при повреждении одной нагрев продолжается). Диаметр провода обычно составляет 1,2 мм, количество на 1 м³– 50 м. После заливки провод остается внутри, прокладывать его можно при -15°С, проводить нагрев – 25°С.

Преимущества этого способа заключаются в низком потреблении электроэнергии и возможности нагрева больших объемов. Чтобы смесь застыла равномерно, нельзя изменять интервалы времени между скачками температур.

Метод электродов, когда арматура обвязывается проволокой, присоединяемой к понижающему трансформатору через провода, менее эффективен. Проводником в этом случае выступает вода, при ее высыхании резко увеличивается расход электричества.

Свойства бетона

Бетон представляет собой искусственный материал, получаемый в итоге твердения смеси воды, цемента и заполнителей. Получение и твердение цементного состава проходит через несколько стадий формирования кристаллических структур.

Структура воды обволакивая зерна цемента создает вокруг них оболочки, при помощи которых частицы цемента соединяются друг с другом (процесс гидратации). При этом в цементной структуре начинают появляться мельчайшие кристаллы, которые затем превращаются в плотную кристаллическую решетку. Стадия кристаллизации и предопределяет процесс формирования цементного камня и набора прочности бетона.

Замедление или ускорение протекания процесса набора прочности бетона зависит от начальной температуры смеси, адсорбирующими характеристиками цемента, определяемыми его минералогическим составом.

Влияние низких температур на свойства бетона

Укладка бетона при отрицательных температурах

Твердению бетонного раствора наиболее способствует температура равная 15–25°С, при помощи которой бетонная конструкция на 28-е сутки достигает оптимальной прочности.

При понижении температуры до отрицательных показателей, вода, содержащаяся в структуре бетонной смеси, превращается в ледяные кристаллы. В результате образования таких кристаллов объем воды увеличивается на 9%, при этом повышается давление, способствующее разрыву существующих структурных связей и которые впоследствии, уже не восстанавливаются.

По тем же причинам, бетон при отрицательных температурах, теряет связь с арматурным каркасом, повышается пористость материала, в значительной мере влияющая на его прочность, водонепроницаемость и морозостойкость.

При оттаивании, ледяные кристаллы в строении бетона вновь превращаются в жидкость и процесс твердения возобновляется. Однако, из-за разрушенной в период замерзания структуры, проектная прочность этого бетона будет на 15–50% ниже, чем прочность бетона, полученного в нормальных условиях.

Особенно плохо влияет попеременное замораживание–оттаивание бетонных конструкций. Прочность, при которой процесс замерзания бетона уже не может разрушить его структуру, называется критической.

Таким образом, бетонирование при отрицательных температурах, заключается в применении таких технологий ухода за бетоном, которые позволили бы получить предусмотренные проектом конечные физико-механические характеристики или хотя бы достижение бетоном критической прочности.

Правила выполнения бетонных работ в зимний отрезок времени

Заливка бетона в зимний период технология

Основные положения СНиП — бетонирование при отрицательной температуре, имеющие непосредственное отношение к укладке бетонного раствора в зимний промежуток времени:

1. Настоящие положения применяются во время проведения бетонных работ с минимальной суточной температурой 0°С и ниже.
2. Приготовление бетона необходимо производить в подогреваемых бетоносмесителях с использованием разогретой воды и заполнителей. При этом время перемешивания раствора должно быть увеличено на 25%.
3. При изготовлении бетона в состав смеси необходимо вводить специальные противоморозные, воздухововлекающие добавки и пластификаторы.
4. Транспортировку бетонной смеси осуществлять при помощи автобетоносмесителей, утепленных контейнерах и в подогретом состоянии. При температуре ниже 15°С, время и расстояние транспортировки сокращают на 30–50% в сравнении с летним периодом.
5. Состояние поверхности, на которую будет заливаться смесь, а также способ ее укладки, обязаны предотвратить вероятность замерзания раствора в момент контакта с бетонным основанием.
6. При отрицательных температурах бетон необходимо укладывать с применением глубинных вибраторов. Причем время вибрирования бетонной смеси следует увеличить на 25% в сравнении с укладкой при плюсовых температурах.
7. По окончании производства бетонных работ, все свежеуложенные конструкции необходимо укрыть паро- и теплоизоляционными материалами.

Использование присадок при морозе

Сегодня очень распространено использование противоморозных добавок и особых химических ускорителей твердения бетона. Чаще всего в качестве этих добавок выступают нитрит натрия, хлористые соли, карбонат кальция и другие. Добавки существенно понижают температуру замерзания воды, активизируют гидратацию цемента (таким образом повышается температура застывания бетона).

Благодаря введению в состав смеси добавок можно избежать необходимости прогрева. Некоторые добавки способны повысить стойкость бетона к морозу настолько, что вопрос о том, можно ли заливать бетон при минусе, не стоит вообще: гидратация проходит даже при окружающей температуре -20 градусов.

Но, несмотря на все преимущества, присадки обладают и некоторыми недостатками.

О чем нужно помнить, вводя в бетон присадки:

• Они пагубно влияют на арматуру – может начаться процесс коррозии, поэтому актуально вводить добавки лишь в неармированный бетон.
• Добавки позволяют бетону набрать прочность, равную максимум 30% от проектной, а потом при оттаивании смеси (при плюсовой температуре) процесс набора прочности продолжается. В связи с этим, по СНиП, добавки нельзя вводить в бетон, работающий в условиях динамических нагрузок (молоты, вибростанки и т.д.).

Основные виды противоморозных добавок:

1. Сульфаты – активно выделяют тепло, сопровождая процесс гидратации. Прочно связываются с труднорастворимыми соединениями, для снижения температуры замерзания смеси их использовать нельзя.
2. Антифриз – уменьшает температуру кристаллизации жидкости, увеличивает скорость схватывания раствора, на скорость формирования структур не влияет.
3. Ускорители – повышают растворимость силикатных компонентов цемента, они реагируют с продуктами гидратации, создают основные и двойные соли, которые понижают температуру замерзания жидкости в растворе.

Наиболее распространенные противоморозные добавки:

• Карбонат кальция (поташ) – кристаллическое вещество, противоморозный компонент, который ускоряет схватывание и затвердевание. Понижает прочность бетонного монолита на 20-30%, поэтому его обычно сочетают с сульфидно-дрожжевой бражкой (тетраборатом натрия) в концентрации максимум 30%.
• Тетраборат натрия (сульфатно-дрожжевая бражка) – смесь солей кальция, натрия, аммония либо лигносульфоновых кислот. Добавка используется в виде примеси к поташу, не дает бетону терять прочность.
• Нитрит натрия – кристаллический порошок, ядовитое пожароопасное вещество, применяется при возведении многоэтажных зданий, легко растворяется, не разрушает арматуру, повышает скорость застывания в 1.5 раза.
• Формиат кальция или натрия – используется с пластификаторами в объеме не более 2-6% от массы раствора. Добавляется в процессе замеса.
• Аммиачная вода – раствор аммиака в концентрации 10-12%, не провоцирует корродирования металла, не дает высолов.

Можно ли искусственно повысить морозостойкость раствора?

Чтобы ускорить работы и предотвратить деструкцию фундамента допускается использовать антиморозные средства, выполнять прогрев бетона или его утепление.

Виды добавок

При соблюдении дозировок специальных продуктов легко предусмотреть, при какой предельной отрицательной температуре заканчивать стройку. Допустимо продолжать работы до -25 градусов. Средства классифицируются в зависимости от воздействия на смесь.

Специальные жидкие продукты для гидратации раствора в условиях минусовой температуры. Используются вместе с подогревом для ускорения реакций отвердевания и схватывания.

Средства, повышающие активность цементного теста в любых условиях:

• поташ или вещества на основе солей монокарбоновых кислот. Повышают температурный диапазон работы с бетонным составом до -30 градусов, ускоряют отвердевание состава. Армирующий каркас не подвергается коррозии, на поверхности монолита нет высолов;
• хлорид натрия – используется для пластификации смеси из портландцемента, исключает загустение. Стальная арматура может ржаветь;
• нитрит натрия – подходит для всех типов цементов, кроме глиноземных. После добавления продукта со смесью можно работать при низких температурах, но до -15 градусов;
• формиат натрия – предусматривает использование пластификаторов. Без них в монолите из-за скопления солей появляются пустоты.

На заметку! Антифризы исключают нагревание конструкции.

Ускорители схватывания

Отличаются быстрым выделением теплоты, поэтому температура воды остается стабильной и монолит греется сам.

Важно! При несоблюдении дозировки веществ есть риски коррозии армирующего каркаса

Способы подогрева

Прогрев бетона актуален, если требует залить фундамент малоэтажного здания. Если интересуетесь, до какой максимальной отметки можно повысить температуру, этот показатель составляет 15-20 градусов. Антифризовые смеси начинают вводить при температуре от -15 градусов. Сейчас мы кратко будем рассматривать варианты электрообогрева бетона:

• по всей площади строения устанавливается каркас из деревянного бруса, на котором организуется пленочный шатер. Внутри конструкции устанавливаются пушки на газе или электричестве. После подъема температуры устройства поддерживают ее на протяжении цикла застывания бетона;
• обмотка армирующего каркаса греющим кабелем до того, как вы начнете заливать фундамент. Электрика включается в сети после укладки смеси. Помимо кабеля можно использовать нихромовые спирали или ТЭНы.

Важно! В условиях сильных холодов и промерзания грунтов методика неэффективна

Особенности укрытия и утепления

Используя этот способ, по достижению 3-х – 7-ми градусной уличной температуры можно заливать бетон.

Чтобы защитить свежеуложенный бетон в условиях заморозков, организуется специальное укрытие. Закрыть будущий фундамент утеплителем можно так:

1. Заливка раствора в опалубку и его контроль до момента схватывания.
2. Засыпка в ленту смоченных водой опилок слоем на 20 см.
3. Закрытие материала отрезом пленки шириной 1,5 м.
4. Укладка сухих опилок – слой 50 см.
5. Фундаменты для столбов засыпают сухой листвой и накрывают полиэтиленом.

На заметку! Сухой материал защитит монолитное основание от холода, а влажный – исключит его перегревание.

Выполнение утепления опалубки

Укладка утеплителя актуальна, если прогревался свежеуложенный бетон. Технология теплоизоляции опалубки имеет несколько особенностей:

• начало работ до заморозков;
• укладка рулонного или пленочного теплоизолятора на поверхность опалубки;
• выполнение электрического обогрева – возводится шатер и устанавливаются пушки;
• прикрытие бетонной смеси после заливки опилками, соломой, пенополистиролом.

Совет! Прикрывайте все выступающие части монолитной конструкции.

Перед строительством монолитного основания нужно учитывать, при какой минимальной температуре без рисков можно заливать бетон осенью или зимой. В случаях ее понижения можно перенести сроки работ или осуществить подогрев конструкции. Использование антиморозных добавок, применение электрического оборудования или теплоизоляции допускается, когда нет возможности отсрочить заливку.

Внутренний и внешний обогрев бетона

Температура раствора без антиморозных модификаторов не должна быть ниже +5°С, а присадки увеличивают рабочий диапазон до -10°С. Забетонированные конструкции можно нагружать и выполнять дальнейшие работы только после набора 100% прочности на сжатие.

Подогретую бетонную массу зимой перемешивают на 25% времени больше по сравнению с приготовлением в тепле. Основание для укладки подогревают, если есть опасность замерзания от контакта со старым бетоном или металлическими закладными деталями. Вибрация бетона для выгонки пузырей осуществляется дольше на 25% времени.

Внешнее утепление организуют с помощью облегченных материалов опалубки, например, панелей стен из трех слоев, наружная часть которых сделана из асбестоцемента, металла, фанеры, а внутренний пласт представлен пенополиуретаном.

Внутренний подогрев использует энергию от распределительного шкафа, которая идет по кабелям. Инфракрасное облучение предполагает полную автоматизацию с периодическим включением и выключением аппарата по заданной программе.

Соль в бетон от мороза. Разъедает ли соль цемент? Как соль действует на цемент

Вопрос. Здравствуйте! В приватной беседе с соседом возводящем пристройку к своему дому, узнал, что он добавляет кухонную соль в цемент. Правда от ответа на вопрос, зачем он это делает сосед ушел. Подскажите, для чего он это делает и вообще, разъедает ли соль цемент и какое влияние оказывает на сам раствор?

Ответ. Добрый день! Хочу сразу успокоить – поваренная (техническая) соль (химическая формула NaCl (xлopид нaтpия) не разъедает цемент. Это одна из самых доступных и самых недорогих противоморозных добавок обеспечивающих непрерывность производства бетонных работ в условиях низких температур.

Физическая суть добавления поваренной соли в цемент (бетон) заключается в понижении температуры замерзания затворителя (воды). Как известно из курса физики средней школы, соленая вода имеет более низкую температуру замерзания. При этом температура замерзания воды зависит от концентрации соли. Результат подобной операции следующий. Даже при «минусовой» температуре завторитель находится в жидком состоянии. Это позволяет цементу пройти этапы гидратации, схватывания и твердения до требуемой величины без дополнительных затрат на нагрев.

Преимущества NaCl как противоморозной добавки

• Самая низкая цена среди прочих аналогов;
• Не оказывает влияния на скорость схватывания бетона или раствора. Это позволяет готовить материал задолго до его транспортировки на объект и заливки;
• Поваренная соль увеличивает подвижность раствора, что в сою очередь увеличивает его удобоукладываемость.

Пропорции добавления NaCl в зависимости от ожидаемой температуры окружающей среды

• Ожидаемая температура воздуха на объекте бетонных работ при 0-5 градусов Цельсия. Количество соли добавляемой в бетонные растворы составляет 2% от общего веса смеси. При этом прочность бетонной конструкции составит: 30% от марочной прочности в течение 7 суток, 80% от марочной прочности в течение 28 суток и 100% от марочной прочности в течение 90 суток;
• Ожидаемая температура воздуха на объекте бетонных работ при минус 6-минус 15 градусов Цельсия. Количество соли в раствор составляет 4% от общего веса смеси. Планируемая прочность при твердении бетона на морозе составляет: 15% от марочной прочности в течение 7 суток, 35% от марочной прочности в течение 28 суток и 50% от марочной прочности в течение 90суток после заливки.

Несмотря на очевидные преимущества добавления соли в цемент, есть весьма и весьма существенный недостаток, ограничивающий варианты применения. Учитывая высокую коррозионную активность к стальной арматуре, поваренную соль нельзя добавлять в бетоны, предназначенные для строительства конструкций усиленные арматурным поясом из стальных элементов. В то же время поваренную соль можно добавлять в кладочные растворы и растворы для заливки неармированных конструкций, без каких либо ограничений.

Общие рекомендации при заливке

Работы, связанные с заливкой бетона, целесообразно производить при наиболее благоприятных условиях. При этом нужно помнить, что начинать работы следует при температуре не менее +10 градусов, и если в ближайшие 28 суток не ожидается ее понижения. Современные технологии, конечно, позволяют выполнять бетонирование и при отрицательных температурах окружающей среды, однако это приводит к немалым дополнительным финансовым затратам и приступать к ним можно только в случае крайней необходимости. Если нет возможности перенести сроки проведения работ на более благоприятный период, стоит учесть некоторые советы специалистов, помогающие добиться приемлемого качества при заливке:

• наполнители – песок и щебень, использующиеся для приготовления раствора, в обязательном порядке прогреваются для исключения попадания в замес включений льда или снега;
• опалубка должна быть очищена от наледи и заранее утеплена;
• дно котлована и арматуру необходимо прогреть, добившись хотя бы минимальных положительных значений температуры;
• заливка бетоном должна производиться за один раз при непрерывной подаче смеси;
• максимальная температура используемого раствора допускается не более 35-40 градусов;
• готовые залитые сегменты конструкции укрываются теплоизолирующими материалами, не допуская утечки собственного тепла из бетона.

На протяжении всего срока набора бетоном критической прочности требуется соблюдение температурного режима. При этом не стоит забывать о контроле равномерности распределения теплового поля в толще конструкции, так как применение греющих электрокабелей может привести к пересушке ее отдельных сегментов.

Заливка бетона при минусовых температурах производится, в основном, при крупном капитальном строительстве, так как требует применения специального оборудования, наличия дополнительных стройматериалов и финансовых средств. Целесообразность проведения таких работ в индивидуальном порядке во многом зависит от наличия ресурсов и связано с определенными рисками.

Преимущества применения

Любая добавка в бетон морозостойкая призвана дать возможность замешивать и заливать смесь при минусе без риска замирания процесса схватывания/застывания и ухудшения характеристик монолита.

Основные достоинства противоморозных присадок:

• Повышение уровня пластичности готового раствора – с ним легче работать.
• Отсутствие риска коррозии арматуры в железобетонной конструкции за счет ингибиторов коррозии, которые есть в добавках.
• Жидкость в бетонном растворе замерзает при значительно более низких температурах в сравнении с бетоном без присадок.
• Значительное повышение водонепроницаемости.
• Набор прочности при морозе происходит активнее.
• При условии верного подбора добавок они способны улучшать адгезию компонентов в растворе, что положительно сказывается на качестве смеси.
• Продление срока эксплуатации благодаря уплотнению бетона.
• Застывший бетон в конструкции более морозостойкий в сравнении с обычным монолитом.
• Уменьшение процента усадки в процессе застывания при полном сохранении целостности всей конструкции.

Работы с бетоном можно выполнять круглый год, не останавливая производство на 6 месяцев, когда существенно понижается температура окружающей среды

Из недостатков добавления присадок в цемент стоит отметить такие: чрезвычайная важность верного применения добавки (точные пропорции при добавлении, особенности работы) и возможность при несоблюдении технологии ухудшить характеристики бетона, некоторые добавки являются ядовитыми и пожароопасными

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды – для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.