Бетонирование в зимнее время, заливка бетона в мороз: особенности, технология

Специальные добавки в бетонную смесь

Многих людей, которые собираются начинать строительство, волнует вопрос, когда лучше проводить заливку фундамента. Хорошо, если ты не зависишь от графиков, а собираешься просто достроить пристройку к дому. В этом случае можно подгадать и начать работы весной или осенью, когда температура воздуха позволяет правильно залить бетон и дать возможность ему качественно застыть

А вот тем, кто ведет крупное строительство и зависит от графиков, важно знать, при какой температуре нельзя заливать бетон

На самом деле сегодня в бетон добавляют специальные противоморозные средства, помогающие возводить фундамент в любое время года и при любой температуре. В состав добавок входят соли монокарбоновых кислот, нитрит и формиат натрия. Также могут присутствовать и другие примеси. Они помогают сократить время твердения бетона, в итоге он становится максимально прочным и надежным.

Химическая добавка не позволяет воде замерзнуть, и все потому, что основная ее задача — снизить температуру замерзания жидкости в бетонной смеси. Но даже при наличии добавки в бетоне работать с ним зимой можно при температуре не более -5 градусов. При более низких показателях дополнительные компоненты теряют свои свойства, а прочность смеси снижается на 30 %.

Но стоит помнить и о том, что все эти добавки, которые понижают температуру кристаллизации воды, пагубно влияют на арматуру

Именно поэтому, если при возведении фундамента она будет применена металлическая, использовать добавки нужно с особой осторожностью

Бетонирование зимой

Так как низкая температура значительно снижает скорость твердения, а мороз губительно сказывается на конструкции в целом, значит бетон надо согреть. Причем необходимо обеспечить равномерный прогрев. Минимальная температура для заливки бетона должна быть выше +5С. Если температура внутри смеси будет больше температуры снаружи смеси, то это может привести к деформации конструкции и образованию трещин. Прогревают бетон до момента набора критической прочности. При отсутствии данных в проектной документации о значении критической прочности она должна быть не менее 70% от проектной прочности. Если установлены требования по показателям морозостойкости и водонепроницаемости, то критическая прочность должна быть не менее 85% от проектной.

При заливке бетона в минусовую температуру используют разные технологии прогрева бетона. Чаще всего применяют способы:

• Термоса
• Электронагрева
• Паропрогрева

Метод термоса

Данный метод используется при массивных конструкциях. Он не требует дополнительного обогрева, но температура укладываемой смеси должна быть более +10С. Суть данного метода состоит в том, чтобы уложенная смесь, остывая, успела набрать критическую прочность. Химическая реакция твердения бетона является экзотермической, т.е. выделяется тепло. Поэтому, бетонная смесь подогревает сама себя. При отсутствии теплопотерь бетон может разогреться до температуры более 70С. Если опалубку и открытые поверхности защитить теплоизолирующим материалом, снизив таким образом теплопотери твердеющего бетона, вода не замерзнет и бетонная конструкция будет набирать прочность.

Для реализации метода термоса не требуется дополнительного оборудования, поэтому он является экономичным и простым.

Электронагрев бетонной смеси

Если в установленные сроки нельзя обеспечить набор критической прочности методом термоса, то прибегают к электронагреву. Разделяют три основных способа:

• прогрев электродами
• индукционный нагрев
• использование электронагревательных приборов

Способ прогрева электродами заключается в следующем, в свежеуложенную смесь вводят электроды и подают на них ток. При протекании электрического тока электроды нагреваются и обогревают бетон. Следует отметить, что ток должен быть переменным, т.к. при постоянном токе происходит электролиз воды с выделением газа. Этот газ экранирует поверхность электродов, сопротивление тока возрастает и нагрев существенно снижается. Если в конструкции используется железная арматура, то её можно использовать в качестве одного из электродов

Важно обеспечить равномерность прогрева бетона, и осуществлять контроль температуры. Она не должна превышать 60С. Расход электроэнергии при данном способе варьируется в пределах 80 – 100 кВт*ч на 1 м3 бетона

Расход электроэнергии при данном способе варьируется в пределах 80 – 100 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Индукционный прогрев используется редко, в силу сложности реализации. Он основан на принципе бесконтактного нагрева электропроводящих материалов токами высокой частоты. Вокруг стальной арматуры обматывают изолированный провод и пропускают через него ток. В результате появляется индукция и происходит нагрев арматуры.

Расход энергии при индукционном прогреве составляет 120 – 150 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Ещё один из способов электронагрева бетона – это применение электронагревательных приборов. Существуют греющие маты, которые раскладываются на поверхности бетона и включаются в сеть. Так же можно соорудить над бетоном подобие палатки и уже внутри поставить электронагревательные приборы, например тепловую пушку. Но в данном случае необходимо позаботиться об удержании влаги в бетоне, не допустить преждевременного высыхания.

При температуре окружающего воздуха -20С расход электроэнергии, при данном методе, будет составлять 100 — 120 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Паропрогрев бетона

Прогрев бетона паром является весьма эффективным и рекомендуется для тонкостенных конструкций. С внутренней стороны опалубки создаются каналы, через которые пропускают пар. Можно сделать двойную опалубку и пропускать пар между её стенками. Так же можно проложить трубы внутри бетона, и пропускать пар по ним. Бетон этим способом нагревают до 50 – 80С. Такая температура и благоприятная влажность ускоряет твердение бетона в несколько раз. Например, за двое суток, при данном методе, бетон набирает такую же прочность как при недельном твердении в нормальных условиях.

Но у этого метода есть существенный недостаток. Требуются внушительные затраты на его организацию.

Бетонирование весной и осенью

В весеннее время заливать основание начинают тогда, когда полностью оттает почва. Проводить бетонирование поверх замершего грунта нельзя. При оттаивании он изменяется в размерах, в итоге из-за подвижности земли появятся трещины.

Чтобы не увеличивать расходы на создание фундамента, лучше дождаться теплого сезона, когда температура воздуха держится выше нуля и не бывает заморозков. Тогда не придется использовать добавки для повышения пластичности раствора или обогревать его на улице.

Возможно изготавливать основание и осенью, когда погода еще сухая и положительная температура. Если неожиданно приходят дожди, то залитую в опалубку бетонную смесь накрывают пленкой. В случае резкого похолодания утепляют следующим образом:

1. Поверх фундамента укладываются намоченные водой опилки слоем 20 см.
2. Сверху все закрывается пленкой шириной 1,5 м.
3. Поверх гидроизоляции насыпаются сухие опилки толщиной 50 см.

Благодаря наличию воды в опилках будет лучше проходить процесс гидратации. Верхний слой сухой стружки не позволит заморозкам значительно снизить температуру сооружения.

Бетонирование в зимнее время года

Условия считаются зимними, если температура воздуха опускается ниже +5°С. Вода в течение первых двух/трех суток должна находиться в жидком состоянии. За это время основание сможет созреть.

Сделать это выйдет следующими способами:

1. Если применяется обычный портландцемент, то бетон при оптимальных условиях наберет 100 % прочность к 28 дню. Чтобы ускорить этот процесс, можно делать фундамент из раствора, замешанного на высокоактивном быстроотвердевающем цементе. Всего через 3-4 часа состав полностью созреет и не успеет замерзнуть. К недостаткам этого метода относят высокую стоимость и малое количество времени на заливку.
2. Проводится прогрев всех компонентов кроме цемента, тогда разрешено будет работать при минусовых температурах. Воду нагревают до +50°С. Такая степень нагретости является технологически оптимальной. Щебень доводят до +60°С, разогревают его с помощью пара или водой. Таким же образом проводится прогрев песка.
3. Добавки вносятся для повышения пластичности и удобоукладываемости. Бывают минеральные и органические, также добавляются полимерные, металлические или другие волокна, повышающие прочность. Если невозможно бетон прогреть, то используются присадки – они снижают температуру замерзания воды. К ним относятся поташ, хлористый кальций, соли хлорида и так далее.

Максимальная температура смеси не должна быть больше +70°С, если применяется быстротвердеющий вяжущий компонент. Состав из портландцемента нагревается до +80°С, из шлакопортландцемента – до +90.

Прогрев бетона возможно сделать несколькими методами. В первом случае используются греющие элементы, вводятся трубки с теплоносителем. Но чаще всего выбираются электронагревательные провода, их накручивают на арматурный каркас. После заливки подключают к источнику тока безопасного напряжения.

Второй вариант – обогревающие конструкции. Над фундаментом возводится теплица, внутри которой устанавливается тепловая пушка или вентилятор, либо применяется технология электроволнового обогрева с помощью электродов. Создается электромагнитное поле, под воздействием которого место бетонирования нагревается. Также могут быть использованы стержни или пластины, их монтируют на внутренние или внешние стенки опалубки.

Рекомендации и недостатки бетонирования на улице в зимнее время

Проводить заливку зимой следует только в том случае, если нет возможности отложить работы на теплые сезоны года.

Также к минусам изготовления фундамента в это время относят такие факторы:

1. Дополнительные денежные затраты на приготовление раствора с добавками.
2. Необходимость прогрева смеси и постоянного контроля над температурой.
3. Повышение расходов за счет установки осветительных приборов из-за короткого светлого дня зимой.
4. Обустройство временного обогреваемого жилья для рабочих.

В жаркую погоду тоже не рекомендуется проводить бетонирование. Из-за повышенной температуры влага будет испаряться очень быстро. Цемент не успеет вступить в реакцию с жидкостью, в итоге бетон начнет растрескиваться и отслаиваться. При жаре весь фундамент придется часто опрыскивать водой и накрывать пленкой. Даже при низких расценках раствора зимой (из-за небольшого спроса) общая сумма денежных затрат на создание основания на улице будет больше, чем в теплые времена года.

Застывание бетона

Затем начнется процесс твердения, он отнимет гораздо больше времени. Основными факторами, влияющими на время застывания бетона, являются:

• марка материала и его производитель;
• состав раствора;
• наличие специальных добавок;
• температура конструкции и показатель ее влаги.

Оптимальной температурой для схватывания бетона является предел от 3° до 25°. Скорость застывания напрямую зависит от показателя температуры: чем теплее, тем быстрее схватывается и упрочняется бетон.

В данной таблице представлена относительная прочность бетона в разные сроки твердения при различных температурах.

Как влияет температура окружающей среды на состояние бетона

При создании монолитных сооружений набор прочности сильно зависит от климатических условий. Ключевые факторы, влияющие на затвердевание бетона – влажность и температура. Сильное понижение первой приводит к усиленному испарению влаги и обезвоживанию материала. Вследствие этого возникают усадочные трещины, замедляется набор прочности.

При анализе ситуации, когда можно ли заливать бетон, необходимо учитывать влияние температурного режима на процессы, происходящие в бетоне. Основной химической реакцией во время заливки является гидратация цемента водой. Активность воды сильно зависит от степени ее нагретости. В жаркую погоду твердение смеси происходит при быстрой потере влаги и неравномерном прогреве слоев. Это плохо отражается на состоянии поверхности – она трескается. При умеренных климатических условиях проведение бетонных работ дает наилучшие результаты. Скорость протекания гидратации обеспечивает оптимальный режим затвердевания.

При работе в холодное время нужно учитывать последствия кристаллизации воды в растворе. Это может быть сильное замедление скорости работы вплоть до невозможности получения нужной прочности. Методы прогрева бетона в зимний период направлены на преодоление этих трудностей.

Использование добавок при заливке бетона

Бетонная смесь прекращает схватывание после замерзания жидкости при отрицательных градусах. Преобразование воды в лед замедляется при включении солей в ее состав. Твердение продолжается при температуре 0°С и ниже, если добавить химические элементы.

Противоморозные компоненты:

• нитрит натрия;
• хлорид натрия + хлорид кальция;
• нитрит натрия + хлорид кальция;
• мочевина + нитрат кальция;
• нитрат-нитрит кальция + мочевина;
• хлорид кальция +мочевина;
• поташ.

Присадки выбираются в зависимости от конструкции, количества арматуры, присутствия вихревых токов, окружающей погоды. Противоморозные компоненты нельзя добавлять при заливке конструкций с напряженной арматурой, упрочненным термически металлом. Модификаторы не применяют при бетонировании сооружений, где впоследствии будет электрификация и появятся вихревые индукционные токи.

Противоморозные добавки замедляют достижение прочности по сравнению со временем схватывания в нормальной среде и без присадок. Поташ приводит к тому, что при -50°С бетон прочнеет только на 75% за 28 суток, тогда как при обычных обстоятельствах смесь бы набрала 100% прочности.

Специальные добавки в бетон

Зимнее бетонирование расширяет свои возможности при введении противоморозных добавок. Такие бетонные смеси без подогрева можно использовать при температуре 0-5° С. Самой распространенной противоморозной добавкой являются поташ и нитрат натрия. Количество вводимой добавки зависит от условий твердения бетона:

• при температуре воздуха до -5° С потребуется 5-6% указанных добавок;
• при температуре до -10° С — 6-8%;
• при -15° С — 8-10%.

Способы и средства выдерживания бетона при зимнем бетонировании.

Если твердение массы проходит при большем морозе, то нитрат натрия не применяется, а количество поташа увеличивается до 12-15%. Помимо этих веществ, можно использовать мочевину или смесь нитрата кальция с мочевиной.

Эффект повышения морозостойкости усиливается при одновременном добавлении ускорителей твердения массы. К наиболее распространенным можно отнести формиат натрия, асол-К, смесь на основе ацетилацетона и некоторые другие. В качестве стандартных противоморозных добавок с дополнительными пластифицирующими и ускоряющими свойствами можно рекомендовать:

• гидробетон С-3М-15;
• гидрозим;
• лигнопан;
• победит-антимороз;
• бетонсан;
• сементол.

Какой оптимальный температурный режим затвердевания бетона

Приобретение материалов нужных кондиций, его функциональные свойства сильно зависят от состояния окружающей среды. При температуре от 15°С до 25°С масса набирает 70% прочности за 7 дней. Для достижения состояния камня нужно около 30 дней. В холодное время года происходит снижение скорости затвердевания. При средней температуре +5°С необходимая прочность наступит примерно через 60 дней. С понижением температуры от 0°С до -5°С твердение если и происходит, то только за счет минимального количества воды содержащегося в порах.

Дальнейшее падение температуры приводит к полной остановке всех процессов. Как будет вести себя бетон во время последующей оттепели зависит от того, на какой стадии произошло замораживание. Если смесь замерзла после набора критической прочности, то при оттаивании никаких значительных нарушений не будет. Материал постепенно наберет полную прочность без особых потерь. Замерзание на начальной стадии после заливки приводит к необратимым разрушениям структуры и к низкому качеству бетона. Методы выдерживания бетона в зимних условиях позволяют эффективно бороться с этой проблемой подручными средствами.

Применение противоморозных добавок

Введение химических добавок при заливке бетона в зимнее время позволяет заливать смесь без прогрева. Это метод выгоден экономически и не требует устройства дополнительных теплосберегающих конструкций при относительно низкой температуре. Использование добавок может служить дополнением к обогреву твердеющего материала. В обоих случаях наблюдается заметное снижение затрат, если применять их совместно с методом «Термоса».

Для заливки бетона зимой используют два вида добавок: для ускорения застывания и для понижения точки замерзания. Рекомендуемая концентрация – от 2% до 10%, точная цифра подбирается в зависимости от температуры воздуха и массы сухого цемента. Добавление химических средств – один из методов зимнего бетонирования, уместен поздней осенью и при первых заморозках.

Среди распространенных добавок к бетону особенно выделяют:

• Нитрит натрия NaNO2 (соль азотистой кислоты). Улучшает прочность застывания при температуре не ниже 18,5 °С. Плюс – антикоррозийный эффект, минус – на поверхности бетона остаются разводы.
• Хлорид кальция CaCl2. Если некритично появление высолов на поверхности застывшего материала, это средство ускорит схватывание бетона. Работать с ним можно до -20 °С, марка цементного порошка должна увеличиваться с концентрацией введения хлорида.
• Углекислый калий (поташ), K2CO3 он же карбонат калия. Лучший по удобству и свойствам модификатор для бетона. Он не оставляет разводов и коррозии на арматуре. Единственный недостаток – этот катализатор действует слишком интенсивно на скорость затвердевания. Управиться с работой нужно за 45-50 минут.

Добавлять «химию» в чистый бетон нельзя! Сначала ее размешивают в воде, после соединяя со смесью цемента. Для равномерного застывания время перемешивания увеличить в 1,5 раза. Обычная соль способна улучшить застывание бетонной смеси, но весьма незначительно.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Суть процесса:

• 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.

Выводы и рекомендации

Невзирая на технологии, позволяющие вести бетонные работы на морозе, лучше перенести закладку фундамента на весну, если есть такая возможность. В противном случае учтите следующие рекомендации:

1. Не закладывайте фундаментную плиту на грунте, успевшем промерзнуть, такая затея обречена на неудачу. Необходимо снять весь слой замерзшей почвы.
2. Заливка должна производиться быстро и качественно, так что кустарные способы здесь не годятся. Нужна доставка материала с завода и укладка бетононасосом с уплотнением вибраторами.
3. Ленточное основание, заливаемое в земле без опалубки, нужно подогревать только кабелем (либо ТЭНами из нихрома), а в бетон добавлять присадки. Наружный обдув горячим воздухом не прогреет подземную часть конструкции.
4. Как и в летнее время, бетонному монолиту противопоказано пересыхание, поэтому его нужно смачивать водой.

С экономической точки зрения, зимнее строительство равнозначно летнему, но сильнее растянуто во времени из-за погодных условий. Причина – в сезонном удешевлении материалов и расценок на услуги строительных компаний, о чем подробно рассказывается в видеоролике: