Как сделать зимний бетон не хуже летнего. Методы зимнего бетонирования

Традиционно к «мокрым» процессам относятся все действия по возведению зданий и сооружений, которые связанны с бетонированием, ведением кладочных работ, оштукатуриванием и т.д. Один из главных компонентов необходимых для приготовления бетонных смесей и растворов непосредственно на строительной площадке — вода, которая замерзает при отрицательных температурах.

В этой части учебного курса мы расскажем о том, какие нюансы нужно учесть при проведении «мокрых» работ в зимний период и как правильно использовать противоморозные добавки.

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.

Нюансы использования противоморозных добавок

Выше уже говорилось, что СП 70.13330 регламентирует использование противоморозных добавок. Дело в том, что антифризы содержат в своём составе соли, а некоторые добавки, из-за присутствия хлоридов, могут вызвать серьёзную коррозию стальной арматуры.

Подбор компонентов добавок у каждого производителя свой, но главное, что следует помнить застройщику при покупке противоморозных добавок – что надо выбирать качественный продукт от хорошо зарекомендовавшего себя производителя. На упаковке продукта должно быть написано, что допускается применение противоморозной добавки в железобетонных конструкциях.

Кирилл Лебедев

При неграмотном использовании противоморозных добавок в кладочных растворах, весной, на лицевой кирпичной кладке, могут появиться белые разводы (высолы). Поэтому следует строго придерживаться рекомендаций производителя и использовать дозировку антифризов в строгом соответствии с инструкцией.

Выводы: Применение противоморозных добавок обеспечивает непрерывность строительного процесса при любых внешних температурах и гарантирует качество и долгий срок эксплуатации загородного дома. Хотя отрицательные температуры приводят к росту расходов, связанных с более коротким рабочим днем, дополнительных тратах на освещение, необходимости обогрева рабочих и конструкций и т.д., зимой немного снижаются цены на строительные материалы, услуги строителей, аренду техники. Стоимость добавок в общей смете на строительство дома невелика. Поэтому, при грамотном подходе, можно привести к общему знаменателю цену на строительство зимой и цену на строительство летом.

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.

Важно!

Для зимнего бетонирования рекомендуется использование портландцементов и высокомарочных быстротвердеющих цементов.

Метод «термоса»

Технологическая сущность метода «термоса» заключается в том, что имеющая положительную температуру (обычно в пределах 15… 30°С) бетонная смесь укладывается в утепленную опалубку. В результате этого бетон конструкции набирает заданную прочность за счет начального теплосодержания и экзотермического тепловыделения цемента за время остывания до 0°С.

В процессе твердений бетона выделяется экзотермическая теплота, количественно зависящая от вида применяемого цемента и температуры выдерживания.

Наибольшим экзотермическим тепловыделением обладают высокомарочные и быстротвердеющие портландцементы. Экзотермия бетона обеспечивает существенный вклад в теплосодержание конструкции, выдерживаемой методом «термоса».

Поэтому при применении метода «термоса» рекомендуется применять бетонную смесь на высокоэкзотермичных портландских и быстротвердеющих цементах, укладывать с повышенной начальной температурой и тщательно утеплять.

Бетонирование методом «Термос с добавками-ускорителями»

Некоторые химические вещества (хлористый кальций СаСl, углекислый калий — поташ К2СО3, нитрат натрия NaNO3 и др.), введенные в бетон внезначительных количествах (до 2% от массы цемента), оказывают следу ющее действие на процесс твердения: эти добавки ускоряют процесс твердения в начальный период выдерживания бетона. Так, бетон с добавкой 2%-ного хлористого кальция от массы цемента уже на третий день достигает прочности, в 1,6 раза большей, чем бетон того же состава, но без добавки. Введение в бетон добавок-ускорителей, являющихся одновременно и противоморозными добавками, в указанных количествах понижает температуру замерзания до -3°С, увеличивая тем самым продолжительность остывания бетона, что также способствует приобретению бетоном большей прочности.

Бетоны с добавками-ускорителями готовят на подогретых заполнителях и горячей воде. При этом температура бетонной смеси на выходе из смесителя колеблется в пределах 25…35°С, снижаясь к моменту укладки до 20°С. Такие бетоны применяют при температуре наружного воздуха -15… -20°С. Укладывают их в утепленную опалубку и закрывают слоем теплоизоляции. Твердение бетона происходит в результате термосного выдерживания в сочетании с положительным воздействием химических добавок. Этот способ является простым и достаточно экономичным, позволяет применять метод «термоса» для конструкций с Мп

Бетонирование «Горячий термос»

Заключается в кратковременном разогреве бетонной смеси до температуры 60… 80°С, уплотнении ее в горячем состоянии и термосном выдерживании или с дополнительным обогревом.

В условиях строительной площадки разогрев бетонной смеси осуществляют, как правило, электрическим током. Для этого порцию бетонной смеси с помощью электродов включают в электрическую цепь переменного тока в качестве сопротивления.

Таким образом, как выделяемая мощность, так и количество выделяемой за промежуток времени теплоты зависят от подводимого к электродам напряжения (прямая пропорциональность) и омическогосопротивления профеваемой бетонной смеси (обратная пропорциональность).

В свою очередь, омическое сопротивление является функцией геометрических параметров плоских электродов, расстояния между электродами и удельного омического сопротивления бетонной смеси.

Электроразофев бетонной смеси осуществляют при напряжении тока 380 и реже 220 В. Для организации электроразофева на строительной площадке оборудуют пост с трансформатором (напряжение на низкой стороне 380 или 220 В), пультом управления и распределительным щитом.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляют в основном в бадьях или в кузовах автосамосвалов.

В первом случае приготовленную смесь (на бетонном заводе), имеющую температуру 5…15°С, доставляют автосамосвалами на строительную площадку, выгружают в электробадьи, разогревают до 70… 80°С и укладывают в конструкцию. Чаще всего применяют обычные бадьи (туфельки) с тремя электродами из стали толщиной 5 мм, к которым с помощью кабельных разъемов подключают провода (или жилы кабелей) питающей сети. Для равномерного распределения бетонной смеси между электродами при загрузке бадьи и лучшей выгрузке разогретой смеси в конструкцию на корпусе бадьи установлен вибратор.

Во втором случае приготовленную на бетонном заводе смесь доставляют на строительную площадку в кузове автосамосвала. Автосамосвал въезжает на пост разогрева и останавливается под рамой с электродами. При работающем вибраторе электроды опускают в бетонную смесь и подают напряжение. Разогрев ведут в течение 10… 15 мин до температуры смеси на быстротвердеющих портландцементах 60°С, на портландцементах 70°С, на шлакопортландцементах 80°С.

Для разогрева смеси до столь высоких температур за короткий промежуток времени требуются большие электрические мощности. Так, для разогрева 1 м смеси до 60°С за 15 мин требуется 240 кВт, а за 10 мин — 360 кВт установленной мощности.

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.

Важно!

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:

1. теплый бетон;
2. холодный бетон.

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.

Достоинства метода:

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.

Особенности заливки бетона при разных погодных условиях

Заливка бетона в жаркую погоду

Заливка бетона в палящий зной станет настоящим испытанием для тех, кто любит медлить.

Настоящим испытанием станет заливка бетона в палящий зной

Пол быстро затвердевает, поэтому необходимо придерживаться определённых правил:

• обязательное использование гидроизоляции. Даже если она не требуется в силу погодных условий, её наличие не позволит влаге просачиваться в грунт;
• большее количество сотрудников увеличит скорость выполнения работы и обеспечит качественное покрытие поверхности;
• отделка плиты двумя способами – с алюминиевой тёркой и стальным предметом, обеспечит качественное покрытие;
• чтобы получить немного дополнительного времени на выполнение работы, следует использовать более влажную смесь;
• следует приступать к увлажнению плиты сразу после того, как затвердела обработанная поверхность.

Работа в прохладное время года

При работе в морозную погоду бетон твердеет медленно. Когда плита будет уложена, нужно выждать не менее часа, прежде чем приступить к ручной затирке.

В силу того, что выполнение этого этапа требует большей скорости, чем те же самые действия в жаркий день, то необходимо следовать некоторым советам:

• не стоит увлажнять бетон больше, чем необходимо;
• если погодные условия не требуют использования полиэтиленовой гидроизоляции, стоит дать возможность влаге выйти в грунт. Это ускорит затвердевание бетона;
• следует заполнять участок смесью как можно раньше, это обеспечит более быструю готовность работы, так как днём температура воздуха более высокая, соответственно, смесь застывает быстрее.

Медленно твердеет бетон при работе в морозную погоду

Заливка бетона в холодную погоду

Заливка бетона при отрицательных температурах требует создания особых условий. Раствор не должен замерзать, иначе тонко отшлифованная поверхность плиты станет кашеобразной.

Чтобы обеспечить наиболее качественное покрытие при выполнении работ в холодную погоду, требуется запомнить некоторые особенности:

• следует попросить поставщика, чтобы он смешивал раствор тёплой водой в те дни, когда температура ниже точки замерзания. Это помогает избежать проблем при транспортировке смеси;
• добавление в состав смеси негашёной извести ускоряет первоначальное затвердевание бетона и позволит более стойко сопротивляться разрушающим факторам при оттаивании или замораживании. Количество извести обычно составляет 0,5 – 2% от массы смеси;
• важно помнить о том, что использование большого количества смеси также проблематично, как и работа в жаркую погоду. Добавление извести делает состав агрессивным по отношению к стали, этот компонент нельзя использовать при работе с бетоном, усиленном стальными конструкциями;
• следует убедиться в том, что подушка из щебня не замёрзла;
• необходимо обеспечить дополнительный обогрев здания, в котором ведутся работы;
• покрыть готовую плиту полиэтиленом и накрыть слоем сена или соломы, толщиной более 100 мм, чтобы обеспечить теплоизоляцию.

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.

Технология теплой укладки

Нагревание уложенного массива, близлежащей зоны внешними источниками тепла в период набора монолитом критической плотности называют теплым бетонированием. За счет подогрева массы до 50 0 С происходит быстрый набор жесткости и прочности монолита. Нагревание можно обеспечить, используя электрическую энергию. Бетонное тесто нагревают не выше 70 градусов. Подобные условия обеспечивают быстрое твердение монолита.

Применяют:

• Электродный подогрев через опалубку, когда тепло выделяется при прохождении тока сквозь бетонную толщу.
• Инфракрасным нагревом воздействуют на арматуру и специальный укрывной материал, прогревающих массив.
• Используют разложенные на поверхности залитой массы сетки из проводов, выделяющие тепло при прохождении электричества.
• Индукционный метод, когда тепло от индуктора передается в монолит через арматуру.

Все перечисленные способы энергозатратны, что негативно влияют на стоимость строительства.

Применение тепловых пушек

Шатровой обогрев выполняют подачей разогретого воздуха или пара под герметичный купол, установленный над бетонным пирогом. Испытанное оборудование – тепловые пушки. Шатер представляет тент из ПВХ материала. Пушки устанавливаются внутри, на временный каркас. Для набора критической плотности с применением тепловых пушек требуется до 3 суток.

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.

Важно!

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.

Способы искусственного нагрева и прогрева бетона

Сущность этого метода заключается в создании и дальнейшем поддержании температуры смеси при максимально допустимой величине, пока бетон не наберет требуемую прочность. Этот способ применяется в случаях, когда метода «термоса» оказывается недостаточно.
Существует несколько вариантов достижения требуемого результата:

• Электродный
  Физический смысл электродного прогрева аналогичен вышеописанному методу электродного разогрева смеси. В данном случае используется теплота, которая выделяется смесью при пропускании через нее электрического тока. Для проведения электротока к бетону применяют электроды нескольких типов: пластинчатые, струнные, полосовые, стержневые. Наиболее эффективными являются пластинчатые электроды, изготавливаемые из кровельной стали. Пластины нашивают на поверхность опалубки, непосредственно соприкасающуюся с бетоном, и подключают к разноименным фазам сети. Между противолежащими электродами происходит токообмен, в результате чего осуществляется нагрев всей бетонной конструкции.

• Кондуктивный (контактный)
  Сущность контактного или кондуктивного нагрева заключается в использовании тепла, выделяемого в проводнике во время прохождения по нему электротока. Контактным способом теплота передается всем поверхностям бетонного элемента. От поверхностей тепло распространяется по всей конструкции. Для контактного нагрева бетона используют термоактивные гибкие покрытия или термоактивные опалубки.

• Инфракрасный
  Способ инфракрасного нагрева основан на способности инфракрасных лучей при их поглощении телом трансформироваться в тепловую энергию. Теплота от излучателя к нагреваемому телу осуществляется моментально без использования переносчика тепла. В качестве генераторов инфракрасных волн используют кварцевые и трубчатые металлические излучатели. Инфракрасный нагрев применяется для отогрева арматуры, промороженных бетонных поверхностей, тепловой защиты уложенной бетонной смеси.

• Индукционный
  При индукционном нагреве используется теплота, которая выделяется в стальной опалубке или арматурных деталях и изделиях, расположенных в электромагнитном поле катушки-индуктора. Этот метод применяется с целью отогрева ранее выполненных бетонных конструкций при любой температуре окружающей среды и в любой опалубке.

Чтобы ускорить процесс распалубки и дальнейшего нагружения конструкции в холодный период времени целесообразно использовать класс бетона на порядок выше, для быстрого набора нормируемой прочности.
Соблюдение рекомендаций по зимнему бетонированию позволит избежать утраты прочностных характеристик бетонных и железобетонных конструкций, выполненных при пониженных температурах наружного воздуха.

Заливка армопояса при минусовой температуре

Армировочный пояс предназначен для равномерного распределения нагрузки от верхних рядов кладки на нижние. Он как бы связывает все строение в единое целое. что значительно повышает его общую прочность и долговечность. Армопояс выполняется с уложенных по периметру стальных прутьев, которые обязательно сваривают между собой в единую конструкцию.

При строительстве строения из газосиликатных блоков, армированный пояс особо актуален. Такие блоки быстро трескаются при малейших подвижках почвы, при усадках основания. При устройстве крыши на таких блоках, также необходим армопояс, так как крепить брус к блокам нельзя — они могут потрескаться. Во избежание деформации стен и здания в целом, сварной армопояс просто необходим. Его сваривают в цельную конструкцию, укладывают поверх кладки и заливают бетоном. С обеих сторон его заделывают раствором, чтобы не нарушать теплоизоляцию стен. Бетонирование пояса допускается в холодною пору года только с применением вышеперечисленных методов.

Работа с бетонной смесью при низких температурах допускается в случаях, когда нет другого выхода, потому, что оптимальной температурой затвердевания массы является от +5 градусов до 25.

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.