Есть ли плюсы у зимних бетонных работ

Повышение температуры бетонной смеси выше 30⁰С ничего хорошего бетону не несет. Цемент активируется значительно быстрее, реакция гидратации ускоряется, и тем выделяет еще больше тепла. Слишком сильный нагрев бетона при этом является избыточным – начинается сначала резкое расширение вместе с фиксацией цементного камня и крупного заполнителя.

Внутренние напряжения могут привести к деформациям бетона. Сверху бетон нагрет значительно сильнее, и избыточные остаточные напряжения у поверхности вызывают появление усадочных трещин. Время появления усадочных трещин – наступает примерно через 40-60 минут с момента заливки смеси в опалубку и продолжаться может от 3 до 18 часов.

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.

Иногда возникают ситуации, когда изготовление фундамента в зимнее время будет лучшим вариантом. Для этого могут быть разные причины:

  1. Изготовление фундамента в зимнее времяОсобенности почвы местности. Если грунт сыпучий, лучше возводить фундамент в мёрзлой почве для сохранения нужной формы котлована.
  2. Климатические условия региона в летнее время не позволяют проводить строительные работы.
  3. К стройке в зимнее время прибегают с целью экономии средств. В этот период цены на строительные материалы снижаются.
  4. Строительные фирмы снижают стоимость услуг, так как резко падает спрос на их деятельность в зимнее время.

Твердение бетонной массы зимой

Приведем таблицу для отображения относительной прочности бетона (за единицу принята прочность 28-дневного бетона, твердеющего при 15 гр. С) в разные сроки твердения при различных температурах

Срок твердения бетона, сут 5 ⁰С 10 ⁰С 15 ⁰С 25 ⁰С 35 ⁰С
3 0,15 0,2 0,3 0,37 0,45
5 0,25 0,32 0,45 0,54 0,6
7 0,35 0,44 0,6 0,7 0,72
10 0,45 0,52 0,7 0,77 0,77
15 0,55 0,65 0,8 0,85 0,85
28 0,8 0,92 1 1,05

Температурный режим воздуха

Для индивидуальных строителей, еще не набравшихся опыта, можно привести такое правило:Если ожидается среднесуточная температура ниже 5⁰С на ближайшие 28 суток, заливать фундамент не рекомендуется.

Оставлять малозаглубленный и незаглубленный фундамент на зиму без нагрузки недопустимо. Если это все же произошло, нужно хорошо утеплить сам фундамент и грунт возле него любой насыпной теплоизоляцией – керамзитом, шлаком, или минватой, любым способом уменьшить промерзание грунта возле фундамента. Все арматурные выпуски из фундамента также нужно утеплять, на всю высоту.

Бывают случаи, когда бетонировать нужно именно зимой – это может быть связано с ценами на материалы, невозможностью доставки в теплое время года, или же с особенностями грунтов основания. Методы и технология зимнего бетонирования и прогрева бетона – долгая отдельная тема.

В какое время года не проводилась бы заливка фундамента, раствор готовят из цемента и щебня средней величины с добавлением пластификаторов. С добавками бетон приобретает прочность, улучшаются его состояние и влагостойкость. Пластификаторы повышают устойчивость раствора к морозам, поэтому их часто применяют, изготавливая фундамент при низких температурах воздуха.

Минимальная температура застывания бетона составляет не ниже 5 °C. Это крайний показатель для качественного созревания. Но и жаркая погода не особо подходит для строительных работ. Оптимальный температурный режим — от 15 до 20 °C. Соблюдая такие условия, можно создать без дополнительных затрат и технологий прочное основание под возведение здания.

Необходимо знать, при какой температуре застывает бетон. Нормальной температурой воздуха для его затвердения специалисты считают от 15 до 20 °C. Период застывания фундамента длится около 30 дней. Если температура ниже нормы, твердение бетона происходит медленнее — он достигнет нужной прочности примерно через 60 дней.

Существуют методы, с помощью которых твердение бетона при низких температурах можно довести до состояния критической прочности к моменту его замерзания. По действию они делятся на три вида:

  • обеспечивается внешний уход за залитым в опалубку раствором до степени критической прочности;
  • с помощью электроподогрева повышается температура бетонной массы до момента максимального твердения;
  • введение в раствор модификаторов, ускоряющих процесс застывания.

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

Предлагаем ознакомиться:  Жидкое стекло и шамотная глина

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

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

Особенности зимнего бетонирования

Температурный режим заливки бетона

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.

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.

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.

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.

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.

Температурный режим заливки бетона

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.

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.

Предлагаем ознакомиться:  Вибратор для укладки бетона || Вибратор для укладки бетона

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.

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.

Температурный режим заливки бетона

Применение солей может привести к коррозии арматуры и появлению высолов на готовом бетоне. Оптимальный вариант – использование комплексных противоморозных добавок и пластификаторов.

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

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

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

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

Разогрев смеси при приготовлении

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

Оптимальная температура для заливки фундамента

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

Барабанная сушилка для щебня и песка

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

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

  • Понижающие точку замерзания воды в растворе.

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

  • Увеличивающие скорость твердения.

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

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

Поташ – популярная добавка для зимнего бетонирования.

Специалисты утверждают, что не стоит в зимнее время заливать фундамент без использования в растворе специальных присадок. Считается, что подобные добавки решают все проблемы, так как этот способ наиболее прост для бетонирования при минусовой температуре, особенно – ночью.

Как уверяют застройщики, используя добавки, можно залить фундамент в минусовую температуру, не организуя подогрев. Но если работать комплексно, то за счет обогрева вы снизите денежные затраты.

Если минимальная температура для заливки фундамента вызывает у вас сомнения, воспользуйтесь одним из видов добавок:

  • веществами и соединениями, снижающими точку промерзания воды. С их помощью достигается нормальное застывание при отрицательном температурном режиме. В подобную группу входят поташ, кальциевый и натриевый хлориды, натриевый нитрит, сочетания таких компонентов и подобные им вещества. Тип добавки определяется с учетом того, до какой минусовой температуры разрешается выполнять бетонирование;
  • компонентами и соединениями, ускоряющими твердение. Среди них выделяют патош, модификаторные добавки на кальциевом хлориде и мочевине и т. п.

Присадки вводятся в количестве двух – десяти процентов от веса цементного материала. Объем их подбирается с ориентированием на температурный режим, необходимый для затвердевания искусственного камня.

При какой температуре зимой следует добавлять присадки? Строители используют их при минусовой температуре до 25 градусов. Но частным застройщикам не следует прибегать к подобным экспериментам, так как в реальности такие добавки используются лишь при первых ночных заморозках либо с наступлением весны, когда фундамент необходим к конкретному периоду, а других вариантов для его устройства не существует.

Предлагаем ознакомиться:  Как выставить маяки для заливки пола

Осуществляя способ бетонирования с использованием добавок, заливку раствора зимой производят без прогрева. Добавки применяются в холодную пору и делятся на два вида:

  1. Добавки в раствор бетонаВещества, которые понижают точку замерзания воды в бетонном растворе: поташ, хлориды кальция, натрия, нитрит натрия и их сочетания. Они обеспечивают довольно хорошее твердение при отрицательных температурах. Разновидность добавки подбирается согласно требованиям к температуре затвердения раствора.
  2. Компоненты, которые ускоряют период твердения. Это модификаторы. К ним относятся поташ и содержащие в своём составе смеси хлорида кальция с мочевиной или нитритом кальция.

Объем химических соединений, вводимых в раствор, составляет от 2 до 10% от веса цементного порошка. Количество их определяют согласно ожидаемой температуры твердения бетона. С использованием противоморозных добавок возможно проведение бетонирования и при -25 °C. Но такие эксперименты не рекомендуется делать частным строителям.

Единственным достоинством возведения фундамента в зимние месяцы является то, что уже ранней весной можно будет начать строительные, а затем отделочные работы и продолжить их до конца осени.

Утепление опалубки после заливки

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

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

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.

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.

Электроподогрев уложенного бетона

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

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

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

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

Внутренний прогрев бетона кабелем

Преимущества зимнего бетонирования

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

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

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