Твердение бетонной массы зимой

При схватывании в реакции участвуют алюминаты (С3А). В результате образуются иглообразные кристаллы, которые связываются между собой. Спустя 6 — 10 часов из этих кристаллов образуется подобие скелета.

С этого момента начинается твердение бетона. Здесь уже вступают в реакцию с водой клинкерные минералы (C3S и C2S) и начинает формироваться силикатная структура. В результате этой реакции образуются мелкие кристаллы, которые объединяются в мелкопористую структуру, что по сути и является бетоном.

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.

Гидратация цемента

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.

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.

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.

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

Цемент при какой температуре работать

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.

Подготовка к заливке фундамента

Иногда строительство капитальных сооружений, особенно частных, происходит без учёта времени года. Это может быть оправданным решением, но сложностей окажется немало уже на стадии подготовительных работ. Они состоят из нескольких этапов:

  1. Подготовка к заливке фундаментаПлощадь, предназначенная под фундамент, должна быть очищена от верхнего слоя почвы и размечена в соответствии с проектом. При морозной погоде это будет довольно трудоёмкой задачей.
  2. Далее нужно произвести разметку ширины траншеи под фундамент. Глубина её определяется глубиной промерзания грунта, этажностью возводимого сооружения, материалом, который будет использоваться при строительстве. Землеройная техника не всегда применима, так как стенки траншеи должны быть узкими, глубокими и ровными.
  3. Для гидроизоляции и укрепления дно котлована трамбуется песком (слоем в 90—150 мм), затем щебнем. Обычно зимой этот строительный материал находится в подмёрзшем состоянии. Есть вероятность того, что с потеплением утрамбованный слой потеряет нужную плотность, а это может отразиться на прочности будущей постройки.
  4. Следующий этап работ — установка опалубки. Используются для этого доски или деревянные щиты, а для гидроизоляции — плотная полиэтиленовая плёнка. Сильный мороз влияет на эластичность плёнки. Она становится ломкой, на ней возможно появление прорех, что нарушает гидроизоляцию фундамента.
  5. Дальше изготавливается армированная конструкция, которую можно сварить или скрутить при помощи стальной проволоки. Толщина используемой арматуры составляет от 8 до 18 мм. Одно из свойств стали — сужаться или расширяться при перепадах температуры, поэтому сваренный арматурный каркас на сильном морозе при повышении температуры будет менять свои размеры, что отразится на прочности фундамента.

Влияние температуры на твердение бетона

Скорость течения гидратации сильно зависит от температуры. Снижение температуры с 20С до 5С увеличивает время твердения бетона до 5 раз. Но особенно резко замедляется реакция при дальнейшем снижении до 0С. А при отрицательной температуре гидратация прекращается, т.к. вода замерзает. Как известно, вода при замерзании расширяется.

Это приводит к увеличению давления внутри бетонной смеси и разрушению сформировавшихся связей кристаллов. Как следствие происходит разрушение структуры бетона. Также образовавшийся лёд обволакивает крупные элементы заполнителей смеси (щебень, арматуру), разрушая их связи между цементным тестом. Это приводит к ухудшению монолитности конструкции.

При оттаивании воды процесс твердения возобновляется, но уже при деформированной структуре бетона. Что может привести не только к отслоению арматуры и больших элементов заполнителя бетонной смеси, но и к трещинам. Естественно, прочность такой бетонной конструкции будет гораздо меньше расчетной.

Следует заметить, что чем раньше бетон подвергся замораживанию, тем меньше будет его прочность.

Бетон представляет собой смесь из наполнителей – песка и щебня, скрепленных между собой застывшим цементным молочком. При реакции с водой происходит его гидратация, затем он затвердевает с одновременным испарением воды. Критическая прочность при нормальной температуре набирается в течение одних или полутора суток, в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Оптимальной для протекания реакции является температура около 20⁰С, раствор набирает расчетную прочность в течение 28 суток. Чтобы в первые дни вода не улетучивалась слишком быстро, бетон покрывают гидроизоляцией.

При 5⁰С застывание состава замедляется в 2 раза, а при нулевой температуре гидратация прекращается. Если до этого критическая прочность бетона набрана, с ним ничего не случится, он наберет прочность после потепления. Если же до замерзания набор критической прочности не произошел, материал не наберет нужных показателей, и будет крошиться после размораживания. В этом случае заливать любую марку бетона при минусовой температуре нельзя.

Предлагаем ознакомиться:  Как вставить провод в розетку

Методики бетонирования в зимних условиях

На большей части территорий нашей страны холодная или прохладная температура сохраняется на протяжении более половины года. Если учесть, что при бетонных работах «зима» начинается с понижения температуры до 5oC, то «окно» для проведения работ с бетоном очень небольшое. Однако его можно расширить, причем значительно, за счет использования различных средств. Это так называемые технологии зимней заливки бетона.

Цемент при какой температуре работать

Содержание статьи

При нормальном течении процесса отвердевания бетона, влага служит «склеивающим» элементом для частиц цемента. При ее переходе в твердое состояние все процессы останавливаются.

Но это — не единственная проблема. Известно, что при замерзании объем воды увеличивается примерно на 9%. В результате внутри массы бетона образуется повышенное давление.  Если зерна цемента до этого момента еще не набрали некоторого уровня прочности, они под воздействием давления, разрушаются. После рамерзания они уже не обретут свои свойства в полной мере и бетон не будет достаточно крепким.

Чтобы зимний бетон был крепким, необходимр создать условия или присадки для его вызревания

В зимней заливке армируемых фундаментов есть еще один неблагоприятный момент. Сталь — отличный проводник тепла, и она способствует отводу тепла из толщи бетона. Обладая хорошими теплопроводными свойствами, прутки быстро остывают. Вокруг них вода замерзает в первую очередь. Лед оттесняет частицы бетона, на их место приходит пока не замерзшая вода из еще теплых слоев.

Их всех этих процессов следует, что чем меньше воды в несвязном состоянии будет находиться к моменту замерзания, тем меньше будут потери прочности. Путем различных экспериментов и расчетов были определены граничные значения прочности, при которых бетон можно замораживать. Называются  они точкой критической прочности.

Критическая прочность бетона в зависимости от его марки

Для железобетонов с ненапрягаемой арматурой (тип, который используется в частном домостроении)  она составляет 50%, для фундаментов, которые будут подвергаться попеременной разморозке/заморозке (бани и дачные домики без отопления) — 70%. После достижения этой точки фундамент можно заморозить. После оттаивания все процессы в нем возобновятся. Потери прочности при этом составляют не более 6%.

Скорость процесса твердения зависит от температуры раствора. При ее повышении активность воды значительно возрастает, скорость набора прочности повышается. Потому при проведении бетонных работ зимой или при температурах ниже 5oC, важно создать и поддержать требуемый уровень нагрева. Оптимальная температура вызревания раствора составляет от 20oC до 30oC. Для этого есть несколько способов:

  • раствор делать подогретым;
  • опалубку утеплить;
  • использовать присадки и добавки, которые ускоряют твердение и/или понижают точку заморозки воды;
  • подогревать уже залитую бетонную массу.

Все эти методы неплохо работают. Их используют по одиночке или в комплексе.

Заливка в зимнее время проводится подогретым раствором

Прежде всего, необходимо правильно выбрать цемент для зимнего бетонирования фундамента. Известно, что во время твердения бетона происходят реакции, при которых теплота выделяется. Для зимы  — отличная особенность. При этом большее количество тепла выделяют быстротвердеющие портландцементы и составы высоких марок. Потому для замеса при низких или минусовых температурах имеет смысл купить именно их.

Только это позволит вам залить фундамент ленточный или плитный фундамент при плюсовых температурах днем, и незначительных заморозках по ночам. Но при этом, потребуется замес делать теплым (читайте ниже), а также после заливки фундамент нужно будет опалубку теплоизолировать: покрыть матами, соломой и т.д.

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.

Главным условием правильной заливки бетона при отрицательных температурах является сохранение теплоты, достаточной для обеспечения набора прочности. Популярные способы укладки строительных растворов зимой:

  • Предварительный прогрев изготавливаемой смеси;
  • Устройство надежной теплоизоляции и уход за раствором;
  • Электроподогрев залитого в опалубку бетона;
  • Добавка специальных присадок, снижающих температуру замерзания воды и ускоряющих затвердевание.

Таким образом, бетонировать на улице зимой можно без потери показателей прочности, но для этого нужно придерживаться выбранных методик. По затратам использование тепловых пушек является самым нерентабельным вариантом, наиболее дешевой методикой является добавка присадок. Электроподогрев и устройство теплоизоляции представляют собой промежуточные варианты.

Чтобы залить бетон в минусовую температуру, компоненты подогревают. Наполнители нагреваются до 55-60⁰С, а воду подают в раствор при 90⁰С. Цемент перед добавлением разогревается до комнатных температур, иначе он теряет скрепляющие свойства. Перед укладкой температура раствора не должна быть ниже 35⁰С.

При перемешивании требуется использовать бетономешалку, в которую подается сначала нагретая вода, затем наполнители, и только потом цемент. При заливке такой смеси, тепловой энергии монолита хватает, чтобы набрать критическую прочность, с учетом того, что при гидратации цемента выделяется дополнительное тепло.

При очень низких температурах нагретая смесь требует дополнительного утепления или подогрева. Экономически более целесообразно утепление, при помощи недорогих теплоизолирующих материалов, не требующих дополнительных источников энергии. На бетонированной поверхности выстилают сено или солому, используют старые тряпки, торф, пленку или теплоизолирующие покрывала. Иногда устраиваются так называемые «тепляки» схожие с теплицами.

Если бетонировать при температурах ниже -5⁰С, потребуется дополнительный подогрев. Для этого используются следующие технологии:

  • Обогрев тепловыми пушками или печами под тепляками. Это затратный метод, требующий постоянного дополнительного увлажнения. Подходит для площадок, к которым не проведено электричество.
  • Применение термоматов, работающих от электричества. Они выкладываются на поверхность залитого бетона и подключаются к источнику тока. Требуют большой объем электроэнергии.
    Инфракрасные излучатели устанавливаются над залитой поверхностью или вокруг опалубки, интенсивность и направление нагрева регулируется отражателями. Подходит для вертикальных и малодоступных конструкций.
  • Для прогрева бетонированной площади применяют специальные кабеля или электроды, по которым пропускают электрический ток. Методика удобна при использовании, но требует больших объемов электроэнергии. Установка системы электродов требует больше затрат, поскольку при высыхании сопротивление раствора, который сам является проводником, возрастает.

Введение добавок

Улучшение характеристик раствора специальными присадками, это самый удобный и экономный метод заливки раствора зимой. Применяя его совместно с обогревом, можно ускорить выполнение работ и повысить качество бетона. Различают два основных типа присадок для заливки бетоного раствора зимой:

  1. Составы, уменьшающие температуру замерзания воды. Раствор застывает довольно долго, но вода не кристаллизуется, поэтому качество бетона не страдает. Для ускорения реакции требуют теплоизоляции. В этом качестве используют соли кальция или натрия и поташ, которые препятствуют кристаллизации воды.
  2. Добавки, увеличивающие скорость затвердевания раствора. Сокращают время, необходимо для набирания бетоном критичной прочности, поэтому вода в прогретой смеси не успевает кристаллизоваться. Применяется нитрит-нитрат кальция, тот же поташ, соли кальция в смеси с мочевиной.

Количество присадок зависит от температурного диапазона, в котором будет производиться заливка бетонной конструкции. От -5 до -10⁰С добавляют до 5-8% от массы цемента. Со снижением температуры до -15⁰С концентрацию увеличивают до 10% по массе от добавленного цемента, а до -25⁰С нужно добавлять не менее 15% добавок.

Использование противоморозных добавок

Ещё одним способом зимнего бетонирования является использование химических ускорителей твердения и противоморозных добавок. К ним относятся хлористые соли, нитрит натрия, карбонат кальция и др. Эти добавки понижают температуру замерзания воды и ускоряют гидратацию цемента. Их использование позволяет обойтись без прогрева бетона. Некоторые добавки повышают морозостойкость бетона, тем самым гидратация происходит даже при -20С.

Использование присадок обладает рядом недостатков. Их наличие в смеси пагубно сказывается на арматуре, начинается процесс коррозии. Поэтому использовать их можно только в неармированной конструкции. Также, при использовании противоморозных добавок, в зимний период, бетон наберёт прочность не более 30%.

Промышленное строительство не прекращается в холодное время года, но затвердевание бетона при отрицательных температурах проблематично. Кристаллизация воды приводит к снижению прочности, что негативно сказывается на качестве конструкций. Решить проблему поможет применение противоморозных добавок в бетон, широкий выбор которых сегодня предлагает промышленность.

Принцип действия

Использование противоморозных добавок позволяет заливать строительные растворы при температурах до -50ºС. Они представляют собой жидкие или порошкообразные составы, добавляющиеся в смесь. Важно знать, что присадки к бетону, добавляемые при морозе, обеспечивают твердение всего на 30%. Окончательное отвердевание происходит после размораживания монолита.

Существует несколько типов противоморозных добавок, отличающихся по принципу действия:

  • Составы, понижающие температуру замерзания жидкости, в результате процесс гидратации цемента продолжается, схватывание идет по стандартному механизму;
  • Присадки на основе сульфатов ускоряют уплотнение бетона, при этом выделяется избыточное тепло, повышающее скорость гидратации цемента;
  • Комплексные добавки повышают растворимость и активность цементного молочка, при этом соединения, появляющиеся в результате реакции с водой, снижают температуру ее кристаллизации.
Предлагаем ознакомиться:  Как выровнять пол фанерой: деревянный и бетонный

Разновидности

Существуют различные антиморозные добавки, каждая из которых имеет свой механизм воздействия. Популярная присадка – карбонат натрия, иначе именуемый поташ. Это порошкообразный кристаллический состав, ускоряющий затвердевание бетонной смеси. Применение присадки такого типа снижает технические характеристики материала, в том числе прочность. Чтобы уменьшить этот эффект в поташ добавляют тетраборат натрия.

Тетраборат натрия комплексное вещество, состоящее из солей натрия и кальция, с добавкой аммония. Это дополнительная противозамерзающая присадка, применяемая с карбонатом натрия. Без нее конструкция может потерять до 30% прочности после оттаивания и полного отвердевания.

Нитрит натрия – эффективная противоморозная добавка, снижающая температуру кристаллизации воды, ускоряет затвердевание состава, обладает антикоррозионным действием. Его применение опасно, поскольку порошок нитрита натрия – пожароопасное, взрывоопасное, токсичное вещество. Применяется при морозах до -25ºС.

Формиат натрия – противоморозная добавка для бетона, снижающая температуру кристаллизации воды и ускоряющая гидратацию цемента. Добавляется в пропорции не более 6% от общей массы бетона. Для улучшения пластификации в присадку добавляется лигносульфонат нафталина.

Мочевина – ПМД, продлевает жидкую фазу воды, практически не влияет на скорость схватывания.

Хлориды кальция и натрия, аммиачная вода снижают температуру замерзания, но обладают повышенным коррозионным воздействием. Они сильно влияют на металлические элементы, поэтому не рекомендуются для использования в железобетонных изделиях.

Как использовать

Выбор присадки и способ ее применения зависит от условия и материала, куда она будет введена. Любые добавки в бетон, применяемые при минусовых температурах вводятся в раствор с водой, по инструкции от производителя. После тщательного перемешивания рекомендуется подождать некоторое время, чтобы этот компонент диффундировал в составе.

Согласно СП 70.13330.2012 для достижения составом нужной прочности, важно, чтобы до того момента, когда температура состава достигла отметки, на которую рассчитана присадка, он набрал не более 20% от запланированной прочности.

Расход противоморозной добавки на 1 кубический метр материала зависит от среднесуточной температуры окружающего воздуха. До -5 градусов рекомендовано добавлять до 2% присадки от массы раствора, до -10 градусов этот показатель возрастает до 3%, до -15 градусов не более 4%. При сильных морозах расчет производится индивидуально по каждому типу. Скорость затвердевания раствора снижается, а максимальная прочность достигается после окончания морозов.

При добавках пластификаторов и ПМД, необходимо соблюдать определенные правила работы. Рекомендованный диапазон заливаемого раствора – в пределах от 15 до 25ºС. Для растворения присадок требуется определенное количество воды, которая должна быть подогрета, это обеспечивает полное растворение веществ.

Главным преимуществом бетона с противоморозными добавками является возможность выполнения работ круглый год. Подобранные в правильной пропорции, они улучшают адгезию компонентов, повышая качество раствора. У них есть и другие плюсы:

  • повышение срока эксплуатации за счет уплотнения бетона;
  • повышают пластичность смесей, облегчая работу с ними;
  • повышается морозоустойчивость готового бетона, что важно для элементов несущих конструкций;
  • применение ПМД – самый дешевый способ заливки при отрицательных температурах;
  • применение добавок уменьшает усадку при застывании, сохраняя целостность конструкции;
  • противоморозные добавки заполняют поры бетона, тем самым существенно повышая его водонепроницаемость;
  • некоторые составы существенно повышают коррозионную устойчивость монолита, продлевая срок службы конструкций, зданий и сооружений в разы.

Использование противоморозных добавок имеет и свои недостатки. При неправильном применении снижаются прочностные характеристики бетона, поэтому при работе необходимо строго придерживаться инструкций. Некоторые присадки являются пожароопасными и ядовитыми, что необходимо учитывать при работе с ними. Даже с добавками, при морозах скорость твердения будет относительно низкой. Чтобы достигнуть нужной прочности при укладке зимой требуется большее количество цемента, что удорожает строительство.

В частном строительстве, если не удалось провести все работы в теплое время года, приходится продолжать в зимний период. Поэтому допускается приготовление противоморозных добавок для бетона своими руками в домашних условиях. Для этого понадобится только поваренная соль или хлорид натрия. Такая присадка снижает температуру замерзания воды и уменьшает время критичного затвердевания смеси.

Чтобы сделать противоморозную добавку в бетон своими руками, соль растворяется в воде и добавляется в раствор. Концентрация до -5 градусов составляет 2% от массы раствора, до -15 градусов, массовая доля хлорида достигает 4%.

Недостатком этой добавки является коррозионная активность по отношению к металлу, поэтому она не подходит для железобетонных конструкций. Нужно учитывать, что скорость затвердевания раствора при отрицательных температурах будет, в среднем, в 3 раза ниже, чем в обычных условиях.

Существует серьёзное заблуждение, что противоморозные добавки потому и называются «противоморозными», что их надо использовать, когда за окном уже ниже нуля.

Однако, при любой температуре ниже 20°С происходит замедление схватывания, твердения и набора прочности бетона. Для наглядности это показано в таблице на примере бетона класса В25.

Набор прочности бетона В25 (в % в расчетной на 28 сутки)

Температура

1 сутки

7 сутки

28 сутки

20°С

23

75

100

10°С

12

58

85

5°С

9

48

77

0°С

5

35

65

-3°С

3

15

25

Цемент при какой температуре работать

В Европейской части России погодные условия в октябре-ноябре характерны пониженными температурами. Хотя за окном ещё нет 0°С и вода на улице не замерзает, но происходит значительное охлаждение воздуха и строительных конструкций. Ночью бетон аккумулирует холод, который и днем будет негативно влиять на химические процессы твердения бетона и общее качество проводимых строительных работ.

Если строительные работы на открытом воздухе или в не отапливаемых помещениях, не успели выполнить в теплое время года (температура 20°С ±2°С), то с приходом осени их приходится заканчивать, либо использовать противоморозные добавки.

Давайте рассмотрим физические и химические процессы, которые протекают при выполнении бетонных, кладочных и штукатурных работ.

Бетон и цементный раствор в конструкциях должны набрать расчетную прочность, это необходимо для того, чтобы строительные конструкции выдерживали все эксплуатационные нагрузки и обеспечили долговременную безремонтную работу самого сооружения.

Материалы, приготовленные с использованием цемента в процессе укладки или нанесения проходят две фазы: схватывание и твердение.

  1. Фаза схватывания — длится недолго (максимум несколько часов): вода в смеси вступает в реакцию с цементом, материал в своей массе теряет подвижность, структура становится хрупкой, но прочности смесь еще не набрала.
  2. Фаза твердения — продолжается продолжительное время (иногда месяцами), но максимальный расчетный 100% набор прочности достигается на 28 сутки.

Методики бетонирования в зимних условиях

Наряду с холодом бетон боится жары. Если температура окружающего воздуха превышает 35С и влажность менее 50%, то это способствует повышенному испарению воды из бетонной смеси. В результате водноцементный баланс нарушается и процесс гидратации замедляется или вовсе прекращается. Поэтому необходимо применять определённые меры по защите смеси от потери влаги.

Можно понизить температуру свежеприготовленной смеси, если использовать охлаждённую воду, либо разбавить воду льдом. Этот нехитрый способ позволит избежать значительной потери воды при укладке смеси. Но через некоторое время смесь нагреется, поэтому следует позаботиться о дальнейшей герметичности конструкции.

Цемент при какой температуре работать

Необходимо оградить твердеющий бетон от воздействия прямых солнечных лучей. Для этого поверхность бетона укрывают мешковиной или брезентом. Через каждые 3 — 4 часа необходимо производить смачивание поверхности. Причём период увлажнения может достигать 28 суток, т.е. до полного набора прочности.

Одним из способов защиты при дефиците воды является возведение над поверхностью бетонной конструкции воздухонепроницаемого колпака из плёнки ПВХ толщиной не менее 0,2 мм.

Заключение

При 20С бетон набирает прочность за 28 суток. Бетонная смесь, без использования методов нагрева или охлаждения, твердеет при температуре от 5С до 35С. Но время набора проектной прочности будет разным. Чем выше температура смеси, тем быстрее она твердеет. Для заливки бетона выходящего за рамки указанной температуры, необходимо использовать определённые методы.

При отрицательных температурах надо прибегать к методам нагрева на протяжении всего срока набора критической прочности. Необходимо чтобы нагрев смеси был равномерным, без больших перепадов температуры в центре и на периферии. Так же необходимо осуществлять постоянный контроль за температурой.

Если же температура выше 35С, то необходимо принимать меры по охлаждению смеси в момент приготовления, транспортировки и укладки. Это делается для предотвращения потери воды и, как следствие, нарушению водноцементного баланса, что негативно сказывается на прочности бетонной конструкции. После укладки необходимо либо увлажнять бетон, либо обеспечить герметичность конструкции.

Противоморозные добавки в бетон — как использовать при минусовых температурах

Согласно строительным нормам, понятие зимних условий несколько отличается от общепринятых, календарных. В частности холодным временем принято считать условия со среднесуточной температурой около 5ºС и возможностью ночного понижения до 0ºС. Как известно при низких температурах вода кристаллизуется и процессы гидратации в цементно-содержащих составах значительно замедляются или вообще приостанавливаются.

Цемент при какой температуре работать

Но на большей территории нашей страны это время является достаточно продолжительным. Останавливать работу и ждать когда потеплеет нерентабельно. Поэтому с момента появления бетона специалисты ищут решение данной проблемы.

Предлагаем ознакомиться:  Можно ли париться при бронхите без температуры

Фото противоморозной добавки.

До недавнего времени, наиболее распространенным и действенным считался способ предварительного разогрева составляющих раствора до определенной температуры, после чего готовился теплый раствор и заливался.

Температура монолита поддерживалась искусственным путем до набора прочности не менее 50%.

Схема парогенератора для прогрева бетона.

  • Но с каждым годом цена на энергоносители растет, и такие технологии сильно увеличивают себестоимость строительства. Здесь уже не столь важно, чем разогревать бетон — электричеством, паром или иными энергоемкими способами.
  • В середине прошлого века нашим ученым И.А.Кириенко был предложен еще один действенный способ прогрева монолита. Условно его назвали методом «Термоса». Общая инструкция достаточно проста, вокруг ЖБИ создается теплоизолирующее покрывало. В зависимости от температуры окружающей среды бетон мог прогреваться за счет внутренних процессов или энергоносителем извне.
  • В последнее же время наука сделала качественный рывок в создании химически активных добавок, которые позволяют вести работы при круглосуточной минусовой температуре. Безусловно, это очень удобно, присадок существует несколько и о наиболее распространенных мы сейчас побеседуем.

Загрузка в бетономешалку.

Что добавлять в бетон при минусовой температуре, вопрос далеко не праздный. Полностью, на 100% универсального состава не существует.

Выбор зависит от многих факторов, прежде всего от самой температуры.

  • Также большое влияние оказывает размер монолита. Плюс следует учесть предназначение изделия, дело в том, что разные добавки могут менять некоторые физические качества бетона и то, что подойдет для ленточного фундамента в частном доме, может не подойти для возведения моста или крупного наливного цоколя.

Прогрев методом «Термос».

Как использовать

Строительные работы, особенно при сжатых сроках исполнения, зачастую проводятся в крайне неудобных погодных условиях. Заливка фундамента, его срочный ремонт или формирование бетонного пола – то есть любые действия, подразумевающие готовку и укладку бетонной массы, лимитированы довольно узким диапазоном температурных значений окружающей среды.

Точнее, низкие температуры оказывают немалое влияние на течение процессов структурного схватывания, отвердения и набора бетоном полноценной марочной прочности.

Чтобы разобраться в осуществимости заливки бетона при низких и минусовых температурах, рассмотрим разработанные технологии, призванные предупредить потенциально возможные неприятности.

Комплекс физико-химических свойств бетона обуславливает оптимальную температуру работы с ним. Диапазон составляет от 17,3 до 25,8 градуса. Подходящие условия гарантируют набор заявленной марочной прочности схватившегося и отвердевшего раствора приблизительно через 27–29 суток.

Скорость гидратационного процесса в цементе существенно замедлится при снижении температуры менее 17 С и практически полностью останавливается при 5,2 С. Дальнейшее падение до минусовых значений вызовет замерзание воды, содержащейся в растворе с формированием большего по суммарному объёму ледяного вещества.

Когда температура возрастёт, вода начнёт оттаивать и реакция цементной гидратации возобновится с постепенным затвердеванием бетона. Но, последствия предыдущего нарушения структурных связей при заморозке негативно отразится на прочности созданного монолита.

После ряда экспериментальных исследований и специальных расчётов были выявлены критические точки, ограничивающие пределы в которых различные марки бетонных смесей без существенных последствий могли бы замораживаться. Критический уровень прочности, который необходимо набрать бетону для прекращения заметных воздействий на прочностные характеристики возводимой конструкции был зафиксирован на уровне в 50% от показателя марочной прочности.

Что такое гидратация цемента

— подогрев уложенной смеси;

— изготовление раствора из заранее подогретых компонентов;

— холодное бетонирование составом, содержащим дополнительные химические присадки, уменьшающие точку замерзания;

— утепление опалубки.

Каждый способ имеет своё рациональное применение, что определяется исполнением заявленных характеристик прочности, доступностью и наличием энергоресурсов, а также, объёмом возводимого строения. Однако, метеоусловия являются определяющим обстоятельством при выборе оптимального варианта заливки.

Принять к сведению! Все способы, упомянутые выше, можно применять отдельно (поодиночке) или в комплексе!

В создании хороших условий для нормального вызревания бетонной массы при внешних отрицательных температурах помогает электрический ток, подведённый непосредственно к электродам. Особые металлические пластины или стержни погружают в раствор или размещают на поверхности опалубки, подсоединив к различным полюсным контактам источника электротока.

Такая методика существенно сокращает период вызревания бетона, который может приобретать до 78,4% критической прочности уже к 26-дневному возрасту.

Описываемая технология применяется только для малоармированных или вовсе неармированных конструкций. Это, наряду с экономически затратным расходом электричества, является весомым недостатком рассматриваемого способа обогрева раствора.

В частном строительстве, где фундаменты не отличаются объёмностью, будет лучше осуществить прокладку согревающих кабелей по внутренней поверхности опалубочных щитов или по арматурному остову. Одновременно нужно надёжно термоизолировать всю конструкцию, не оставляя возможности теплу «уходить» через стенки.

Внимание! Подогрев бетонной массы требует надлежащего круглосуточного контролирования. Измерения следует делать регулярно, каждые несколько часов. Нельзя допускать нагрева свыше 30 градусов!

Вторым, более современным способом внешнего теплового воздействия, используемым в зимнем строительстве, является применение специальных термоматов. В принципе, это электрогрелки больших размеров, состоящие из герметичной водонепроницаемой оболочки, теплоизоляции и нагревательного элемента.

Согревающие маты способствуют равномерному распространению температурного поля внутри бетона и на окружном расстоянии до 19,5 см. Такие термоматы можно использовать при внешней температуре до –20 градусов.

Такой способ эффективен в применении, если суточные температурные колебания едва опускаются ниже нулевой отметки, а также когда заморозки минимальны (до –4 С). Методика заключается в закладке нагретой бетонной смеси в предварительно подготовленную утеплённую опалубку.

Особенность! В данном случае очень важно грамотно подобрать марку порошкового цемента. Чем выше числовая маркировка, тем меньше времени требуется на схватывание и последующее затвердевание смеси. Будет больше выделяться тепловой энергии при гидратации!

Как бороться с замерзанием раствора

Производить замес нужно на воде, разогретой до 85 градусов (это минимальное значение) и наполнителях, заблаговременно прогретых потоком горячего воздуха.

— заливается вода в бетономешалку;

— добавляется щебень со строительным песком;

— порошковый цемент (комнатная температура) вводится в последнюю очередь, только после трёх (минимум) оборотов бака установки.

Важно! Недопустимо предварительное разогревание цемента, а также его засыпка в очень горячую воду!

В зимний сезон рекомендуется использовать автоматическую бетономешалку с электронагревом рабочего барабана. На выходе, температура приготовленного раствора должна быть 36–46 градусов.

Чтобы бетон нормально набрал критическую прочность, следует дольше сохранять необходимый тепловой режим. Нельзя допускать быстрой потери тепла и скорого остывания раствора. Удерживать тепло можно любыми доступными материалами – соломенные маты, брезент, полиэтиленовая плёнка и т. п.

Самым эффективным вариантом считается применение опалубки из экструзионного пенополистирола. Он обладает небольшим коэффициентом теплопроводности, позволяющим удлинить временной интервал постепенного остывания, что способствует более полноценному вызреванию бетона. Кроме того, пенополистирольная опалубка является несъёмной конструкцией и в дальнейшем будет обеспечивать дополнительную теплоизоляцию.

Первая стадия затвердевания цемента

Противоморозные добавки широко используются для возможности достижения бетонной массой критической прочности при заливке в холодное время. Они помогают нормально протекать гидратационной реакции цемента, нормализуют процесс затвердевания бетона, предотвращая несвоевременное замерзание воды в смеси.

— увеличивают текучесть и подвижность бетонного раствора, облегчая рабочие манипуляции с ним;

— понижают кристаллизационную точку для воды, содержащейся в составе;

— защищают металлические вставки (арматуру) от коррозии;

— способствуют быстрому набору нужной критической прочности.

Существенно! Противоморозные присадки нужно применять лишь при отрицательном значении температуры, в строгой пропорциональности, обозначенной в прилагаемой рецептурной инструкции. Если их использовать в неправильном количестве, то высока вероятность ухудшения свойств бетонного раствора!

советы по выбору и возможные виды

Бетон — это универсальный стройматериал, который используют для различных целей: от строительства дома до возведения декоративных элементов приусадебного участка. Это практический, незаменимый, экономный, удобный материал. У него есть некоторые недостатки. Подверженность воздействию низких температур — один из главных минусов.

Современные антифризные добавки снижают температуру замерзания воды от 0 до -15 градусов. Использовать присадки нужно по инструкции. Неконтролируемое применение приносит вред конструкции, вызывает нежелательные последствия. При морозе нужно вводить добавку в правильном количестве, чтоб избежать замерзания, нежелательных последствий. Замерзшие бездобавочные смеси подвергаются большему риску.

  • жидкость, присутствующая в смеси, замерзает при более низких температурах, чем обычно, позволяя раствору схватится;
  • раствор становится более пластичным — легче формировать отдельные части конструкции;
  • арматура в железобетонных конструкциях не окисляется благодаря ингибиторам коррозии, присутствующим в присадках;
  • повышается водонепроницаемость железобетона;
  • смесь становится прочной за более короткое время.

Бетон застывает быстрее в мороз — одно из преимуществ.

После присоединения добавки в раствор, смесь становится более плотной благодаря насыщению микропор в бетоне карбонизированной гидроокисью кальция, ее становится легче залить в форму. Крепость конструкции повышается в два раза. Достаточно 18 часов для полноценного застывания бетонной конструкции. Извлечение проходит без нарушения целостности бетона. Качественные ПМД не допускают появления «соли» на поверхности.

Использование антифризных добавок позволяет:

  • замешивать раствор бетоном низкого класса, снижая материальные расходы;
  • делать тоньше слои бетона, не рискуя качеством конструкции (благодаря повышенной прочности) — экономится раствор;
  • бетону не понадобится обработка гидроизоляционными средствами.