Заливка бетона при отрицательных температурах

Спецификой, а нередко и проблемой строительства, является сезонность — зимой производить многие виды работ невозможно. Бетонирование считается наиболее критичным процессом для низких температур. Учитывая ответственность таких работ, особенно при заливке фундаментов, застройщик должен хорошо представлять себе, как заливать бетон, как влияют низкие температуры на процесс твердения бетонной смеси и какие проблемы могут возникнуть в связи с этим. Мы расскажем, при какой температуре можно заливать бетон, как правильно залить бетон в мороз, возможна ли заливка бетона при минусовой температуре и что нужно делать для нормального твердения бетона в таких условиях.

Как температура влияет на твердение бетона

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.

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.

• 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.

Заливка бетона в зимних условиях

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. Большое значение имеет достоверный прогноз погоды на период твердения смеси. Если сравнивать стоимость каждого из предложенных методов, то самым бюджетным является последний вариант – добавление в бетонную смесь специальных добавок. Кратко рассмотрим каждый из методов.

Разогрев смеси при приготовлении

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

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.

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.

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.

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.

Добавки в бетонную смесь

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 — 10^oC — 15^oC требуется поташа в количестве 10% от массы цемента, а при температуре — 21^oC — 25^oC — в количестве 15% от массы цемента.

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.