Чем отличается бетонирование зимой от бетонных работ в теплое время года

Бетонная смесь является идеальным строительным материалом для возведения монолитных стен и несущих каркасов любых типов зданий и сооружений.

Свежеприготовленная смесь, благодаря пластичной и подвижной структуре способна заполнять пустоты и принимать любую форму, повторяя контуры установленной опалубки, что позволяет создавать несущие элементы строительных конструкций практически любой сложности.

Заливка монолитной плиты в зимний период.

Монолитный бетон может застывать без доступа воздуха, а некоторые марки строительных смесей могут достигать своей прочности даже при полном погружении в воду, однако в использовании этого материала есть одно существенное ограничение.

Нормальное отвердевание жидкой бетонной смеси может происходить при температуре окружающего воздуха не ниже +5 °С, а при отрицательных температурах в массе раствора происходят структурные изменения, которые приводят к потере прочности всей конструкции, что существенно затрудняет его использование в зимнее время.

Особенности бетонирования в холодное время года

Для того чтобы разобраться с вопросом, как бетонировать зимой в условиях отрицательных температур, в этой статье будут рассмотрены главные причины нарушения эксплуатационных свойств жидкого бетона, а также описаны различные методы борьбы с подобными явлениями.

Кроме того читателю будет представлена подробная инструкция, в которой описаны наиболее распространенные способы выполнения бетонных работ в зимний период.

Укладка греющих матов на поверхности бетона.

Причины снижения прочности

Процесс затвердевания жидкой бетонной смеси происходит в результате гидратации, то есть реакции связующего вещества, в данном случае цемента, с водой. В процессе гидратации частицы цемента скрепляются между собой, связывая тем самым частицы заполнителя (песок, щебень, отсев), в результате чего образуется монолитный бетонный массив.

Под воздействием низких температур в готовой строительной смеси, которая заливается в опалубку, в зависимости от конкретных условий, могут возникать следующие процессы:

1. При температуре ниже +5 °С существенно замедляется реакция гидратации, значительно снижая, таким образом, скорость затвердевания рабочей смеси.
2. При отрицательных значениях окружающей температуры вся вода, находящаяся в растворе постепенно переходит в твердое состояние, в результате чего гидратация полностью прекращается.
3. Переходя в твердое состояние, вода увеличивается в объеме примерно на 9%, разрывая при этом частицы цемента и заполнителя, которые только начали скрепляться между собой, тем самым нарушая структуру и снижая прочность бетона.

Со временем микротрещины могут привести к разрушению конструкции.

4. Замерзшая вода, превратившись в лед, оттесняет растворное тесто от элементов арматурной обвязки, увеличиваясь в объеме, создает очаги локального напряжения, а после оттаивания образует раковины и пустоты внутри монолитного элемента конструкции.
5. При длительном воздействии отрицательных температур вода полностью вымерзает из строительной смеси, в результате чего последующая гидратация становится невозможной.

В совокупности, все эти процессы приводят не только к ухудшению качества готового бетона, но и к снижению прочности, несущей способности и долговечности всей строительной конструкции, которая к тому же, по СНиП не будет соответствовать нормам.

Ленточный фундамент, который был залит в сильный мороз.

Зависимость проектной прочности от степени воздействия холода

Однако, даже принимая во внимание все сказанное выше, на вопрос: можно ли бетонировать зимой, следует ответить утвердительно, поскольку выполнение бетонных работ в холодное время года в принципе возможно, при соблюдении определенных условий.

Дело в том, что влияние низких температур на снижение качества строительной смеси происходит не сразу. Если бетонный раствор успеет набрать критическую прочность до наступления описанных выше явлений, его дальнейшее отвердевание может происходить в нормальном, хоть и слегка замедленном режиме, без каких либо неприятных последствий.

Критическим принято считать такое значение прочности, при котором воздействие низких температур не будет оказывать отрицательного влияния на твердеющий раствор. В общестроительных работах это значение составляет 50% от проектной прочности, а при строительстве ответственных узлов может быть увеличено до 70%.

График отвердевания бетона на портландцементе при различных температурах окружающей среды.

Существует определенная зависимость проектной прочности от воздействия низких температур после достижения критической прочности.

1. При полном промерзании раствора до того момента, как он достиг своей критической, то есть 50% проектной прочности, дальнейшее использование конструкций не допускается. Даже после оттаивания такой раствор считается непригодным.
2. При замерзании раствора после достижения 50% проектной прочности внутренние структурные изменения проявляются в незначительной мере, и после оттаивания гидратация протекает в нормальном режиме. Снижение конечной прочности может составлять не более 10% от проектного значения.
3. Промерзание раствора после достижения 70% проектной прочности, не вызывает каких либо изменений в его структуре, а лишь увеличивает время полного отвердевания. После оттаивания гидратация будет продолжена в нормальном режиме до набора проектной прочности.

Таким образом, при бетонировании в холодное время года важно сразу же после заливки не допустить промерзания строительного раствора до достижения им определенного значения прочности. Далее будут рассмотрены различные методы предупреждения раннего замерзания бетонной смеси.

График, который показывает влияние добавок, ускоряющих процесс гидратации..

Обратите внимание!
Для механической обработки конструкции из бетона, который достиг своей проектной прочности, может использоваться только резка железобетона алмазными кругами при помощи специального электроинструмента.

Противоморозные добавки

Одним из наиболее распространенных методов противодействия низким температурам является использование противоморозных реагентов, которые добавляются в строительную смесь в процессе приготовления в соответствии с инструкцией по применению.

Главной отличительной особенностью такого способа является достаточно низкая стоимость, а также удобство применения, что позволяет выполнять бетонирование своими руками без использования специального оборудования.

Все противоморозные добавки по принципу действия условно можно разделить на три группы.

1. Добавки, которые увеличивают пластичность и незначительно ускоряют реакцию гидратации, благодаря чему способствуют равномерному распределению смеси и ускоряют схватывание цемента. Они применяются главным образом при низких положительных температурах.
2. Вещества, которые существенно ускоряют процесс гидратации, а кроме того обладают сильным антифризным действием, тем самым значительно уменьшая время схватывания цемента и не допуская замерзания воды. Такие добавки могут использоваться без ограничений в условиях значительных отрицательных температур.
3. К третьей группе относятся модификаторы, которые обладают слабо выраженным антифризным действием, но очень сильно ускоряют процесс гидратации. Они могут применяться при низких отрицательных температурах для работы на открытых площадках.

На фото показаны жидкие противоморозные добавки.

Совет!
Противоморозные добавки третьей группы, по причине их очень малого времени схватывания не рекомендуется использовать в труднодоступных местах и скрытых полостях, например для бетонирования свай.

Эффект термоса

К такому методу чаще всего прибегают при изготовлении массивных бетонных конструкций, например при заливке ленточного фундамента, в условиях низких положительных или незначительных отрицательных температур.

Его суть заключается в том, что гидратация является экзотермической реакцией, то есть цемент при взаимодействии с водой выделяет некоторое количество тепла, которого при соблюдении определенных условий может быть достаточно для того, чтобы раствор успел набрать необходимую прочность до полного промерзания.

Для того чтобы выполнить эти условия прибегают к следующим действиям.

1. Прежде всего, чтобы уменьшить теплоотдачу нужно выполнить теплоизоляцию опалубки, а также подготовить накрывающий материал для последующей теплоизоляции залитого раствора.
2. Изготовление рабочего раствора необходимо выполнять непосредственно на месте проведения работ, использую для его приготовления подогретую воду.
3. Если есть такая возможность, ковш бетономешалки можно подогревать в процессе работы при помощи газовой горелки.
4. Для увеличения времени остывания раствора, металлические элементы арматурной обвязки также нужно подогреть до плюсовой температуры.
5. Разогретую бетонную смесь за один прием залить в опалубку, равномерно распределить по всему объему, не допуская образования пустот и воздушных пузырей, после чего накрыть теплоизоляционным материалом и оставить до полного отвердевания.

Теплоизолирующая опалубочная система для работы в зимний период.

Совет!
Необходимо помнить, что при разогреве строительной смеси, ее подвижность и пластичность существенно снижается, поэтому в воду для приготовления раствора нужно добавлять пластификатор.

Теплая опалубка

Более прогрессивной, по сравнению с предыдущим способом является заливка строительной смеси в утепленную опалубку с электроподогревом. Такой способ позволяет выполнять строительные работы независимо от времени года и климатических условий и не требует применения специальных противоморозных добавок.

Однако цена покупки и эксплуатации таких опалубочных систем достаточно высока, поэтому их использование имеет смысл только в случае массового серийного строительства.

Термоактивная опалубочная система с электроподогревом.

Подогрев монолитной конструкции

Применение некоторых видов противоморозных добавок для бетона может вызывать коррозию металлических элементов арматурной обвязки, поэтому для борьбы с вредным влиянием низких температур часто используют искусственное прогревание бетонного раствора, который уже уложен в опалубку.

Для этих целей, в зависимости от конкретных условий используются различные источники тепла.

1. Электрический подогрев при помощи электродов, которые погружаются в толщу раствора, происходит за счет электропроводности воды и растворенных в ней минеральных солей. Два электрода погружаются в раствор на определенную глубину в разных частях опалубки, и при подведении к ним электрического тока он проходит сквозь толщу раствора, вызывая нагревание воды.
2. Подогрев горячим паром выполняют при помощи парогенераторной установки, которая подает разогретый пар внутрь специального теплоизолированного кожуха, устанавливаемого непосредственно вокруг опалубки.
3. Иногда используется укладка греющего кабеля, однако следует понимать, что это крайняя мера, потому что извлечь его оттуда уже не получится, и он останется там навсегда.

Укладка нагревающего кабеля.

4. Для прогревания больших площадей над местом заливки опалубки возводится специальный шатер из брезентовой или тентовой ткани. Внутри шатра устанавливаются дизельные или электрические тепловые пушки, или как вариант, инфракрасные излучатели. Они нагревают бетонную поверхность раствора и воздух внутри шатра, а в толщу смеси тепло передается за счет теплопроводности бетона.

Последний способ удобно использовать для заливки монолитной плиты под фундамент жилого дома при индивидуальном строительстве. При этом следует учесть, что все необходимые коммуникации нужно провести заранее, однако если так случилось, что этого не сделали, для сквозной проходки монолитной плиты можно использовать алмазное бурение отверстий в бетоне после его полного отвердевания.

Ручная установка для алмазного бурения.

Выбор марки бетона

В таблице 1 представлены наиболее подходящие марки бетона для различных объектов индивидуального жилищного строительства, пригодные для использования в зимний период.

Тентовое укрытие для монолитно-бетонных работ.

Заключение

Прочитав данную статью, становится понятно, что даже несмотря на вредное влияние отрицательных температур, существует масса способов, которые помогут разрешить проблему заливки бетонного раствора в холодное время года.

Чтобы получить дополнительную информацию по этому вопросу, рекомендуется посмотреть видео в этой статье или почитать похожие материалы на нашем сайте.