Бетонирование в зимнее время. Бетонирование в зимних условиях: способ «термоса», прогрев с помощью электричества и инфракрасного излучения

При необходимости проведения зимнего бетонирования главной проблемой являются низкие температуры окружающей среды, которые приводят к замерзанию строительных материалов. Соответственно, технология бетонирования в зимних условиях направлена на предотвращение замерзания воды и других материалов.

Требования к зимнему бетонированию определяются СНиП 3.03.01, согласно которому зимними условиями считаются температуры ниже 5°С.

Особенности зимнего бетонирования

Существуют две важные причины, усложняющие процесс укладки бетона в зимой.

При низких температурах замедляется процесс гидратации цемента, что является причиной увеличения сроков набора твердости бетоном.

При температуре окружающей среды, равной 20 0 С, в течение недели бетон набирает около 70% проектной прочности. При понижении температуры до 5 0 С для набора такого уровня прочности потребуется времени в 3-4 раза больше.

Еще одним нежелательным процессом является развитие сил внутреннего давления, которые возникают из-за расширения замерзшей воды. Это явление приводит к разупрочнению бетона. Помимо этого, из замерзшей воды вокруг заполнителей образуются ледяные пленки, нарушающие связь между компонентами смеси.

При замерзании воды в порах твердеющей смеси развивается значительное давление, которое приводит к разрушению структуры неокрепшего бетона и снижению его прочностных характеристик.

Снижение прочности тем значительнее, чем в более раннем возрасте бетона замерзла вода. Наиболее опасным является период схватывания бетонной смеси. Если смесь замерзнет сразу после укладки ее в опалубку, то ее прочность при отрицательных температурах будет обусловлена только силами замерзания. При повышении температуры процесс гидратации цемента возобновится, но прочность такого бетона будет значительно уступать аналогичной характеристике материала, который не подвергался замораживанию.

Противостоять замораживанию без структурных разрушений может только тот бетон, который уже набрал определенное значение прочности. Важно соблюдать правило беспрерывной укладки бетона во избежание холодных швов.

В современном строительстве в мировой практике наиболее распространен способ зимнего бетонирования, когда бетонная смесь предохраняется от замерзания во время ее схватывания и набора определенной величины прочности, которая называется критической.

Под критической величиной прочности бетона принимают прочность, которая равна 50% от марочной. В конструкциях ответственного назначения бетон предохраняется от замерзания до достижения 70% от проектной прочности.

В современном строительстве применяют несколько способов бетонирования в зимний период:

использование добавок противоморозного действия;
укрытие бетонной смеси пленкой ПХВ и другими утеплителями;
электрический и инфракрасный прогрев бетона.

Вне зависимости от того, что вы строите, встаёт вопрос, ? Мы знаем, как выбрать марку в зависимости от типа объекта, нагрузки и характера грунта.

Основной закон прочности бетона, описанный , позволяет грамотно спланировать строительные работы.

Самые популярные , бетонных смесей и составляющих.

Применение добавок противоморозного действия

Технологически наиболее удобным и экономически выгодным методом проведения зимнего бетонирования является применение противоморозных добавок. Этот безобогревный способ гораздо дешевле бетонирования с предварительным ограждением и утеплением конструкции, прогрева электричеством и инфракрасными лучами.

Модификаторы противоморозного действия могут использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с различными методами подогрева.

Все существующие «зимние» добавки в бетон можно разделить на три основные группы.

К первой группе относят добавки, которые либо слабо ускоряют, либо слабо замедляют процессы схватывания и твердения смеси. Представители этого класса — сильные и слабые электролиты, неэлектролиты и составы органического происхождения — карбамид и многоатомные спирты.
Ко второй группе принадлежат модификаторы на основе хлорида кальция. Эти вещества имеют способность сильно ускорять процессы схватывания и твердения и обладают значительными антифризными свойствами.
В третью группу входят вещества, обладающие слабыми антифризными свойствами, но являющиеся сильными ускорителями схватывания и твердения с сильным тепловыделением сразу после заливки. Сфера применения этих добавок невелика, но они представляют интерес с научной точки зрения. К таким добавкам относятся трехвалентные сульфаты на основе алюминия и железа.

Мероприятия, увеличивающие эффективность применения противоморозных добавок

Противоморозные добавки выполняют важную роль — активируют процессы твердения смеси и снижают температуру замерзания жидкой фазы. Но для получения эффективного результата, наряду с использованием модификаторов, необходимо выполнять ряд сопутствующих мероприятий.

Созданию внутренней теплоты в бетонной смеси способствует предварительный подогрев ее компонентов.
После окончания укладки поверхность бетона необходимо утеплить матами, что позволит сохранить тепло, выделенное в результате экзотермической реакции цемента и воды, и сохранить условия, подходящие для твердения.
Зимой наиболее эффективно использовать портландцементы и высокомарочные быстротвердеющие цементы.

При изготовлении бетонной смеси из подогретых компонентов применяют иной порядок загрузки всех элементов, чем в традиционных летних условиях, когда все сухие составляющие одновременно загружаются в заполненный водой барабан смесителя. Зимой, чтобы избежать заваривания цемента, сначала в барабан заливают воду, затем засыпают крупный заполнитель, а потом проворачивают барабан несколько оборотов и засыпают песок и цемент.

Продолжительность перемешивания компонентов в зимнее время должна быть увеличена примерно в полтора раза.

Транспортировка смеси должна осуществляться в утепленной машине, с двойным днищем, куда поступают отработанные газы. Места погрузки и выгрузки бетонной смеси необходимо изолировать от воздействия ветра, а средства подачи смеси — тщательно утеплить.
Опалубка и арматура должны быть очищены от снега и наледи, арматуру необходимо отогреть до положительной температуры.
Обязательное условие зимнего бетонирования — быстрые темпы его проведения.

Метод «термоса»

Технологически метод «термоса» осуществляется укладкой смеси положительной температуры в утепленную опалубку. Бетон набирает прочность благодаря начальному теплосодержанию и экзотермическому выделению при реакции гидратации цемента.

Максимальное тепловыделение обеспечивают портландцементы и высокомарочные цементы. Особо эффективен метод «термоса» в сочетании с противоморозными добавками.

Бетонирование методом «горячего термоса» заключается в кратковременном подогреве смеси до 60-80 0 С, уплотнении ее в горячем состоянии и выдерживании в «термосе» или с применением дополнительного подогрева.

В условиях строительной площадки бетонную смесь разогревают с помощью электродов. Смесь выступает в цепи переменного электротока в роли сопротивления. Электропрогрев проводят в кузовах автосамосвалов или бадьях.

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:

Физический смысл электродного прогрева аналогичен выше описанному методу электродного разогрева смеси. В данном случае используется теплота, которая выделяется смесью при пропускании через нее электрического тока. Для подведения 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.
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.

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.
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.

GD Star Rating
a WordPress rating system

Бетонирование зимой: способы, особенности, необходимые мероприятия , 4.8 из 5 - всего голосов: 32

При бетонировании и заливке бетона в строительстве зимними считаются такие условия, при которых среднесуточная температура наружного воздуха снижается до +5°С, а в течение суток имеет место падение температуры ниже 0°С. Определяются они не календарем, а температурой фазового перехода в твердое состояние воды, как одного из стратегически важных строительных материалов. В северных регионах РФ такой сезон может длиться в течение большей части года. Очевидно, что в это время затраты на капитальное строительство возрастают, но его замораживание в прямом и переносном смысле даже на меньшие сроки приведет к неизмеримо большим и неоправданным потерям.

Классическая строительная бетонная смесь состоит из тщательно перемешанных компонентов:

Вяжущего вещества –цемента нужной марки
Воды
Крупного заполнителя - каменного щебня нужной фракции
Мелкого заполнителя – строительного песка надлежащего качества
Различных добавок, необходимых для применения бетонной смеси и достижения бетоном надлежащих свойств

Схватывание бетонной смеси происходит за счет гидратации частиц вяжущего вещества – в нашем случае алюмосиликатного портландцемента. По термодинамическим причинам скорость любой химической реакции, в том числе и гидратации, уменьшается приблизительно в два раза при падении температуры на 10 о С.

При температуре ниже 0 о С химически несвязанная вода превращается в лед и увеличивается в объеме приблизительно на 9%. В результате в толще бетона возникают напряжения, разрушающие его структуру. Замерзшая бетонная смесь обладает некоторой прочностью, но только за счет сцепления кристаллов льда. При оттаивании процесс гидратации цемента возобновляется, но из-за нарушений структуры бетон не может набрать проектной прочности, т.е. его прочностные характеристики окажутся значительно ниже, чем у бетона, не подвергнувшегося замерзанию. Экспериментами установлено, что на процесс набора прочности бетона существенно влияют условия твердения. А именно, если бетон до замерзания успеет набрать в зависимости от своей марки 30-50% проектной прочности, избыточная вода выжимается из его толщи, и дальнейшее воздействие низких температур уже не влияет на его физико-механические характеристики. Однако, дальнейшее дозревание будет происходить в разы медленнее, чем при нормальных условиях. При этом надо помнить, что нагружать ответственные несущие конструкции (балки, перемычки, ригели, перекрытия и т.п.) можно только по достижении 70% прочности. Если арматура монолита хотя бы в одном направлении была предварительно напряжена, то потребуются все 100% проектной прочности.

Каким же образом можно добиться полноценного качества монолитного бетона при укладывании бетонной смеси в зимних условиях ? Ответ очевиден – обеспечение таких термодинамических условий, при которых вода, участвующая в химическом процессе, будет находиться в жидкой фазе. Принципиально этого можно добиться двумя способами – либо повысить температуру зоны реакции, либо снизить температуру кристаллизации воды. Рассмотрим способы достижения обоих эффектов в увязке с компонентами бетонной смеси, причем в том же порядке, в котором они перечислены выше.

Нормативное время схватывания классического портландцемента при нормальных условиях – 28 суток. Наряду с ним существуют высокоактивные быстротвердеющие цементы, способные обеспечить полное созревание бетона в течение 2-3 суток или даже быстрее. Если монолит достаточно массивен, то его промерзание за это время не состоится из-за высокой теплоемкости воды и экзотермичности реакции гидратации. Например, именно такого типа цемент используется в сухих смесях типа «Литой бетон марки 300». Уже через 4 часа по конструкциям из него (плитам, стяжкам, ступеням и т.п.) можно ходить. Недостатки – дороговизна и недостаток времени на доставку и укладку готовой бетонной смеси. Вследствие этого данные бетоны не нашли крупнотоннажного применения.
Как известно, вода на уровне моря кипит при +100 о С. Казалось бы, при температуре +99 о С бетон затвердеет почти мгновенно. Однако, как показывает опыт, скорость его твердения резко падает после+50 о С, хотя процесс продолжает идти. Эта температура и считается технологически оптимальной. Если в толще классического бетона удастся каким-то образом обеспечить именно ее, то опалубку в большинстве случаев можно будет снять уже через 1-2 дня. При вымешивании товарной бетонной смеси производители применяют воду, нагретую вплоть до +50 о С. Вода нужна не только для химической реакции, но и для удобоукладываемости смеси. При отрицательных температурах кристаллы льда образуются именно из избыточной воды. Чтобы снизить ее содержание применяют вакуумный отсос с помощью жестких щитов или гибких матов. Нечто подобное происходит естественным путем за счет капиллярных сил при укладывании слоя кладочного раствора на пористый кирпич. Именно поэтому строительные нормы и правила позволяют вести заливку бетона и бетонирование зимой . Окончательную прочность такой цементно-песчаный раствор набирает уже после оттаивания. Наиболее сильно от замерзания страдает неокрепший железобетон. Стальные армирующие стержни являются отличными «мостиками холода» и интенсивно выводят тепло из толщи бетона. Вода вокруг них замерзает, и лед, расширяясь, отодвигает пластичную бетонную смесь. В образовавшиеся зазоры между кристаллами из нее поступает новая вода, которая в свою очередь тоже замерзает и процесс повторяется вплоть до замерзания всей воды преимущественно вокруг стержней. Понятно, что при ее оттаивании железобетон потеряет свойства композиционного материала.
Для подогрева щебня до+60 о С производители товарного бетона используют специальные регистры, через которые пропускают разогретую воду или даже пар.
То же самое касается песка. Подогрев цемента запрещается, чтобы избежать его «заваривания».
Для повышения пластичности и, как следствия – удобоукладываемости бетона в зимнее время , в бетонную смесь добавляют пластификаторы, как минеральные (например, известь), так и органические (различные полимерные гели, дисперсии и т.п.). Возможно применение специальных добавок, например - для снижения порообразования в толще бетона. Это положительно влияет на водо- и морозостойкость бетонного камня. Существуют армирующие и структурирующие добавки, например волокна – полимерные, металлические или минеральные, повышающие прочностные характеристики бетонного камня. В рассматриваемом вопросе наиболее интересны противоморозные добавки, или, как их еще называют, присадки. В тех условиях, когда прогрев невозможен, а времени достаточно, для сохранения структуры бетона можно снизить температуру замерзания воды путем добавления электролитических реагентов. Наиболее распространенными в строительстве являются поташ, хлористый кальций, соли натрия - сульфат, нитрат и нитрит, хлорид и т.п. Однако надо учесть, что при повышении температуры и оттаивании воды в окружающей среде, эти соли за счет осмотических процессов будут диффундировать к поверхности бетона и образовывать так называемые высолы. Кроме того, скорость созревания бетона упадет до критической из-за низкой температуры жидкой фазы (до -20 о С) и увеличения ионной силы солевого раствора. Электролитические добавки запрещены в бетонах с напряженной или термически упрочненной арматурой (из-за электрохимической коррозии), а также в конструкциях расположенных в местах возникновения блуждающих токов (электрифицированных объектов – железных дорог и т.п., из-за повышенной проводимости).

Если при отрицательных температурах в ходе бетонных работ не подогревать компоненты предварительно для зимнего бетонирования , то для достижения заданной температуры бетонную смесь можно приготовлять в бетоносмесителях принудительного действия с пароподогревом, при этом жертвуя некоторым отрезком времени, которое можно было бы истратить на доставку и укладку. Надо помнить, что при температуре +40 о С гидратация идет как минимум в четыре раза быстрее, чем при нормальных условиях. Поэтому в зимних условиях все работы с бетонной смесью следует выполнять как можно быстрее. Оптимально производить разогретую бетонную смесь прямо на площадке. Она как нельзя лучше подойдет для укладывания бетона зимой методом «термоса», при котором опалубка и поверхность бетона пассивно утепляются. Зачастую в бетонную смесь добавляют 2% уже знакомого нам хлористого кальция, который ускоряет первичное схватывание, одновременно понижая температуру кристаллизации воды до -3 о С. Существуют и другие добавки, ускоряющие схватывание бетона зимой . Главное, чтобы оно не состоялось нацело при приготовлении или транспортировке бетонной смеси из-за передозировки добавок.

По строительным нормам максимальная температура бетонной смеси не должна превышать +70°С для быстротвердеющего цемента, +80°С для портландцемента и +90°С для шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента.

Прогрев, обогрев и нагрев бетона при зимнем бетонировании

Для поддержания необходимой температуры бетонной смеси в искусственных условиях наибольшее распространение получила принудительная подача тепла к бетонной конструкции. Различают прогрев, обогрев и нагрев твердеющего бетона.

Прогрев бетона зимой осуществляют путем введения в толщу бетона греющих элементов. Это могут быть трубки с циркулирующим в них теплоносителем (водой, паром или воздухом), но наибольшее распространение получили изолированные электронагревательные провода типа ПНСВ. Их наматывают группами на объемный каркас железобетонной конструкции еще до укладки бетонной смеси, а по ее завершении – подключают группы к источнику переменного или постоянного тока безопасного напряжения (трансформатору). Шаг намотки определяется сечением провода и должен быть таким, чтобы омическое сопротивление провода обеспечило необходимое тепловыделение. При подключении необходимо следить, чтобы концы проводов, выходящие из опалубки, были короткими, иначе на воздухе без оттока тепла они перегорят.
Для обогрева бетона при зимнем бетонировании качестве обогревающих сооружений используют тепляки. По существу, это теплицы из пленочных или тканых материалов, возведенные вокруг конструкции, внутри которых функционирует тепловая пушка или вентилятор. Для электроволнового обогрева толщи бетона применяют электроды (пластины, стержни, полосы и струны – в зависимости от конструкции). В результате подключения противоположных электродов к разным фазам переменного тока, в бетонной смеси образуется электромагнитное поле, под воздействием которого масса разогревается до требуемой температуры и его теплота поддерживается необходимое время. Пластины навешиваются на внутреннюю сторону боковой опалубки, стержни из арматуры диаметром 6-12 мм помещают в толщу бетона с расчетным шагом. Полосовые электроды можно располагать как с одной стороны конструкции, так и с обеих. Струнные электроды наиболее эффективно применять при зимнем бетонировании колонн.
Для нагрева торцов и нижней части монолита иногда используют термоактивную опалубку, состоящую из стальных панелей (или многослойных щитов) со смонтированными на них нагревательными элементами и термоизоляцией. При прямом нагреве поверхности бетона применяют инфракрасные генераторы – металлические трубчатые или карборундовые стержневые. Тепловая энергия от поверхности за счет теплопроводности распространяется по всему объему твердеющего монолита. Иногда инфракрасный прогрев осуществляют сквозь опалубку, для этого ее покрывают черным матовым лаком. Наряду с лучистой энергией в этих целях широкое применение нашла электромагнитная (индукционная). Индукционный нагрев осуществляется при помощи последовательных витков изолированного провода (индуктора), который выкладывается вдоль поверхности, которую следует прогреть. Число витков и интенсивность обогрева предварительно рассчитывается в лабораторных условиях для данного конкретного случая и тщательно регулируется на протяжении всего процесса. Эффективность индукционного нагрева железобетона увеличивает замкнутый стальной каркас.

Обдув опалубленного монолита нагретым паром или воздухом эффективен только для тонкостенных конструкций и не нашел широкого применения.

При любом способе прогрева и/или (обогрева, нагрева) зимнее бетонирование осуществляется следующим образом:

с поверхностей опалубки удаляется снег и наледь
с этой же целью обогревается арматурный каркас
устанавливается оснастка, соответствующая выбранному способу
укладывается и уплотняется бетонная смесь
поверхности конструкции, которые соприкасаются с воздухом необходимо изолировать

Потом подходит этап обустройства скважин для замера температуры, и только после этого начинается непосредственно сам прогрев, который останавливается, как только расчетная температура будет достигнута. Первые восемь часов нужно контролировать температуру уложенного бетона каждые два часа, а потом не реже, чем раз в смену (с фиксированием в журнале).

По окончании изометрического прогрева ни в коем случае нельзя резко охлаждать конструкцию, это может быть чревато серьезными повреждениями монолита. Резкое охлаждение вызывает огромное напряжение в бетоне и приводит к растрескиванию. Температура нагрева может превышать расчетную лишь на 5°С. Скорость остывания бетона после окончания прогрева не должна превышать 15°С/час, для железобетонных монолитов она составляет 2-3°С/час.

Демонтаж опалубки (распалубование) производят только после достижения бетоном необходимой прочности. Она варьируется от 40% до 70% и даже 100% в зависимости от марки бетона и назначения конструкции.

В любом случае нужно помнить о том, что только соблюдение технологических требований может гарантировать надлежащее качество монолитной конструкции.

Выдержки из СНиП имеющие отношение к бетонным работам в зимнее время: транспортировка, укладка бетонной смеси, как заливать бетон зимой при отрицательных температурах.

СНиП. ПРОИЗВОДСТВО БЕТОННЫХ РАБОТ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ВОЗДУХА

2.53. Настоящие правила выполняются в период производства бетонных работ при ожидаемой среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5 °С и минимальной суточной температуре ниже 0 °С.

2.54. Приготовление бетонной смеси следует производить в обогреваемых бетоносмесительных установках, применяя подогретую воду, оттаянные или подогретые заполнители, обеспечивающие получение бетонной смеси с температурой не ниже требуемой по расчету. Допускается применение неотогретых сухих заполнителей, не содержащих наледи на зернах и смерзшихся комьев. При этом продолжительность перемешивания бетонной смеси должна быть увеличена не менее чем на 25 % по сравнению с летними условиями.

2.55. Способы и средства транспортирования должны обеспечивать предотвращение снижения температуры бетонной смеси ниже требуемой по расчету.

2.56. Состояние основания, на которое укладывается бетонная смесь, а также температура основания и способ укладки должны исключать возможность замерзания смеси в зоне контакта с основанием. При выдерживании бетона в конструкции методом термоса, при предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание или старый бетон, если по расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания.

При температуре воздуха ниже минус 10 °С бетонирование густоармированных конструкций с арматурой диаметром больше 24 мм, арматурой из жестких прокатных профилей или с крупными металлическими закладными частями следует выполнять с предварительным отогревом металла до положительной температуры или местным вибрированием смеси в приарматурной и опалубочной зонах, за исключением случаев укладки предварительно разогретых бетонных смесей (при температуре смеси выше 45 °С). Продолжительность вибрирования бетонной смеси должна быть увеличена не менее чем на 25 % по сравнению с летними условиями.

2.57. При бетонировании элементов каркасных и рамных конструкций в сооружениях с жестким сопряжением узлов (опор) необходимость устройства разрывов в пролетах в зависимости от температуры тепловой обработки, с учетом возникающих температурных напряжении, следует согласовывать с проектной организацией. Неопалубленные поверхности конструкций следует укрывать паро- и теплоизоляционными материалами непосредственно по окончании бетонирования.

Выпуски арматуры забетонированных конструкций должны быть укрыты или утеплены на высоту (длину) не менее чем 0,5 м.

2.58. Перед укладкой бетонной (растворной) смеси поверхности полостей стыков сборных железобетонных элементов должны быть очищены от снега и наледи.

2.59. Бетонирование конструкций на вечномерзлых грунтах следует производить в соответствии со СНиП II-18-76.

Ускорение твердения бетона при бетонировании монолитных буронабивных свай и замоноличивании буроопускных следует достигать путем введения в бетонную смесь комплексных противоморозных добавок, не снижающих прочность смерзания бетона с вечномерзлым грунтом.

2.60. Выбор способа выдерживания бетона при зимнем бетонировании монолитных конструкций следует производить в соответствии с рекомендуемым приложением 9.

2.61. Контроль прочности бетона следует осуществлять, как правило, испытанием образцов, изготовленных у места укладки бетонной смеси. Образцы, хранящиеся на морозе, перед испытанием надлежит выдерживать 2-4 ч при температуре 15-20 °С.

Допускается контроль прочности производить по температуре бетона в процессе его выдерживания.

2.62. Требования к производству работ при отрицательных температурах воздуха установлены в таблице. 6

6. Требования к производству бетонных работ при отрицательных температурах.

Параметр	Величина параметра	Контроль (метод, объем, вид регистрации)
Заливать бетон при отрицательных температурах.
1. Прочность бетона монолитных и сборно-монолитных конструкций к моменту замерзания:		Измерительный по ГОСТ 18105-86, журнал работ
для бетона без противоморозных добавок:
конструкций, эксплуатирующихся внутри зданий, фундаментов под оборудование, не подвергающихся динамическим воздействиям, подземных конструкций	Не менее 5 МПа
конструкций, подвергающихся атмосферным воздействиям в процессе эксплуатации, для класса:	Не менее, % проектной прочности:
В7,5-В10	50
В12,5-В25	40
В30 и выше	30
конструкций, подвергающихся по окончании выдерживания переменному замораживанию и оттаиванию в водонасыщенном состоянии или расположенных в зоне сезонного оттаивания вечномерзлых грунтовпри условии введения в бетон воздухововлекающих или газообразующих ПАВ	70
в преднапряженных конструкциях	80
для бетона с противоморозными добавками	К моменту охлаждения бетона до температуры, на которую рассчитано количество добавок, не менее 20 % проектной прочности
2. Загружение конструкций расчетной нагрузкой допускается после достижения бетоном прочности	Не менее 100 % проектной	-
3. Температура воды и бетонной смеси на выходе из смесителя, приготовленной:		Измерительный, 2 раза в смену, журнал работ
на портландцементе, шлакопортландцементе, пуццолановом портландцементе марок ниже М600	Воды не более 70 °С, смеси не более 35 °С
на быстротвердеющем портландцементе и портландцементе марки М600 и выше	Воды не более 60°С,смеси не более 30 °С
на глиноземистом портландцементе	Воды не более 40 С, смеси не более 25 °С
Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания или термообработки:		Измерительный, в местах, определенных ППР, журнал работ
при методе термоса	Устанавливается расчетом, но не ниже 5°С
с противоморозными добавками	Не менее чем на 5 С выше температуры замерзания раствора затворения
при тепловой обработке	Не ниже 0 °С
5. Температура в процессе выдерживания и тепловой обработки для бетона на:	Определяется расчетом, но не выше, °С:	При термообработке - через каждые 2 ч в период подъема температуры или в первые сутки. В последующие трое суток и без термообработки - не реже 2 раз в смену. В остальное время выдерживания - один раз в сутки
портландцементе	80
шлакопортландцементе	90
6. Скорость подъема температуры при тепловой обработке бетона:		Измерительный, через каждые 2 ч, журнал работ
для конструкций с модулем поверхности:	Не более, °С/ч:
до 4	5
от 5 до 10	10
св. 10	15
для стыков	20
7. Скорость остывания бетона по окончании тепловой обработки для конструкций с модулем поверхности:		Измерительный, журнал работ
до 4	Определяется расчетом
от 5 до 10	Не более 5°С/ч
св. 10	Не более 10°С/ч
8. Разность температур наружных слоев бетона и воздуха при распалубке с коэффициентом армирования до 1 %, до 3 % и более 3 % должна быть соответственно для конструкций с модулем поверхности:		То же
от 2 до 5	Не более 20, 30, 40 °С
св. 5	Не более 30, 40, 50 °С

Фундамент – основополагающая конструкция, от качества которого зависят геометрические, технические и эксплуатационные характеристики возводимого сооружения. Из-за специфики процесса отвердевания заливкой бетонных и железобетонных фундаментов нежелательно заниматься зимой во избежание их деформации и преждевременного разрушения. Минусовые показания термометра существенно ограничивают строительство в наших широтах. Однако в случае необходимости заливка бетона при отрицательных температурах все же может быть успешно проведена, если выбран верный способ и с точностью соблюдена технология.

Особенности зимней «национальной» заливки

Капризы природы нередко вносят коррективы в планы застройки на отечественной территории. То проливной дождь мешает рытью котлована, то шквальный ветер прерывает , то стесняет наступление дачного сезона.

Первые заморозки вообще в корне меняют ход работ, особенно если планировалась заливка бетонного монолитного основания.

Бетонная фундаментная конструкция получается в результате твердения залитой в опалубку смеси. В ее составе фигурируют три практически равных по значению компонента: заполнитель и цемент с водой. Каждый из них вносит весомый вклад в формирование прочного ж/б сооружения.

По объему и массе в теле создаваемого искусственного камня преобладает заполнитель: песок, гравий, дресва, щебень, битый кирпич и т.д. По функциональным критериям лидирует связующее вещество - цемент, доля которого в составе меньше, чем доля заполнителя в 4 -7 раз. Однако именно он связывает сыпучие компоненты воедино, но действует только в паре с водой. По сути, вода настолько же важная составляющая бетонной смеси, как и цементный порошок.

Вода в бетонной смеси обволакивает мелкодисперсные частицы цемента, вовлекая его в процесс гидратации, следом за которым наступает стадия кристаллизации. Бетонная масса не застывает, как принято говорить. Она твердеет путем постепенной потери молекул воды, происходящей от периферии к центру. Правда, в «переходе» бетонной массы в искусственный камень участвуют не только компоненты раствора.

На правильное течение процессов немалое влияние оказывает окружающая среда:

При значениях среднесуточной температуры от +15 до +25ºС твердение бетонной массы и набор прочности проходит в нормальном темпе. В указанном режиме бетон превращается в камень через указанные в нормативах 28 дней.
При среднесуточных показаниях термометра +5ºС твердение замедляется. Требующейся прочности бетон достигнет примерно через 56 дней, если ощутимых колебаний температур не предвидится.
При достижении 0ºС процесс твердения приостанавливается.
При отрицательных температурах залитая в опалубку смесь замораживается. Если монолит уже успел набрать критическую прочность, то он после оттаивания весной он бетон вновь вступит в фазу твердения и продолжит ее до полноценного набора прочности.

Критическая прочность тесно связана с маркой цемента. Чем она выше, тем меньше суток необходимо бетонной смеси до ее набора.

В случае недостаточного набора прочности перед замораживанием качество бетонного монолита будет весьма сомнительным. Замерзающая в бетонной массе вода станет кристаллизоваться и увеличиваться в объеме.

В результате возникнет внутреннее давление, разрушающее связи внутри тела бетона. Увеличится пористость, из-за которой монолит будет больше пропускать в себя влаги и слабее противостоять морозам. Как следствие, сократятся эксплуатационные сроки или вовсе придется снова делать работу с ноля.

Минусовая температура и устройство фундамента

Спорить с погодными явлениями бессмысленно, к ним нужно грамотно приспосабливаться. Потому и возникла мысль о разработке методов устройства ж/б фундаментов в наших непростых климатических условиях, возможных для реализации в холодный период.

Отметим, что применение их увеличит бюджет строительства, потому в большинстве ситуаций рекомендовано прибегать к более рациональным вариантам устройства фундаментов. Например, использовать буронабивной способ или провести заводского производства.

В распоряжении тех, кого не устраивают альтернативные способы, есть несколько проверенных удачной практикой методик. Их назначение заключается в доведении бетона до состояния критической прочности перед замораживанием.

По типу воздействия их условно можно разделить на три группы:

Обеспечение внешнего ухода за залитой в опалубку бетонной массой до стадии набора критической прочности.
Повышение температуры внутри бетонной массы до момента достаточного твердения. Выполняется посредством электропрогрева.
Введение в бетонный раствор модификаторов, понижающих точку замораживания воды или активизирующий процессы.

На выбор метода зимнего бетонирования влияет внушительное количество факторов, таких как имеющиеся на площадке источники электропитания, прогноз синоптиков на период твердения, возможность привести разогретый раствор. Исходя из местной конкретики, выбирается наилучший вариант. Самой экономичной из перечисленных позиций считается третья, т.е. заливка бетона при минусовой температуре без прогрева, предопределяющая внесение модификаторов в состав.

Как залить бетонный фундамент зимой

Чтобы знать, каким методом лучше воспользоваться для выдерживания бетона до критических показателей прочности, нужно знать их характерные особенности, ознакомиться с минусами и плюсами.

Заметим, что ряд способов используется в комплексе с каким-либо аналогом, чаще всего с предварительным механическим или электрическим нагревом компонентов бетонной смеси.

Внешние условия «для созревания»

Благоприятные для твердения внешние условия создаются снаружи объекта. Заключаются в поддержании температуры среды, окружающей бетон, на нормативном уровне.

Уход за залитым «в минус» бетоном осуществляется следующими способами:

Метод «термоса». Наиболее распространенный и не слишком затратный вариант, состоящий в защите будущего фундамента от внешних воздействий и потерь тепла. Опалубку крайне оперативно заполняют бетонной смесью, разогретой выше стандартных показателей, быстро укрывают пароизоляционными и теплоизоляционными материалами. Изоляция не дает бетонной массе остывать. К тому же в процессе твердения бетон сам выделяет около 80 ккал тепловой энергии.
Выдерживание залитого объекта в тепляках - искусственных укрытиях, оберегающих от внешней среды и позволяющих проводить мероприятия по дополнительному прогреву воздуха. Вокруг опалубки возводятся трубчатые каркасы, укрытые брезентом или обшитые фанерой. Если для повышения температуры внутри устанавливаются жаровни или тепловые пушки для поставки нагретого воздуха, то способ переходит в следующую категорию.
Воздушный обогрев. Предполагает сооружение вокруг объекта замкнутого пространства. По минимуму опалубку закрывают шторами из брезента или подобного материала. Желательно, чтобы шторы были с теплоизоляцией для увеличения эффекта и сокращения затрат. В случае применения штор пар или поток воздуха из тепловой пушки поставляется в зазор между ними и опалубкой.

Нельзя не заметить, что реализация указанных методов увеличит бюджет строительства. Самый рациональный «термос» заставить купить укрывной материал. Сооружение тепляка еще дороже, а если к нему еще и обогревательную систему арендовать, то стоит задуматься о цифре расходов. Их применение целесообразно, если нет альтернативы типа и залить необходимо монолитную плиту под заморозку и весеннее размораживание.

Следует помнить, что многократное размораживание разрушительно для бетона, потому внешний обогрев обязательно следует довести до требующегося параметра твердения.

Способы обогрева бетонной массы

Вторая группа методов применяется преимущественно в индустриальном строительстве, т.к. нуждается в наличии источника энергии, в точных расчетах и в участи профессионального электрика. Правда, народные умельцы в поисках ответа на вопрос, можно ли заливать обычный бетон в опалубку при минусовой температуре, нашли весьма остроумный выход с поставкой энергии сварочным аппаратом. Но и для этого нужны хотя бы первоначальные навыки и познания в непростых строительных дисциплинах.

В технической документации способы электропрогрева бетона делятся на:

Сквозные. Согласно чему бетон прогревается электрическими токами, которые поставляют проложенные внутри опалубки электроды, которые могут быть стержневыми или струнными. Бетон в этом случае играет роль сопротивления. Расстояние между электродами и подаваемая нагрузка должны быть точно рассчитаны, а целесообразность их применения безоговорочно доказана.
Периферийные. Принцип заключается в нагревании поверхностных зон будущего фундамента. Тепловая энергия поставляется нагревательными приборами через присоединенные к опалубке ленточные электроды. Это может быть полосовая или листовая сталь. Внутрь массива тепло распространяется за счет теплопроводности смеси. Эффективно толща бетона прогревается на глубину 20см. Дальше меньше, но при этом формируются напряжения, существенно улучшающие критерии прочности.

Методы сквозного и периферийного электропрогрева используются в неармированных и мало армированных конструкциях, т.к. арматура влияет на разогревающий эффект. При густой установке арматурных прутков токи будут замыкаться на электроды, да и формируемое поле будет неравномерным.

Электроды по окончании прогрева навсегда остаются в конструкции. В списке периферийных методик самой известной является применение греющей опалубки и инфракрасных матов, укладываемых поверх сооружаемого основания.

Наиболее рациональным способом прогрева бетона признано выдерживание с помощью электрического кабеля. Греющий провод можно проложить в конструкциях любой сложности и объема, не зависимо от частоты армирования.

Минус греющих технологий состоит в возможности пересушить бетон, потому для проведения требуются расчеты и регулярный контроль температурного состояния конструкции.

Введение добавок в бетонный раствор

Введение добавок - самый простой и дешевый способ бетонирования при минусовых температурах. Согласно нему заливка бетона зимой может выполняться без применения прогрева. Однако метод вполне может дополнять тепловую обработку внутреннего или наружного типа. Даже при использовании его вкупе с обогревом твердеющего фундамента паром, воздухом, электричеством ощущается снижение расходов.

В идеале обогащение раствора добавками лучше всего сочетать с сооружением простейшего «термоса» с утолщением теплоизоляционной оболочки на участках с меньшей толщиной, на углах и прочих выступающих частях.

Добавки, применяемые в «зимних» бетонных растворах делятся на два класса:

Вещества и химические соединения, понижающие точку замерзания жидкости в растворе. Обеспечивают нормальное твердение при минусовых температурах. К ним отнесены поташ, хлорид кальция, хлорид натрия, нитрит натрия, их сочетания и подобные вещества. Вид добавки определяют, исходя из требований к температуре твердения раствора.
Вещества и химические соединения, ускоряющие процесс твердения. К ним отнесены поташ, модификаторы с основой из смеси хлорида кальция с мочевиной или нитрит-нитратом кальция, его же с хлоридом натрия, одним нитрит-нитратом кальция и др.

Химические соединения вводятся в объеме от 2 до 10% от массы цементного порошка. Количество добавок подбирают, ориентируясь на ожидаемую температуру твердения искусственного камня.

В принципе, применение противоморозных добавок позволяет проводить бетонирование и при -25ºС. Но подобные эксперименты не рекомендованы строителям объектов частного сектора. На самом деле к ним прибегают поздней осенью при единичных первых заморозках или ранней весной, если бетонный камень обязательно должен отвердеть к определенному сроку, а альтернативных вариантов не имеется.

Распространенные противоморозные добавки для заливки бетона:

Поташ или иначе углекислый калий (К 2 СО 3). Самый востребованный и простой в применении модификатор «зимнего» бетона. Его использование в приоритете из-за отсутствия коррозии арматуры. Для поташа не характерно появление соляных разводов на поверхности бетона. Именно поташ гарантирует твердение бетона при показаниях термометра до -25°С. Недостаток его введения состоит в ускорении темпов схватывания, из-за чего управиться с заливкой смеси нужно будет максимум за 50 минут. С целью сохранения пластичности для удобства заливки в раствор с поташом добавляют мылонафт или сульфитно-спиртовую барду в объеме 3% от массы цементного порошка.
Нитрит натрия, иначе соль азотистой кислоты (NaNO 2). Обеспечивает бетону стабильный набор прочности при температуре до -18,5°С. Соединение обладает антикоррозионными свойствами, повышает интенсивность твердения. Минус в появлении выцветов на поверхности бетонной конструкции.
Хлорид кальция (CaCl 2), позволяющий проводить бетонирование при температурах до -20°С и ускоряющий схватывание бетона. При необходимости введения в бетон вещества в количестве более 3% необходимо увеличивать марку цементного порошка. Недостаток применения заключается в появлении высолов на поверхности бетонной конструкции.

Приготовление смесей с противоморозными добавками производится особым порядком. Сначала перемешивается заполнитель с основной частью воды. Затем после легкого перемешивания добавляют цемент и воду с разведенными в ней химическими соединениями. Время перемешивания увеличивают в 1,5 раза по сравнению со стандартным периодом.

Поташ в объеме 3-4% от массы сухого состава добавляется в бетонные растворы, если отношение вяжущего вещества к заполнителю 1:3, нитрит нитрата в объеме 5-10%. Оба противоморозных средства не рекомендовано использовать в заливке конструкций, эксплуатируемых в обводненной или очень влажной среде, т.к. они способствуют образованию щелочей в бетоне.

В заливке ответственных сооружений лучше использовать холодные бетоны, приготовленные механическим способом в заводских условиях. Их пропорции с точностью рассчитываются с ориентиром на конкретную температуру и влажность воздуха в период заливки.

Приготовляют холодные смеси на горячей воде, доля добавок вводится в четком соответствии с погодными условиями и с типом сооружаемой конструкции.

Методы заливки бетона в зимний период:

Зимнее бетонирование с устройством тепляка:

Противоморозное средство для зимнего бетонирования:

Перед заливкой растворов с противоморозными добавками не обязательно прогревать дно котлована или траншеи, вырытой под фундамент. Перед заливкой подогреваемых составов прогрев дна обязателен во избежание неровностей, которые могут получиться из-за растаявшего в грунте льда. Заливка должна выполняться в один день, в идеале в один прием.

Если перерывов не избежать, интервалы между заливками бетонного раствора необходимо свести к минимуму. При соблюдении технологических тонкостей бетонный монолит наберет необходимый запас прочности, законсервируется на зиму и продолжит твердение с приходом теплого времени. Весной можно будет приступить к возведению стен по готовому надежному основанию.

В зимних условиях (среднесуточная температура наружного воздуха ниже +5° С) происходит замерзание свободной воды, что прекращает процесс гидратации цемента, ее увеличение в объеме (до 9%) разрушает структуру бетона. Это приводит к тому, что после оттаивания бетон уже не может набрать проектную прочность.

Установлено, если бетон до замерзания наберет 30...50% проектной прочности, то дальнейшее воздействие низких температур не влияет на его физико-механические характеристики. Такая величина прочности называется критической. В зависимости от марки бетона она равна: 50% М - для М200, 40% М - для М300 и 30% М - для М400 и выше.

К зимним способам бетонирования, обеспечивающим достижение бетоном критической прочности, относятся: разогрев бетона при его приготовлении; выдерживание бетона в утепленных опалубках (метод термоса); внесение в бетон химических добавок, снижающих температуру замерзания; тепловое воздействие греющих опалубок на свежеуложенный бетон; электродный прогрев; воздействие инфракрасных источников теплоты и т. д. Выбирают технологические приемы в зависимости от экономической эффективности, условий бетонирования, вида конструкций и особенностей используемых бетонов, наличия дешевых источников тепла.

При приготовлении бетонных смесей на заводах организуют подогрев составляющих и воды затворения, сам же процесс приготовления осуществляют в утепленном помещении, чем обеспечивают выход бетонной смеси заданной температуры. Для подогрева песка и щебня используют специальные регистры, через которые пропускают разогретую до 90° С воду или пар. Воду затворения подогревают до температуры 40...80° С (в зависимости от вида цемента) преимущественно паром в водонагревателях.

Транспортируют бетонную смесь зимой в утепленных бетоновозах, специальных контейнерах, автосамосвалах с подогревом кузова выхлопными газами. Кузов накрывают брезентом или утепленными щитами, бадьи и бункеры - деревянными утепленными крышками.

К зимнему бетонированию с безобогревным выдерживанием бетона относится способ «термоса», который основан на укладке бетонной смеси, разогретой до температуры 20...80° С, в утепленную опалубку. Открытые поверхности бетона защищают от охлаждения. Количество теплоты, внесенной в бетонную смесь и выделенной при экзотермической реакции цемента, вполне достаточно для достижения бетоном критической прочности.

Транспортирование к месту бетонирования разогретой бетонной смеси сопровождается значительными потерями теплоты, повышением жесткости смеси и снижением ее удобоукладываемости. С целью исключения этих недостатков бетон целесообразнее разогревать непосредственно у места производства работ. Для этого используют специальные электроды, которые погружают в бетонную смесь, находящуюся в кузове самосвала или в бункере. Подводя к ним электрический ток 380 В, смесь нагревают в течение 5...10 мин до температуры 75...90° С.

В практике широко распространен метод электротермообработки бетона. Он основан на преобразовании электрической энергии в тепловую непосредственно внутри бетона либо в различного рода электронагревательных устройствах. В строительстве освоены следующие методы: электродный прогрев (собственно электропрогрев); разогрев в электромагнитном поле (индукционный) ; обогрев различными электронагревательными устройствами.

Электродный способ прогрева подразделяется на сквозной и периферийный. При сквозном прогреве используют стержневые электроды диаметром до 6 мм, располагая их по всему сечению, при периферийном - плавающие рамочные и пластинчатые, нашивные пластинчатые и струнные. В каждом конкретном случае рассчитывают схему расположения электродов и напряжения на них. При разогреве бетона строго следят за скоростью подъема его температуры (8... 15° С/ч) и временем изотермического прогрева.

Для контактного электроразогрева применяются различного вида греющие опалубки, которые подразделяют на жесткие (деревянные, металлические) и мягкие (из брезентовой или асбестовой ткани, резиновые, пластиковые и т. п.). Устанавливают термоактивную опалубку отдельными щитами или укрупненными панелями. Источниками тепла в щитах служат стержневые, трубчато-стержневые и уголково-стержневые электронагреватели, полосовые электроды, электроды из проволоки или фольги, запрессованные в электропроводящий состав.

Для обогрева бетона паром вокруг забетонированной конструкции создают так называемую «паровую рубашку», обеспечивающую требуемые температурно-влажностные условия твердения бетона. Температура разогрева 70...95° С.

Индукционный прогрев бетона происходит за счет выделения тепла при прохождении вихревых токов в металлической опалубке и конструкции, находящихся в электромагнитном поле индуктора (многовитковой катушки), через который пропускают переменный ток промышленной частоты напряжением 36...120 В. Тепло от арматуры и металлической опалубки передается бетону в нагревает его. Индукционный нагрев применяют в основном для термообработки бетона конструкций небольшого сечения: колонн, балок, стыков, сооружений, возводимых в скользящей, подъемно-переставной и горизонтально перемещаемой опалубке.

В качестве источников обогрева инфракрасными лучами служат ТЭНы мощностью 0,6...1,2 кВт, керамические стержневые излучатели диаметром 6...50 мм мощностью 1...10 кВт, кварцевые трубчатые излучатели и другие средства. Инфракрасные излучатели в комплекте с отражателями используют для обогрева тонкостенных емкостных сооружений, бетонной подготовки, замоноличивания стыков и узлов и др. При обогреве температура на поверхности бетона не должна превышать 80...90° С.

Использование химических добавок в бетоне снижает температуру замерзания воды и тем самым обеспечивает твердение бетона при отрицательных температурах. В качестве противоморозных добавок применяют поташ (П), нитрит натрия (НН), нитрат кальция (НК), соединение нитрата кальция с мочевиной (НКМ), нитрит-нитрат кальция (ННК), хлорид кальция (ХК) с хлоридом натрия (ХН), хлорид кальция (ХК) с нитритом натрия (НН) и др. Выбор противоморозных добавок и их оптимальное количество зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее , наличия агрессивных средств и блуждающих токов, температуры окружающей среды.