При какой температуре добавлять добавки в бетон. Заливка бетона при отрицательных температурах. Меры предосторожности при использовании

Ещё в начале прошлого века работы с бетонными смесями были сезонными. В зимний период укладка бетона не производилась из-за потери прочностных характеристик этого стройматериала. Строители пытались разными способами сдвинуть график работ по укладке бетона ближе к началу стойких заморозков. Для этого поверхность бетонного монолита утеплялась при помощи различных органических материалов: древесных опилок, торфяной крошки, сплетенных для этой цели камышовых матов.

Параллельно учёными предпринимались попытки создать бетон, температура схватывания которого была бы ниже нуля градусов. Но поскольку выигрыш во времени строителей не устраивал, продолжался поиск альтернативного утепления (подогрева) бетона при минусовых температурах.

Приемлемая температура смеси

В ходе исследований учёные определили, какая температура бетона наиболее оптимальна для получения качественных конструкций. Её значения находятся в интервале между +5 и +15 градусов. Пограничные показатели, которые прорабатывались исследователями, — минус 20 и плюс 45 град. При значениях наружного воздуха от +5 до -3 град. температура свежеприготовленного продукта не допускается ниже +5 град. Эти показатели подходят для цементной массы в 240 кг/куб. м (при марке М200 и больше). Если цемента используется меньше, температурный показатель смеси должен соответствовать +10 град. или выше.

Способы повышения температуры схватывания бетона

При необходимости в зимний период заливать бетон температура смеси может быть повышена следующими способами:

* за счет применения подогретой воды;

* при помощи ввода в смесь морозостойких добавок;

* с помощью электроподогрева;

* методом пропаривания бетонных конструкций в стационарных условиях в специальных автоклавах до набора прочности 80-85%;

* с помощью электропрогрева бетонного монолита, имеющего в своём составе арматуру. При этом коммутация электродов производится по всей площади соприкосновения арматуры с бетоном при подключении тока небольшого напряжения;

* путём использования тепловых пушек с ограждением бетонной смеси.

Зависимость качества бетона от наружного воздуха

Меняется ли прочность бетона от температуры снаружи? Конечно. При работе со стройматериалом в зимний сезон химическая реакция, сопровождающая набор прочности, затухает. Следовательно, при отрицательных температурах затвердение прекратится. «Спасут» смесь добавки в виде различных солей, способные остановить образование льда.

Бывает ситуация, когда продукт начал схватываться, но потом замёрз. В этом случае после оттаивания он затвердеет только при отсутствии внутренних повреждений замерзающей водой. Специалисты допускают одноразовый цикл заморозки-оттаивания при соблюдении условия: температура смеси в течение трёх суток не должна опускаться ниже +10 градусов.

Если знать определённые требования, то зимой бетонирование можно произвести не хуже, чем в самый благоприятный период. Первое условие — грамотная доставка материала. Наилучший вариант — использовать . Второе — соорудить утеплённую опалубку, ещё лучше позаботиться об обогреве бетонированной площади.

Говоря о том, при какой температуре заливать бетон в летний период, следует отметить факт понижения прочности продукта при +30 градусов. Практическим выходом из положения является увлажнение поверхности бетона водой. В летний период из-за испаряющейся влаги бетон делают более жидким. И конечно же следует сообщить при какой температуре заливать бетон зимой — рекомендуется выполнить все работы до -15С.

Реагируя на воздействие температуры, бетон летом схватывается более равномерно в сырую и прохладную погоду. А если работы производятся в дождливый период, то устойчивость материала к влаге повышают специальным цементом. Чтобы раствор не размыло, площадку накрывают полиэтиленом. Однако в сильные дожди вести бетонные работы под открытым небом не рекомендуется. Если строительство начинается в новой климатической зоне, то специалисты советуют испытать бетон на прочность в лабораторных условиях или на стройплощадке.

Влияющая на бетон температура воздуха — не единственный фактор воздействия на данный материал. Качество продукта зависит от влажности окружающей среды, солнечной радиации, скорости ветра и способов ухода за уложенной смесью.

А теперь, коротко:

— При какой температуре можно заливать бетон? (на улице/ в фундамент/ зимой и летом)?
Оптимальная температура — от 5 до 20 градусов C выше ноля. С использованием добавок и прогревом бетона в зимний период до минус 20 градусов С.

Зимой, когда температура на улице опускается ниже нуля, возведение железобетонных, монолитных и бетонных конструкций усложняется. Жидкость, входящая в состав цементного раствора, начинает кристаллизоваться, в результате почти полностью останавливается процесс затвердевания бетона.

Как только наступает теплая пора, гидратация цемента возобновляется, и раствор, который замерз на этапах строительства, имеет высокую теплопроводность и низкую прочность. Это обусловлено тем, что замерзшая вода расширяется, делая бетон рыхлым. Для того чтобы исключить такие последствия, принято использовать противоморозные добавки. Они противостоят кристаллизации жидкости при минусовой температуре.

Добавки в бетон

Посетив строительный магазин, вы сможете отыскать добавки в бетон в большом ассортименте. Например, нитрит натрия имеет вид жидкости или белых кристаллов. Карбамид известен под вторым названием - мочевина - и изготавливается в виде бесцветных кристаллов. Можно встретить соединения нитрата кальция и мочевины. Вид белого порошка имеет формиат натрия.

Жидкость тёмно-коричневого цвета представляет собой соединение, которое предполагает наличие:

• ацетилацетона;
• нитрохлорактинида;
• ацетоуксусного эфира.

Примечательно, что данный состав используется при температуре до -25 °С. Из специальных модификаторов и раствора поташа изготавливается «Асол-К». Он способен выдержать температуру до -10 °С, тогда как при изменении температуры выше 0 °С ускоряется твердение бетона. Качественным антифризом для смесей выступает «Гидрозим», который обеспечивает гидратацию при температуре ниже -15 °С. Из газа NH3 и обычной воды изготавливается состав, который способен выдержать морозы до -30 °С. Пластифицирующими свойствами обладает гидробетон, который может применяться при температуре не ниже -15 °С.

Добавки к цементным растворам

Противоморозная добавка в раствор позволяет использовать последний при возведении монолитных конструкций, зданий и изготовлении железобетонных элементов. Сегодня такие добавки представлены в широком ассортименте, однако наиболее популярными являются электролитные составы и их соединения. Они обеспечивают противоморозное воздействие и ускоряют затвердевание раствора. Среди наиболее распространенных следует выделить:

• ХК, НН1.
• ННХК.

Формиат натрия

Формиат - противоморозная добавка, которая обладает видом кристаллизованного белого порошка, хорошо растворяющегося в воде. Изготавливается добавка из натриевых солей муравьиной кислоты. Основные действия направлены на снижение температуры воды в растворе и продление гидратации бетона.

Добавка не обладает пластифицирующими свойствами и способна создавать напряжение в структуре из-за кристаллизации солей. Для того чтобы этого избежать, следует дополнительно использовать пластификатор С-3, который выпускается в виде жидкости и порошка.

Расход

Расход противоморозной добавки необходимо знать, чтобы приобрести нужное количество средства. При изготовлении раствора с противоморозной добавкой ФН + С-3 применяют теплую воду, в которую следует влить формиат натрия и пластификатор. Объем добавки определяется в зависимости от погодных условий. Если температура изменяется в пределах от 0 до -5 °С, то расход составит 3% от общей массы цемента.

При изменении температуры в пределах от 0 до -10 °С следует использовать добавку в объеме 4% от массы цемента. Количество добавки увеличивается до 6%, если температура окружающего воздуха понижается до -15 °С. Объем пластификатора С-3 всегда остается на уровне 0,8-1% от массы цемента, что не зависит от температуры воздуха. Для противоморозного вещества расход окажется разным. На этот параметр будут влиять свойства добавки и температура воздуха.

Применение добавок

Противоморозные добавки должны доливаться в раствор вместе с жидкостью. Сделать это желательно с последней третью воды. Не следует добавлять в сухую смесь присадки. Как только присадка будет добавлена, следует выждать определённое время, которое необходимо для распределения компонентов. Противоморозные добавки используются при минусовых температурах по определённым правилам.

Если приходится работать в условиях снегопада, то важно позаботиться об укрытии. При выходе раствора из смесителя важно удерживать его температуру в пределах от +15 до +25 °С. Рабочая смесь должна подготавливаться с использованием подогретой воды. Заполнители подогреваются перед непосредственным использованием.

Ограничения в применении

Противоморозные добавки некоторых видов могут использоваться с учетом ограничений. Они распространяются на предварительно напряженные конструкции и изделия, которые будут подвергаться динамическим нагрузкам. Использовать при замоноличивании стыков железобетонных конструкций не разрешается растворы хлористых солей. Это относится к изделиям, которые обладают закладными деталями и выпусками арматуры. Правило актуально, если не была проведена химзащита.

Смеси противоморозных добавок должны применяться после предварительного испытания образцов на коррозионное воздействие. Описываемые средства могут стать причиной высолов на поверхности бетона, а также снижения прочностных характеристик конструкций. Бетон с добавками должен иметь положительную температуру к началу выдерживания.

Этот параметр должен оказаться выше температуры внешнего воздуха на 5 °С или больше со знаком плюс. Например, если температура воздуха составляет -13 °С, то температура бетона должна быть равна +18 °С. Незаглубленные поверхности конструкций следует теплоизолировать, чтобы исключить вымораживание воды из этих участков.

Применение противоморозных добавок предполагает соблюдение пределов температуры внешнего воздуха. Если используются хлористые соли (нитрат натрия), то температура должна составить -15 °С или выше. Что касается поташа, то этот предел составит -25 °С. Технология использования описываемых добавок обладает одним важным достоинств, которое заключается в минимальных материальных и физических затратах на реализацию. Минусом технологии является длительный период приобретения конструкцией критической прочности. Если будут нарушены правила использования добавок, могут возникнуть некоторые проблемы по типу высолов на поверхности и коррозии арматуры.

Когда используется противоморозная добавка в бетон, довольно часто применяются комплексные способы выдерживания конструкций. Для сокращения сроков твердения применяют технологию термоса. Для этого смесь подготавливается на подогретых составляющих из жидкости с теплоизоляцией бетона.

Почему стоит использовать добавку на основе хлоридов и когда стоит от неё отказаться

Противоморозные добавки, изготавливаемые на основе хлоридов, обладают множеством преимуществ, среди них следует выделить:

• низкую стоимость;
• отсутствие влияния на структуру раствора;
• отсутствие влияния на скорость застывания, благодаря чему приготовить раствор можно заранее;
• увеличение подвижности частиц, благодаря чему можно придать раствору желаемую форму.

Вышеупомянутая добавка обладает минусом, который выражен в высоком уровне коррозионной активности. Вследствие чего использовать такое средство можно лишь для тех конструкций, которые не имеют арматуры и металла в структуре. Последний начинает окисляться, отслаиваться от конструкции, тем самым нарушая целостность.

Меры предосторожности при использовании

При работе с добавками следует применить защитные перчатки. Если средство попало на открытые участки кожи, то их следует промыть водой с мылом. Добавка не должна попасть в глаза, но если избежать этого не удалось, то их следует промыть большим количеством воды и обратиться к врачу. Добавки должны утилизироваться с учетом местных правил, ведь данные составы содержат вредные компоненты. Это указывает на то, что смесь нельзя выливать на почву, сбрасывать в канализацию или в водоемы.

Заключение

Используя противоморозные добавки, можно повысить прочность конструкции практически в 2 раза. Эти ингредиенты позволяют экономить на цементе, ведь он может быть более низкого класса, а значит, стоить будет дешевле. Конструкции можно изготавливать менее внушительной толщины, при этом прочность и остальные свойства не будут потеряны.

Оптимальный температурный диапазон для устройства бетонных фундаментов по традиционным технологиям – от 15 до 25 °С. Поэтому в подавляющем большинстве случаев эти работы ведутся в теплый период года. Но что делать, если нужно продолжить или начать строительство осенью или посреди зимы, когда на улице мороз? Чтобы ответить на поставленный вопрос, предлагаем разобраться, при какой минимальной температуре можно заливать бетон и чем это чревато для застройщика.

Можно ли бетонировать при морозе

После заливки при благоприятных условиях в бетоне начинается процесс гидратации, проходящий в 2 этапа:

1. Вода вступает в химическую реакцию с цементом, отчего между частицами возникают связи и раствор начинает густеть. Стадия схватывания длится 10-20 часов и сопровождается выделением тепла.
2. Второй этап – застывание (твердение) бетонной смеси, продолжающееся до 4 недель. За этот период монолитная конструкция набирает максимальную прочность.

Чем ниже температура окружающей среды, тем дольше происходит гидратация. Для наглядности приведем пример в виде таблицы, отражающей поведение стандартного бетона М250 на основе портландцемента марки 400 при разных температурах.

Справка. Согласно строительным нормам, опалубка снимается после достижения 50% прочности, а дальнейшие работы – не ранее, чем при 70%.

При отрицательной температуре вода замерзает и практически не вступает в реакцию с цементом. Если же образуются кристаллы льда, то не успевший застыть монолит начинает разрушаться. Из приведенной таблицы хорошо видно, что даже при нулевой температуре ваша стройка растянется на неопределенный срок.

Чтобы этого избежать, нужно воспрепятствовать замерзанию воды, а в идеале – нагреть ее до требуемой кондиции, чтобы ускорить гидратацию. Существует несколько методов, как можно организовать бетонирование фундамента под дом в осенний и зимний период:

• введение в бетонную смесь противоморозных добавок;
• прогрев монолитной конструкции изнутри и снаружи;
• укрывание и утепление бетона после заливки.

Практика строительства показывает, что правильное применение этих способов поодиночке или в комбинации позволяет спокойно возводить фундаменты вплоть до -15 °С на улице. Если вы проживаете в крупном городе, то наверняка отмечали, что зимой работы на крупных объектах не прекращаются. В равной степени указанные технологии применимы и для устройства небольших оснований под дом или баню.

Использование добавок

Эти химические вещества делятся на группы по способу воздействия на бетонную смесь:

1. Присадки, не дающие воде замерзнуть при минусовой температуре и позволяющие протекать гидратации цемента. Их лучше применять в комбинации с подогревом, чтобы сократить периоды схватывания и отвердевания.
2. Добавки – ускорители, обладающие свойствами антифризов. Их функция – резко повысить активность цемента и таким образом заставить бетон набрать проектную прочность независимо от температуры окружающей среды. Успешно используются без прогрева конструкций.
3. Вещества, ускоряющие схватывание раствора и вызывающие максимальное выделение теплоты, отчего монолит в первое время подогревается самостоятельно.

Справка. С финансовой точки зрения введение добавок считается наиболее выгодным способом, поскольку электрический или воздушный нагрев бетона обходится дороже.

Особенность применения любых присадок – соблюдение точной дозировки в соответствии с условиями бетонирования, особенно при комбинации веществ. Дело в том, что часть составов инициируют появление ржавчины арматурного каркаса, но придают воде антифризные свойства. Другие же являются ингибиторами коррозии, поэтому обе группы используются совместно.

Отсюда вывод: не пытайтесь самостоятельно сделать раствор для зимнего строительства путем добавления присадок, такой материал нужно заказывать на заводе и доставлять бетоновозом (на жаргоне - миксером). Свяжитесь со специалистами предприятия и узнайте, при какой температуре можно будет применить их продукцию, чтобы залить фундамент без последствий. В случае крайней необходимости, правильно скомбинированные и точно дозированные примеси позволяют снизить порог укладки раствора до минус 25 °C.

В роли антифризных и ускоряющих присадок чаще всего выступают такие вещества:

• калий углекислый (поташ);
• различные соли кальция и натрия;
• мочевина (иначе – карбамид);
• формиат натрия.

Больше подробностей о химических примесях – модификаторах вы узнаете из следующего видео:

Подогрев конструкций

Данный метод широко применяется при заливке железобетонных фундаментов небольших зданий и реализуется двумя способами:

1. Вся площадь будущего дома перекрывается шатром из пленки, установленным на каркасе из деревянных брусьев. Внутри размещаются электрические либо газовые тепловые пушки, поддерживающие определенный температурный режим в течение всего срока застывания бетона.
2. Перед заливкой арматурный каркас фундамента обматывается греющим кабелем, который подключается к сети после укладки раствора в опалубку. Есть другие типы электронагревателей — ТЭНы, спирали из нихрома и так далее.

Примечание. Оба варианта обычно используются без введения противоморозных добавок в бетонную смесь. Но при слишком низких температурах (-15 °С и меньше) без присадок не обойтись.

Устройство бетонного основания с последующим воздушным прогревом – не слишком эффективная методика в условиях крепких морозов и промерзших грунтов. Нагнетание тепла в пространство под шатром позволяет повысить температуру воздуха на 15-20 °С, чего бывает недостаточно. В свою очередь, греющий кабель может перегореть внутри монолита и тогда часть фундамента останется без обогрева.

Выгрузка бетона из машины в подогреваемое укрытие

Главным недостатком данных способов является высокое энергопотребление и большие первоначальные вложения на возведение навеса либо закупку кабеля (тепловые пушки можно взять в аренду). Опять же, работу обогревателей или кабеля необходимо отслеживать и постоянно находиться на объекте. Для понимания процесса предлагаем посмотреть видео

Минимальная температура для заливки бетона - это приблизительно 5 °С. То есть этот показатель считается критическим - до этой цифры можно проводить любые работы с бетоном в обычном режиме. Однако необходимо помнить, что оптимальная температура для заливки бетона - 17-25 °С, так как такие условия позволяют получить максимальную прочность раствора. Если температура приблизилась к 5 °С, раствор, вероятно, окажется менее твердым и прочным и не достигнет заявленных для марки показателей. Еще при проведении работ при следует помнить, что время затвердевания может увеличиться в разы.

Однако иногда появляется необходимость провести строительные работы в зимний период при отрицательных температурах. Причин может быть несколько:

• ограниченное время строительства в летний период из-за неблагоприятных климатических условий;
• необходимость заливки бетона на сыпучих грунтах;
• сезонное снижение цен на материалы, в том числе и на цемент;
• снижение стоимости проведения работ специализированными фирмами из-за невысокого спроса на их услуги.

Существуют две основные технологии, при помощи которых можно проводить бетонирование в холодное время года.

Первая заключается в том, что заливка бетона при отрицательных температурах производится на подогретую арматуру, в роли которой могут выступать обычные электроды. К арматуре присоединяется стандартный 12-вольтный кабель, через который поступает ток. Этого вполне достаточно для того, чтобы металлические пруты накалялись и разогревали раствор, не давая ему смерзнуться. Недостатки этого способа очевидны - помимо применения специальных материалов, придется потратить изрядную сумму на электроэнергию.

Кроме того, заливка бетона при отрицательных температурах может проводиться при помощи теплой опалубки. Суть данной технологии заключается в утеплении раствора специальными теплоизолирующими материалами, например пенопластом или минеральной ватой. Но и здесь есть свои минусы - укрывать бетон необходимо со всех сторон, что приводит к большому расходу вспомогательных материалов и увеличению времени проведения работ.

Заливка бетона при отрицательных температурах: общие рекомендации

Таким образом, можно сделать вывод, что заливка бетона при отрицательных температурах должна проводиться только в том случае, если нет возможности отложить этот этап строительных работ до наступления более благоприятных условий.

Давайте попробуем ответить на этот вопрос, учитывая характеристики бетона и особенности его поведения при минусовой температуре.

Начну с того, что вода в бетоне нужна не только для его текучести, она также играет очень важную роль в процессе затвердевания.

При минусовой температуре окружающего воздуха, вода начинает превращаться в лед, вследствие чего, не только прекращает процесс твердения, но и способствует разрушению связей, которые образовались до ее замерзания.

Следует знать, что бетон может замерзнуть при температуре около -4 0 С. При температуре ниже +5 0 С – в разы замедляется процесс его твердения, и набор прочности откладывается до тех пор, пока не станет теплее. Так вот, чем дольше в процессе твердения будет застой, тем меньше прочности он наберет в итоге.

Это означает только одно – при минусовой температуре, нам необходимо создать такие условия, при которых бетон не только не будет замерзать, но и продолжит набирать свою прочность.

Давайте попробуем разобраться как это сделать.

Технология заливки бетона при минусовых температурах

Существует несколько технологий заливки бетона, когда температура окружающего воздуха ниже нуля:

• При помощи добавления в бетон противоморозных добавок
• При помощи электропрогрева бетона изнутри
• При помощи утепления объекта заливки

Использование добавок при заливке бетона

Использование противоморозных добавок в приготовленном бетоне очень распространено. Это связано с тем, в первую очередь, с небольшими затратами и их доступностью. А если Вы используете покупной бетон, то все необходимые противоморозные добавки в нем уже должны будут быть, в соответствии со значениями минусовой температуры.

Эти добавки содержат в себе различные химические примеси, на подобии солей монокарбоновых кислот, нитрит и формиат натрия и т.п., которые значительно ускоряют процессы твердения, увеличивают конечную прочность бетона, и самое главное – не дают воде, содержащейся в бетоне, замерзнуть.

Основными недостатками применения различного рода добавок в бетон, является то, что они хорошо справляются со своей работой только при небольшой минусовой температуре – около -5 0 С.

При больших морозах некоторые из добавок будут работать, но все равно твердение значительно замедлится и в конечном итоге будет недобор прочности бетона до 30%. Так же некоторые добавки агрессивны к металлической арматуре, и действуют на нее разрушающе.

Технология подогрева бетона в процессе его заливки

Подогрев бетона электричеством осуществляется двумя способами:

• Пропусканием тока через бетон с помощью электродов
• Пропусканием тока через заранее заложенный провод внутри бетона

Если кому-то интересна технология электропрогрева бетона в зимнее время , я подробно описывал ее в одной из моих статей. Поэтому здесь не буду заострять на этой технологии большого внимания.

Первый способ гораздо дешевле, так как в роле электродов может выступать арматура.

Если следовать правилам, то для этих целей необходимо дополнительное спецоборудование, но некоторые умельцы, вставив в бетон арматурные электроды подключают к ним сварочный аппарат, тем самым пропуская ток через бетон и нагревая его.

Стоит отметить, что армированный бетон прогревают напряжением до 127 В, а бетон без металлической арматуры можно греть напряжением до 380 В.

Второй способ подразумевает дополнительные затраты на специальный нагревательный кабель, который, как правило, необходимо уложить по арматурному каркасу и подключить к нему ток через специальные подстанции.

Этот способ гораздо дороже, но в тоже время – гораздо эффективнее чем подогрев бетона электродами.

Основным недостатком использования такого метода являются значительные финансовые расходы, и в тоже время, при прогреве бетона необходимо постоянно следить за его температурой. Высокая температура приведет к пересыханию бетона и может нанести значительный ущерб будущей конструкции.

При больших морозах необходимо дополнительное утепление опалубки или самого бетона.

Утепление бетона во время твердения

Кроме создания искусственного подогрева бетона, при небольшой минусовой температуре, можно применить стандартные методы утепления.

Утепляется, как правило, сама опалубка, если таковая присутствует, а также все видимые части бетона. Утепление производиться различными материалами, от обычных опилок до использования пенополистирола.

Одним из наиболее популярных способов утепления является создание, так называемого, шатра вокруг объекта бетонирования. Дополнительно внутрь такого шатра можно установить обогревательные пушки.

Недостатком такого метода является то, что бетон должен подаваться уже прогретым, а также обычное утепление, без дополнительного прогрева, будет малоэффективно при сильных морозах.

Вот мы и рассмотрели основные способы заливки бетона при минусовых температурах, ко всему этому хочется добавить, что частенько для этой цели используют не какой-то один конкретный способ, а планируется заранее комплекс мероприятий, начиная от добавления противоморозных добавок, и заканчивая прогревом с последующим утеплением.

Но несмотря на это, сам процесс заливки бетона в минусовую температуру – занятие не из дешевых, несмотря на то, что производители делают огромные «зимние скидки» на строительный материал.

В добавок к этому, очень сложно с помощью искусственного подогрева поддерживать постоянную комфортную температуру, и что не маловажно – температура должна быть равномерно распределена по всему объему заливки.

Внимание! Заливка бетона при минусовой температуре возможна только в том случае, если у Вас нет другого выбора, потому что минимальная температура окружающей среды в процессе затвердевания, без дополнительных вмешательств, весной должна составлять +5 0 С, а осенью - +10 0 С.

Для осени требования жестче, потому что основной срок твердения составляет 28 суток, а за это время осенняя температура воздуха может значительно упасть.