Бетонирование при минусовых температурах. Особенности бетонирования при отрицательных температурах. Использование добавок при заливке бетона

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

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

Распространенные виды заливки бетона на холоде

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

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

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

Принцип действия и виды морозостойких составов

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

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

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

Как это работает

Как известно основной задачей воды в растворе является создание условий для кристаллизации составляющих раствора, силикатов, алюминатов и так далее. На языке профессионалов это называется гидратацией цемента.

Наиболее комфортно, без добавок, раствор застывает при температуре 15 — 20 ºС, все что выше и особенно ниже, нуждается в создании специальных условий.

• Главной задачей подобного рода присадок является снижение периода схватывания раствора и уменьшение времени созревания бетона при низких температурах. То есть снизить уровень замерзания воды и при этом не навредить остальным процессам, происходящим в растворе.

Распространенные составы и способы работы

• Наиболее распространенными материалами для изготовления морозоустойчивых присадок смело можно считать соли монокарбоновых кислот, среди профессионалов этот состав известен как «Поташ». Цена на данные составы на отечественном рынке вполне приемлемая.
• Когда выполняется заливка бетона при минусовой температуре добавки монокарбоновых кислот, должны строго дозироваться. Для каждой температуры количество присадок разное, Такими добавками можно подготовить раствор к температуре до минус 30ºС. Чем ниже температура, тем больше состава потребуется.

Важно: как говорилось ранее, присадка при неграмотном использовании может понизить другие характеристики раствора.
Поэтому принцип, чем больше, тем лучше здесь может навредить.

• Следующим лидером нашего рынка является нитрит натрия. Цена на него также не сильно высока, но это вещество обладает сильным, едким, неприятным запахом. Кроме того данный состав легко может воспламениться. При контакте с некоторыми видами современных пластификаторов могут выделяться ядовитые, токсичные газы.

• Максимальная температура, которую может держать нитрат натрия, составляет не ниже -15ºС. Специалисты рекомендуют его использование при приготовлении растворов на портландцементе или на шлакопортландцементе. Добавлять эту присадку в глиноземистые цементы строго запрещено.
• Широкий спектр использования имеет формиат натрия и нитрат кальция. Кроме производства ЖБИ, эти присадки могут применяться в штукатурных растворах и растворах предназначенных для кладки кирпича. Но данные составы используются только в комплексе с пластификатором, так как из-за скопления солей, в монолите могут образовываться пустоты и высолы.

Важно: растворы с добавлением присадок должны готовиться своими руками при температуре не ниже 5 — 10 ºС.
Кроме того, они не могут долго храниться, раствор нужно использовать в течение часа после замешивания.

• Не стоит забывать об отечественных производителях, добавки из линейки морозо-пласт, морозо-стирол и т.д. Являются составами комплексного действия, после заливки благодаря процессам, происходящим внутри монолита, температура поддерживается естественным образом и при небольших морозах, вам достаточно просто хорошо укрыть бетон.

Зависимость от марки бетона

• По нормам СНиП 111-1-76, мороз опасен для бетона только на стадии набора прочности. Поддерживать определенную температуру в монолите нужно до определенного % крепости. Для каждой марки бетона этот процент индивидуален.
• После того, как монолит схватился, замораживание ему уже не настолько страшно, но и эксплуатировать ЖБИ еще не рекомендуется. Дело в том, что после оттаивания, изделие естественным путем будет дозревать. Активная фаза застывания монолита идет в течение 27 суток. После этого укрепление будет продолжаться еще несколько лет, но гораздо медленнее.
• Если в состав не вводились морозоустойчивые присадки, то для растворов с маркой М150 достаточно 50% прочности. Марки М200 – М300, могут замораживаться при 40% прочности. Для М400 и более, достаточно 30%. Но при использовании присадки, допустимая прочность перед замораживанием падает в среднем на 10%.

Совет: время вымешивания состава в зимних условиях должно быть увеличено минимум в 2 раза.

Мифы, связанные с добавками

• В широком использовании данный вид присадок появился не так давно. Народ еще не успел, как следует разобраться в том насколько это удобно и на этой благодатной почве родилось несколько предубеждений.
• Первый распространенный миф родился уже давно, периодически с появлением каждого нового состава подымается данный вопрос, не стали исключением и морозоустойчивые добавки. Кустарные мастера «авторитетно» заявляют о том, что такие добавки вызывают повышенную коррозию арматурного каркаса.
• Возьмем самый простой и доступный в России нитрит натрия. Любой средний химик или специалист по металловеденью вам скажет, что это один из ингибиторов способных замедлять процессы коррозии. Более того, в соединении с пластификаторами и усадочными добавками для работы с монолитами, в виду повышения крепости может применяться только алмазное бурение отверстий в бетоне, а также резка железобетона алмазными кругами.

• Вторым распространенным мифом можно назвать . Родилось это утверждение из-за того, что на первых этапах схватывания раствора действительно наблюдается некоторое запоздание по сравнению с чистым бетоном. Но зато впоследствии скорость набора прочности значительно увеличивается. Особенно это относится к комбинированным составам.
• Все специалисты, с самого начала советуют одно, внимательно изучить инструкцию. При недостаточном количестве присадки в растворе, он может замерзнуть. Но если заложить чрезмерно много добавки, то вы рискуете увеличить время схватывания или потерять определенный процент крепости из-за образования газов.

На видео в этой статье вы можете открыть для себя много полезных мелочей.

Вывод

В качестве вывода хочется отметить, когда вы решаете что добавить в бетон при минусовой температуре, не забывайте о том, что в этой сфере производства контрафактная продукция, к сожалению еще не исчезла с прилавков. Заложив неизвестно что в фундамент зимой, вы рискуете переделывать всю работу летом, тем более что цена на настоящие, качественные составы вполне доступная.

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.

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 o C. Песок и щебень нагреваются примерно до 60 o C, вода – до 90 o C. 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.

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 o C – 15 o C требуется поташа в количестве 10% от массы цемента, а при температуре – 21 o C – 25 o C – 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.

Заливка бетона при отрицательных температурах обновлено: Декабрь 13, 2016 автором: Артём

Проведение строительных работ не всегда производится при благоприятных погодных условиях. Заливка бетонного пола или возведение фундамента – то есть все процессы, связанные с приготовлением и укладкой бетонной смеси, ограничены довольно узким температурным диапазоном окружающей среды. В частности, пониженные значения в немалой степени влияют на процессы схватывания и твердения, а также на время набора бетоном марочной прочности. Существует ли возможность проведение таких работ при минусовой температуре и насколько это оправданно? Попробуем ответить на этот вопрос.

Особенности бетонной смеси

Физико-химические свойства бетона определяют оптимальный диапазон температур при работе с ним, находящийся в пределах от +17 до +25 градусов. Нормальные условия обеспечивают заявленную марочную прочность отвердевшего раствора примерно через 28 суток.

Скорость процесса гидратации цементной смеси сильно замедляется в случае снижения температуры и практически приостанавливается при +5 градусах. При дальнейшем понижении до отрицательных значений, вода, содержащаяся в растворе, замерзает, а ее объем значительно увеличивается. Возникающие силы внутреннего давления приводят к разуплотнению и разрыхлению структуры бетона, а его монолитность обеспечивается лишь за счет смерзшейся влаги.

При повышении температурных значений до положительных значений происходит оттаивание воды, возобновление реакции гидратации цемента и постепенное отвердение бетона. Однако последствия нарушения структуры при заморозке значительно сказываются на прочности монолита.

Экспериментальным путем и после проведения различных расчетов были определены критические точки, когда различные марки бетонного раствора могли бы подвергаться замораживанию без ощутимых последствий. Критическая прочность бетона, по достижении которой негативный процесс перестает оказывать заметные воздействия на характеристики конструкции, была установлена на уровне 50% от марочного показателя прочности.

Таким образом, заливка бетоном при минусовых температурах сводится к комплексу мер, предотвращающих замерзание воды до набора им критической прочности. Для этого существует несколько методов:

• изготовление раствора из предварительно подогретых компонентов;
• утепление опалубки;
• подогрев уложенной смеси;
• холодное бетонирование с помощью различных химических добавок, снижающих точку замерзания.

Рациональное применение одного из способов обуславливается объемом возводимой конструкции, исполнением заявленных прочностных характеристик, наличием и доступностью энергоресурсов. Но метеорологические условия, все же, являются решающим фактором при выборе варианта заливки.

Все озвученные методы неплохо работают как поодиночке, так и в совокупности.

Бетонирование с использованием собственного тепла раствора

Данный способ применяется при суточных колебаниях температуры с ее переходом через нулевую отметку, а также при незначительных заморозках. Суть заключается в том, что в подготовленную утепленную опалубку укладывается прогретая бетонная смесь, для приготовления которой важно правильно подобрать марку цемента. Чем выше она будет, тем быстрее произойдет схватывание и отвердевание раствора, и тем больше выделится тепла при гидратации.

Замес производят на воде, имеющей температуру не менее 90 градусов, и наполнителях, предварительно прогретых путем обдува горячим воздухом. При этом изменяется порядок закладки компонентов смеси: сначала в бетономешалку заливается вода, потом – строительный песок и щебень. Добавление цемента, который должен иметь комнатную температуру, производится в последнюю очередь, после нескольких оборотов бака.

Ни в коем случае не допускается нагревание цемента или его засыпка в горячую воду!

Для набора бетоном критической прочности необходимо как можно дольше сохранять оптимальный тепловой режим, не допуская быстрого остывания. С этой целью используют любые материалы – полиэтиленовую пленку, брезент, соломенные маты. Наиболее эффективным считается применение утепленной опалубки из пенополистирола. Материал имеет низкий коэффициент теплопроводности, что позволяет продлить временной интервал остывания, способствуя качественному вызреванию бетона. Являясь несъемной, такая опалубка в дальнейшем обеспечивает надежную теплоизоляцию конструкций.

Бетонирование с подачей тепла от внешних источников

Заливка бетона в зимний период при минусовой температуре требует постоянного прогрева уложенного раствора, не допуская его замерзания. Обеспечить условия для набора монолитом критической прочности можно несколькими способами.

Устройство тепляков

Наиболее надежный способ поддержания плюсовых значений температуры уложенного бетона подразумевает возведение временного сооружения над залитой конструкцией. Тепляк представляет собой каркас, обитый фанерой или обтянутый полиэтиленовой пленкой по типу огородной теплицы. Размеры времянки должны быть минимальными. Нагрев внутреннего воздуха производится с помощью калориферов, инфракрасных обогревателей или переносных газовых горелок.

Наиболее существенным моментом здесь является контроль и поддержание влажностного режима, так как циркулирующий прогретый воздух интенсивно забирает влагу из раствора, необходимую для полноценной реакции гидратации цемента. Чтобы влага не испарялась, уложенный бетон накрывают полиэтиленовой пленкой и периодически увлажняют.

При зимнем бетонировании иногда применяют прогревание уложенного раствора паром низкого давления. Для этого сооружают специальную опалубку с паровой рубашкой, охватывая ей всю конструкцию. Однако такой способ в последнее время заменяют электрическим подогревом.

Электрический прогрев бетона

Создание условий для вызревания бетона при минусовых температурах может осуществляться с помощью электрического тока, подведенного к электродам. Специальные металлические стержни или пластины располагают на поверхности опалубки или погружают внутрь раствора, подсоединив к разным полюсам электросети. Влажный бетон замыкает цепь и, обладая определенным сопротивлением, преобразует электроэнергию в тепло, нагревая раствор. Такая технология значительно сокращает вызревание смеси, которая к 28-дневному возрасту может приобретать до 80% критической прочности.

Данный метод возможен только для неармированных и малоармированных конструкций, что является существенным недостатком его применения для обогрева раствора. Кроме того, высокое потребление электроэнергии делает его экономически невыгодным.

В индивидуальном строительстве будет лучше воспользоваться прокладкой специальных греющих кабелей по арматурному каркасу или по внутренней стороне опалубки. При этом ее необходимо надежно термоизолировать, не допуская утечки тепла через стенки. Подогрев бетонного раствора следует надлежащим образом круглосуточно контролировать, проводя измерения каждые несколько часов и не допуская его нагрева более 30 градусов.

Относительно новым способом теплового воздействия в зимнем строительстве является применение термоматов. По сути, это большая электрогрелка, состоящая из нагревательного элемента и теплоизоляции, герметично вмонтированная внутрь водонепроницаемой оболочки. Греющие маты обеспечивают равномерное распределение температурного поля в толще бетона и по периметру на расстоянии до 20 см от себя. Их использование возможно при температурах окружающей среды до -20 градусов.

Холодное бетонирование

Для возможности набора бетоном критической прочности в условиях заливки раствора при отрицательных температурах, широко используются противоморозные добавки. Они поддерживают реакцию гидратации цемента, предотвращают преждевременное замерзание влаги в смеси, нормализуют процесс отвердевания бетона, и обладают следующими положительными качествами:

• ускоряют набор требуемой критической прочности;
• понижают точку кристаллизации содержащейся в растворе воды;
• увеличивают подвижность бетонной массы, облегчая работу с ней;
• защищают металлическую арматуру от коррозии.

Противоморозные добавки следует применять только при отрицательных температурах внешней среды и в строгом соответствии с прилагаемой инструкцией производителя, так как их ненормированное использование способно изменить свойства бетонного раствора не в лучшую сторону.

Наиболее распространенными противоморозными добавками для приготовления бетона являются:

• поташ и другие вещества, основу которых составляют соли монокарбоновых кислот – ускоряют действие при отвердении бетона. Они не вызывают коррозии арматуры, не образуют на поверхности застывшего раствора высолов и допускают работу с ним при температурах до -30 градусов, сохраняя, при этом, его свойства.
• хлористый натрий – применяется совместно с портландцементами. Он пластифицирует смесь, препятствуя ее чрезмерно быстрому загустению. Основным недостатком является его коррозирующее воздействие на стальную арматуру.
• нитрит натрия – запрещается использовать совместно с глиноземистыми цементами. Добавка допускает работу с бетонным раствором при температуре не ниже -15 градусов.
• формиат натрия - используется только в сочетании с пластифицирующими добавками. В противном случае он может вызвать дефекты в бетонной смеси в виде пустот, обусловленных образованием и скоплением солей.

Метод холодного бетонирования имеет некоторые недостатки:

• его применение запрещено в предварительно напряженных конструкциях;

• уложенный раствор имеет повышенную усадку;
• бетон обладает пониженным показателем морозостойкости и водопроницаемости.

Кроме того, некоторые добавки накладывают свои дополнительные ограничения в применении.

Работы, связанные с заливкой бетона, целесообразно производить при наиболее благоприятных условиях. При этом нужно помнить, что начинать работы следует при температуре не менее +10 градусов, и если в ближайшие 28 суток не ожидается ее понижения. Современные технологии, конечно, позволяют выполнять бетонирование и при отрицательных температурах окружающей среды, однако это приводит к немалым дополнительным финансовым затратам и приступать к ним можно только в случае крайней необходимости. Если нет возможности перенести сроки проведения работ на более благоприятный период, стоит учесть некоторые советы специалистов, помогающие добиться приемлемого качества при заливке:

• наполнители – песок и щебень, использующиеся для приготовления раствора, в обязательном порядке прогреваются для исключения попадания в замес включений льда или снега;
• опалубка должна быть очищена от наледи и заранее утеплена;
• дно котлована и арматуру необходимо прогреть, добившись хотя бы минимальных положительных значений температуры;
• заливка бетоном должна производиться за один раз при непрерывной подаче смеси;
• максимальная температура используемого раствора допускается не более 35-40 градусов;
• готовые залитые сегменты конструкции укрываются теплоизолирующими материалами, не допуская утечки собственного тепла из бетона.

На протяжении всего срока набора бетоном критической прочности требуется соблюдение температурного режима. При этом не стоит забывать о контроле равномерности распределения теплового поля в толще конструкции, так как применение греющих электрокабелей может привести к пересушке ее отдельных сегментов.

Заливка бетона при минусовых температурах производится, в основном, при крупном капитальном строительстве, так как требует применения специального оборудования, наличия дополнительных стройматериалов и финансовых средств. Целесообразность проведения таких работ в индивидуальном порядке во многом зависит от наличия ресурсов и связано с определенными рисками.

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.

Возведение сборных бетонных и железобетонных конструкций, а также строительство монолитных конструкций не перестает наращивать свои темпы, но зачастую мастерам приходится столкнуться со спешкой, обусловленной приближающимся окончанием строительного сезона. Это объясняется эксплуатационными характеристиками цементного раствора, одной из которых является наличие жидкой фазы, способствующей непрерывному процессу гидратации и созревания состава. Если температура опускается ниже 5 градусов, происходит торможение фазы созревания бетона, а в случае достижения отрицательных значений он прекращается, что обусловлено кристаллизацией воды, входящей в состав цементного раствора. Это приводит к разрушению структуры бетона, который становится непригодным к использованию. Несмотря на это, большинство мастеров, имеющих опыт работ в сфере монолитного строительства, сталкиваются с необходимостью продолжения цикла бетонных работ в зимнее время, в связи с чем, перед ними встает вопрос: «Как продлить жидкую фазу бетона, а, следовательно, и его жизнедеятельность. Для решения этой проблемы специалисты предлагают использовать противоморозные добавки в бетон, технические характеристики и основные разновидности которых будут рассмотрены в настоящей статье.

Противоморозные добавки в бетон: основные разновидности

Противоморозные добавки в бетон представляют собой химическое вещество в виде сухой смеси или раствора, которые, посредством вовлечения в процесс кристаллизации бетона максимального количества воды, ускоряют процесс гидратации бетонной смеси, способствуя затвердеванию бетона в условиях отрицательных температур. Однако основное предназначение противоморозной добавки заключается в поддержании жидкого состояния бетонного раствора и последующем ускорении его гидратации, существенно замедляющейся при отрицательных температурах.

Важно! Используя противоморозные добавки в бетон, важно помнить о том, что прочность бетона с противоморозными добавками в условиях отрицательных температур не превышает 30 % от максимально возможной проектной прочности, остальные 70 % прочности бетон набирает в процессе оттаивания. В связи с этим, конструкции, бетонирование которых происходило в зимний период времени, не должны подвергаться высоким нагрузкам.

В соответствии с химической основой различают следующие виды противоморозных добавок в бетон:

• Антифриз;
• Сульфаты;
• Противоморозные добавки-ускорители.

Рассмотрим более подробно характеристики каждой представленной разновидности.

• Антифриз представляет собой противоморозную добавку в бетон, способствующую уменьшению температуры кристаллизации жидкости, входящей в состав раствора, а также увеличивает или незначительно уменьшает скорость схватывания раствора. При этом он не оказывает никакого влияния на скорость формирования структур.
• Добавки в бетон на основе сульфатов являются еще одним популярным противоморозным компонентом, обеспечивающим максимальную скорость образования плотного раствора. Характерной особенностью противоморозных добавок на основе сульфатов является активное выделение тепла, начинающееся после их добавления в раствор и сопровождающееся взаимодействием бетонного раствора с продуктами гидратации. В связи с тем, что добавки на основе сульфатов характеризуются прочным связыванием с труднорастворимыми соединениями, их нельзя использовать с целью понижения температуры замерзания рабочей смеси.
• В основе действия противоморозных добавок-ускорителей лежит повышение степени растворимости силикатных компонентов цемента, которые, вступая в реакцию с продуктами его гидратации, образуют двойные и основные соли, снижающие температуру замерзания жидкостного компонента бетонного раствора.

Важно! Современные комплексные противоморозные добавки для бетона не только регулируют кинетику набора его прочности, но и корректирует его реологические свойства. Понижая температуру кристаллизации жидкостного компонента раствора, они сокращают сроки его первичного схватывания, оказывая влияние на затвердевания цементного камня и повышая его марочную прочность.

Существует несколько разновидностей добавок-ускорителей, каждая из которых обладает определенным набором химических и эксплуатационных свойств. Рассмотрим их более подробно.

Поташ или карбонат кальция , представляющий собой кристаллическое вещество, является сильным противоморозным компонентом, существенно ускоряющим процесс схватывания и последующего затвердевания бетона. Как и любая противоморозная добавка, карбонат кальция снижает прочность бетонной конструкции, и чтобы максимально снизить это негативное влияние на постройку, специалисты рекомендуют сочетать поташ с тетраборатом натрия или сульфидно-дрожжевой бражкой, концентрация которых не должна превышать 30 %. В связи с тем, что карбонат кальция является потенциально опасным веществом, в процессе его эксплуатации необходимо соблюдать определенные меры безопасности;

Тетраборат натрия , также называемый бурой или сульфатно-дрожжевой бражкой, представляет собой смесь солей натрия, кальция, аммония или лигносульфоновых кислот. Специалисты рекомендуют добавлять данное вещество в качестве примеси при использовании карбоната кальция, что позволяет предотвратить потерю прочностных характеристик бетонных конструкций после их оттаивания. В противном случае можно наблюдать не только появления трещин в конструкциях, но и снижение их водонепроницаемости и морозостойкости. Таким образом, использование в качестве противоморозной добавки поташа без добавления тетрабората натрия снизит прочностные характеристики конструкции на 20-30 %;

Нитрит натрия - кристаллический порошок, используемый в качестве противоморозной добавки к бетонному раствору. Учитывая, что нитрит натрия представляет собой пожароопасное ядовитое вещество, в процессе его эксплуатации важно соблюдать предельно-допустимую концентрацию вещества, которая определяется опытным путем и обычно не выходит за пределы 0,1 - 0,42 л/кг цементного раствора, при условии, что температура окружающей среды составит от 0 до -25 градусов. На предприятии в процессе работы с нитритом натрия предельно-допустимая концентрация вещества на рабочем месте не должна превышать 0,005 мг/л. В соответствии с требования научно-исследовательского института бетона и железобетона, тара, которая использовалась для транспортировки, хранения и изготовления нитрита натрия, должна быть снабжена отметкой «ЯД». Запрещается совместное использование нитрита натрия и лигносульфоновых кислот, так как их взаимодействие сопровождается образованием отравляющих газов;

Формиат натрия - белый кристаллический порошок, также выполняющий функцию противоморозного ускорителя. В большинстве случаев используется совместно с лигносульфонатом нафталина для повышения водоредуцирующих и пластифицирующих характеристик. Формиат натрия является противоморозной добавкой в бетон, расход которой не превышает 2-6 % от общей массы цемента.

Важно! Кроме вышеперечисленных веществ, в качестве противоморозных добавок в условиях отрицательных температур могут использоваться формиат натрия на спирту, хлорид кальция, аммиачную воду и мочевину.

Преимущества и недостатки противоморозных добавок в раствор бетона

Преимущества противоморозных добавок в бетон

• Используя противоморозные добавки в бетон, вы сможете осуществлять бетонные работы на строительной площадке даже в зимний период времени;
• В связи с тем, что противоморозные добавки повышают степень сцепления компонентов раствора, они значительно увеличивают прочность монолита;
• Благодаря высокой прочности изделий, изготавливаемых с использованием противоморозных добавок в бетон, их можно использовать в промышленных целях;
• Оказывают положительное влияние на долговечность смеси, продлевая срок эксплуатации здания;
• Повышает пластифицирующие и стабилизирующие характеристики цементной смеси - использование бетона, обладающего повышенной пластичностью, позволяет изготавливать конструкции, которые не растрескаются после застывания рабочего состава;
• Повышает морозостойкость бетонной смеси. Данный показатель особенно важен для бетона, предназначенного для возведения ответственных конструкций, например, опор мостов. В большинстве случаев он находится в прямой зависимости от плотности бетона. Более плотные марки бетона характеризуются большим количеством возможных циклов заморозки и оттаивания;
• В отличие от альтернативных методов повышения морозостойкости бетона, использование противоморозных добавок характеризуется относительно низкой стоимостью;
• Используя противоморозные добавки, вы значительно снизите риск усадочных деформаций бетонной монолитной конструкции;
• Повышение влагонепроницаемости бетонных конструкций за счет заполнения пор пластифицирующими веществами, препятствующими проникновению воды;
• Ускорение процесса застывания бетонного раствора - основной момент, благодаря которому раствор может «не бояться» холода;
• Отдав предпочтение противоморозной добавке в бетон, вы надежно защитите используемую арматуру от коррозионных процессов, которые имеют места из-за воды, входящей в состав бетонного раствора.

Недостатки противоморозных добавок в бетон

• Стремление увеличить надежность прочностных характеристик бетона, необходимо увеличивать расход цемента;
• Отдельные компоненты, входящие в состав присадок, являются ядовитыми;
• В некоторых случаях снижается заявленная мощность бетона;
• В случае использования противоморозных добавок в бетон, снижается скорость набора прочностных характеристик бетонной конструкции.

Специалисты советуют вводить противоморозную добавку в раствор бетона вместе с водой. Важно отметить, что желательно это делать с последней третью жидкости. Не рекомендуется добавлять присадки в сухую смесь. Добавив в раствор противоморозную присадку, выждете определенный промежуток времени, в течение которого произойдет равномерное распределение компонентов.

Проводя монтажные мероприятия в условиях отрицательных температур, следуйте предписаниям, представленным ниже:

• Если вы работаете в условиях снегопада, позаботьтесь об организации соответствующих укрытий;
• Температура раствора, вышедшего из смесителя, не должна выходить за пределы рекомендуемого диапазона от +15 до +25 градусов;
• Для приготовления рабочей смеси специалисты рекомендуют использовать подогретую воду;
• Что касается обогрева заполнителей, его рекомендуется производить перед непосредственным использованием.

Важно! Специалисты в строительной сфере рекомендуют обратить внимание на СНИП 3.03.01, в соответствии с которыми, для достижения необходимых прочностных характеристик раствора бетона, нужно соблюдать требования по уходу за бетоном в зимнее время. В процессе выполнения этих мероприятий к моменту достижения температуры, на которую был выполнен расчет дозировки присадки, не рекомендуется достигать прочности конструкции, превышающей 20 % от заявленной проектной прочности.

Дозировка и расход противоморозной добавки в бетон

Дозировка противоморозной добавки в бетон, расход которой является крайне вариабельным параметром, подбирается с учетом каждой конкретной ситуации посредством проведения испытаний в условиях производства и лаборатории.

Расход противоморозной добавки зависит от следующих факторов:

• Температура окружающей среды, в условиях которой будут производиться монтажные мероприятия;
• Заявленная марочная прочность используемого цемента;
• Химико-минералогический и вещественный состав цемента используемого в процессе работ, а также его предполагаемая скорость набора прочности;
• Температура раствора, которой он достигнет на выходе из смесителя;
• Условия ухода за бетонными конструкциями.

Важно! В случае длительного использования или хранения раствора, в который вносились присадки, необходимо проверять его гомогенизацию, периодически перемешивая. Расчет необходимого количества противоморозной добавки производится с учетом погрешности 2 %.

Противоморозная добавка в бетон своими руками

Если теплые деньки уже прошли, но вы неожиданно столкнулись с необходимостью заливки монолитной конструкции, вам не обойтись без использования противоморозной добавки в бетон. Наиболее предпочтительным вариантом, в данном случае, станет приобретение противоморозной добавки в специализированном магазине, что объясняется их относительной дешевизной, небольшим расходом и способностью существенно повышать свойства бетонного раствора при условии минимальных негативных последствий. Если предполагаемый фронт работ небольшой, а выполнение монтажных мероприятий вы планируете осуществить при температуре не ниже -10 градусов, данный вариант является наиболее оптимальным.

Однако если у вас нет возможности приобрести готовую противоморозную добавку в бетон, вы можете без проблем ее изготовить самостоятельно, так как единственным материалом, которой вам потребуется в процессе работ, это хлориды (соли). Хлористые соли снижают температуру замерзания раствора, сокращают сроки его первичного схватывания и уменьшают расход цемента. Однако специалисты уверены, что противоморозная добавка на основе хлоридов, изготовленная самостоятельно, может использоваться только для неармированных конструкций, что обусловлено коррозионными процессами, развивающимися под действием хлоридов.

Преимущества противоморозной добавки на основе хлоридов

• Низкая стоимость;
• Отсутствие влияния на скорость застывания бетона, благодаря чему, приготовление раствора можно осуществлять заранее;
• Отсутствие влияние на структуру цементного раствора;
• Увеличение подвижности частиц, благодаря которой, вы сможете придать цементному раствору желаемую форму.

Недостатки противоморозной добавки на основе хлоридов

• Высокий уровень коррозийной активности, вследствие чего, противоморозная добавка на основе хлоридов не может использоваться для изготовления конструкций, в структуре которых присутствует металл и арматура. Последние окислятся под воздействием хлоридов и отслоятся от бетонной конструкции, нарушив ее целостность.

Как влияет температура окружающей среды на расход хлоридов?

• Расчет доли хлоридов в готовом растворе производится по следующей схеме:
• Если монтажные мероприятия осуществляются при среднесуточной температуре ни ниже - 5 градусов, оптимальная доля хлоридов в готовом растворе не должна превышать 2 %;
• Если работы проводятся в условиях более низких температур (-6 до -15 градусов), оптимальная доля хлоридов должна составлять 4 % от общей массы раствора.

Важно! В этом случае схема набора ожидаемой прочности конструкции при высыхании в условиях отрицательных температур будет выглядеть следующим образом:

Для первого варианта, где концентрация соли составляет 2 %:

• 30 % по истечении недельного срока;
• 80 % по прошествии месяца;
• 100 %-ой прочности конструкция достигнет только через 3 месяца.

Для второго варианта (концентрация соли составляет 4 %) эти цифры будут составлять 15%, 35%, 50% соответственно.

Важно! Несмотря на то, что соль является самостоятельной противоморозной добавкой, специалисты рекомендуют ее использовать совместно с хлоридом кальция, массовая доля которого при использовании в условиях температуры до - 5 градусов составляет 0,5 % от массы раствора, и 2 % - в случае использования при температуре от -6 до -15 градусов.

Меры предосторожности при работе с противоморозными добавками

• В процессе работы с противоморозными добавками необходимо использовать защитные перчатки;
• В случае попадания на открытые участки кожи, промойте ее водой с мылом. Исключите попадание противоморозной добавки в глаза, если этого не удалось избежать, промойте глаза большим количеством воды и незамедлительно обратитесь к врачу.
• Утилизация добавки осуществляется в соответствии с местными правилами, что объясняется присутствием в составе противоморозных добавок вредных компонентов. Вследствие этого запрещается выливать смесь в почву, водоемы или канализацию.