Особенности бетонирования при отрицательных температурах. Воздействие температуры на бетон Заливка бетона в минусовую температуру своими руками

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

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.

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

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.