Работа с цементом при низких температурах

Зимнее бетонирование: доступные методы и условия выполнения работ

Применение бетонной смеси – распространённый способ создания конструкций высокой прочности. Для застывания требуются особые условия: тёплый, в меру влажный воздух. При этом схватывание раствора происходит быстрее.

Изменение условий окружающей среды может негативно повлиять на структуру и свойства материала. Это основная причина, объясняющая, почему зимой снижается качество бетонной смеси, если используется стандартная технология строительства.

Когда планируется возводить фундамент или другие конструкции, важно понять, при какой температуре можно заливать бетон, что следует делать для сохранения его характеристик.

1. Допустимо ли заливать бетон при снижении температуры воздуха?
2. Чем отличается бетонирование зимой и летом
3. Особенности зимнего бетонирования
4. Способы зимнего бетонирования
5. Метод «термоса»
6. Требования к зимнему бетонированию
7. Наиболее распространённые методы бетонирования зимой
8. Применение добавок противоморозного действия
9. Увеличение эффективности применения противоморозных добавок
10. Добавление соли в бетон зимой
11. Зависимость проектной прочности от степени воздействия холода
12. Причины снижения прочности
13. Заключение

Процесс набора прочности бетонных конструкций

Чтобы определить, до какой температуры можно заливать бетон, необходимо сначала хотя бы поверхностно рассмотреть особенности процесса набора прочности монолитом. Реакция начинает протекать между цементом/водой в момент затворения. В первые часы бетон еще текучий и с ним можно работать, но уже по прошествии нескольких часов он начинает застывать, становиться сначала более густым, а потом и вовсе твердым.

Процесс взаимодействия воды и цемента называется гидратацией. Гидратация проходит в два этапа: сначала смесь схватывается, потом твердеет. В схватывании задействованы алюминаты, появляются иглообразные кристаллы, связанные между собой. Через 6-10 часов эти кристаллы становятся своеобразным каркасом, скелетом. Бетон начинает твердеть.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Весь процесс схватывания может занимать от 20 минут до 20 часов, что напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. Дольше всего процесс проходит в холодное время года – когда на улице около 0, схватываться бетон начинает через 6-10 часов, длится этап 15-20 часов.

В процессе твердения в реакцию с находящейся в растворе водой вступают клинкерные минералы, постепенно формируется силикатная структура. Реакция провоцирует появление мелких кристаллов, они объединяются в уникальную мелкопористую структуру. Это и есть бетон, который на протяжении 28 суток уже набирает марочную прочность и стойкость, не меняя формы и структуры.

Оптимальное значение температуры для стадии твердения также равно +20 градусам, влажность – до 100%.

В каких случаях работы с бетоном при низких температурах оправданы и даже полезны?

Бетонирование при низких температурах имеет следующие преимущества:

• Возможность ведения строительства на сыпучих непрочных грунтах. При минусовых температурах прочность такого грунта повышается.
• Снижение сметной стоимости строительства. В холодный период года материалы обычно продаются с существенными скидками.
• Сокращение сроков строительства.

Если строительный объект расположен в регионе с суровыми климатическими условиями, то ведение бетонных работ при низких положительных и отрицательных температурах является вариантом, которого избежать практически невозможно.

Как получить качественный бетон зимой

Температура окружающей среды – один из главных факторов, влияющих на набор бетоном прочности. Считается, что оптимальные условия для набора прочности бетоном – диапазон температур от +18 °С до + 20 °С. В этом случае бетон наберёт прочность в 70% от марочной приблизительно за 10 дней, а 100% — за 28 дней. При температуре +5 °С прочность бетона нарастает примерно в 3-4 раза медленнее. Прочность в 70% от марочной он наберёт примерно за 15 дней, а 100% будет набирать значительно дольше положенных 28 суток. При понижении температуры до 0 °С твердение бетона и кладочного раствора практически прекращается, а при более низких температурах останавливается. Возникает вопрос, как обойти вышеописанные проблемы.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Существует несколько способов ведения бетонных и кладочных работ зимой. Например, связанных с обогревом строительных конструкций, применением тепловых пушек, электропрогрева свежеуложенного бетона, сооружением тепляков, использовании метода «термоса», т.н. «теплых» (подогретых) бетонных смесей. Применение антифризов не отменяет использование этих методов, но позволяет значительно сократить время набора прочности бетона, а, следовательно, сэкономить время и деньги.

Противоморозные добавки работают комплексно: снижают температуру замерзания воды, а комплексные добавки ещё и уменьшают необходимое количество воды затворения; ускоряют процесс затвердения смеси при отрицательных температурах (вплоть до -25 °С); повышают удобоукладываемость смеси и марочную прочность бетона.

Важный момент: по СП 70.13330, в составе подготовительных работ, связанных с бетонированием, следует предусмотреть мероприятия, которые предотвращают замерзание бетонной смеси при её транспортировке в миксере к месту укладки и до достижения набора критической прочности.

При этом противоморозные добавки не должны оказывать отрицательного воздействия на арматуру. Причём заливать антифризы «Свод Правил» предписывает как при использовании «тёплого» бетона и применении систем обогрева, так и при укладке «холодной» смеси.

Основной набор прочности свежеуложенной смеси происходит в первые 3-5 дней. Поэтому критически важно не допустить замораживания бетона в этот период, что и позволяют сделать противоморозные добавки. Кроме этого, комплексные антифризы экономичны в использовании и снижают расход цемента. Это позволяет сократить расходы на строительство без потери качества.

Что будет с бетоном при минусовой температуре?

Часто, возведение фундамента сопровождается внезапной сменой температуры, монолитная масса начала застывать, а ночью ударил мороз и все замерзло. После оттаивания, он затвердеет при восстановлении поврежденных участков. По мнению опытных строителей, допускается одноразовый цикл заморозки — оттаивания при относительно невысоком минусе на улице. При соблюдении правил, укладку в зимнее время можно производить также, как летом. Важной особенностью является доставка готовой подогретой смеси миксером, сооружение утепленной опалубки, использование дополнительных материалов для укрытия основания, обязательная гидроизоляция поверхности.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Для придания бетона высоких прочностных характеристик, песок должен быть карьерный сеяный или промытый. Данный вид имеет шероховатую поверхность, которая дает высокое сцепление с цементом.

Щебень в растворе также должен быть карьерным — благодаря шершавой поверхности, он быстро схватывается с цементным молочком и песком.

Температурные режимы при бетонных работах

Физико-химические процессы в бетоне

Твердение бетонного камня происходит вследствие химического взаимодействия его компонентов.

Бетон представляет собой смесь из четырех основных компонентов, которые обеспечивают ему необходимые характеристики. Назначение и участие каждого из этих компонентов в тех или иных процессах рассмотрены в таблице:

Компонент	Назначение и процессы
Цемент	Необходим для связывания наполнителей и образования цементного камня. Участвует в реакции гидратации совместно с водой, при этом выделяется тепло в окружающее пространство
Вода	Является несущей средой для смешивания и равномерного распределения компонентов смеси по объему, а также она необходима для затворения цемента. Участвует в реакции гидратации совместно с цементом для образования цементного камня
Песок	Является мелким заполнителем, который необходим для заполнения пустот между зернами щебня. Участвует в процессе перераспределения нагрузок от внутренних напряжений при твердении цементного камня, играет роль мелкозернистого каркаса и защищает материал от образования трещин
Щебень	Является крупным заполнителем и используется для экономии цемента, а также для создания крупнозернистого каркаса, препятствующего растрескиванию смеси при твердении. Участвует в процессе распределения нагрузок от внутренних напряжений

Как видим, основные компоненты, обеспечивающие протекание реакции твердения (гидратации) — это вода и цемент.

Реакция взаимодействия воды и цемента протекает с выделением тепла.

Основой образования бетонного камня является реакция гидратации цемента, при которой сначала образуется цементное молоко, которое затем достаточно быстро схватывается и образует монолитную камнеподобную структуру. Песок и щебень здесь нужны для обеспечения физических процессов внутри смеси, связанных с перераспределением нагрузок и внутренних напряжений.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Бетон, приготовленный своими руками, твердеет по такому же принципу.

Важно!
Одним из условий нормального протекания любой химической реакции является соответствие условий температурному режиму, при котором возможно взаимодействие ингредиентов.

Оптимальный режим

На фото бетонировка происходит в летнее время, которое лучше всего подходит для этого вида работ.

Реакция гидратации цемента неприхотлива и позволяет определить, при какой температуре можно бетонировать, в достаточно широком диапазоне – от 0 до 90 градусов Цельсия. Однако на практике для обеспечения адекватных условий твердения и возможности выполнения работ этот диапазон сокращается от 4 до 30 градусов.

Важно!
Оптимальной температурой бетонирования считается режим, при котором она не опускается ниже +15 градусов и не поднимается выше +25.

Укладка в помещении является наиболее оптимальной.

Очевидно, что достичь таких условий можно только при стабильной летней погоде или в помещении. Именно поэтому при проведении наружных работ укладывать бетон всегда стараются в летнее время при сухой и не сильно жаркой погоде.

Нормальный режим

Строительство крупных объектов часто не укладывается в рамки одного сезона.

Практика строительства такова, что в реальных условиях далеко не всегда удается организовать работы таким образом, чтобы всегда соблюдались оптимальные условия бетонирования. Поэтому чаще всего приходится говорить о нормальном режиме, при котором возможна работа как в теплое, так и в холодное время года.

Холодным принято считать такое время, при котором температура воздуха опускается ниже +10 градусов. Сразу следует указать, при какой температуре нельзя бетонировать: без дополнительного обогрева нижний предел температуры составляет +4 градуса, с натяжкой можно сказать, что крайним значением является 0 градусов, хотя инструкция такие натяжки исключает.

Межсезонье – не лучшее время для работ.

Важно!
Межсезонье является опасным временем, так как для него характерны частые и непредсказуемые перепады температур.
Это чревато повторяющимися замерзаниями и оттаиваниями, при которых материалу наносится особенно ощутимый урон.

Также следует учитывать, что для набора марочной прочности бетонное изделие должно простоять как минимум 28 дней при нормальной температуре, а если температура понижена, этот срок заметно возрастает. Поэтому если вы планируете сразу после заливки фундамента выполнять кладку стен, рекомендуем вам бетонировать не позже конца августа – середины сентября.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Работа в жаркое время также накладывает определенные условия: слишком активное испарение влаги приводит к ее недостатку и понижению качества изделия, а также влечет появление поверхностных трещин.

Для того чтобы избежать таких последствий, необходимо ухаживать за бетоном после укладки:

• увлажнять его;
• защищать от сухого ветра;
• прямых солнечных лучей.

Уход за бетоном особенно необходим в жаркое время.

Во время дождя следует следить за тем, чтобы в свежий бетон не попадало много воды, иначе будет нарушено водоцементное отношение и материал потеряет прочность. Для этого опалубку после заливки накрывают водонепроницаемой пленкой или другим материалом, препятствующим попаданию воды.

Во время дождя свежий бетон накрывают пленкой.

Важно!
Следует помнить, что перегрев не менее опасен, чем переохлаждение, так как ведет к слишком быстрому твердению, потере пластичности, растрескиванию и, как результат, потере качества готовой конструкции.

Немного рекомендаций

Планируя возведение дома, задумайтесь о правильной укладке фундамента. Без основы долго не простоит ни одна конструкция.

Вариант возведения фундамента

Если момент работ приходится на морозные дни, обязательно применение специальных смесей или антифриза, а также дополнительное утепление. Осенью подбирайте те моменты, когда отсутствуют заморозки и дожди. Летом не должно быть зноя во время заливки и просыхания смеси.

Если вы самостоятельно не можете справиться с подготовкой основы строения, обратитесь к строительным организациям, которые выполнят все работы под ключ и сами просчитают самые подходящие условия для стройки.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте