Заливка бетона при отрицательных температурах

На сегодняшний день благодаря тому, что современные технологии позволяют продолжать строительные работы даже в зимнее время, готовые объекты могут сдаваться ровно в срок и с гарантией качества. Даже в зимнее время бетонные конструкции продолжают строиться и работы не останавливаются из-за погодных условий.

Зачем зимой прогревать бетон

Чтобы понять, откуда и почему в бетоне появляются трещины, необходимо знать принцип его заливания и правила его застывания. При замешивании в ручном режиме бетонного раствора к сухой смеси добавляется вода. Именно излишки воды при минусовой температуре замерзают в растворе, из-за чего образовываются немаленькие кристаллики льда, а также возникает сильное давление в порах цементной смеси, все это приводит к разрушению незастывшего бетонного раствора и сильному снижению его прочности после застывания. Наиболее критичным является замерзание во время схватывания.

Зачем зимой прогревать бетон

Главным условием, которое должно соблюдаться при выдерживании и застывании бетона – это правильный температурный режим. Если все требования будут соблюдены, то прочность бетона будет максимальной. При снижении температуры вода с цементом взаимодействует медленнее, а при повышении градусов – ускоряется. Поэтому во время бетонирования больших монолитных конструкций зимой необходимо соблюдать правильные температурно-влажностные условия, которые позволят набрать максимальную прочность бетона за минимальный период времени.

Что происходит в бетоне при замерзании

При нормальном течении процесса отвердевания бетона, влага служит «склеивающим» элементом для частиц цемента. При ее переходе в твердое состояние все процессы останавливаются.

Что происходит в бетоне при замерзании

Но это — не единственная проблема. Известно, что при замерзании объем воды увеличивается примерно на 9%. В результате внутри массы бетона образуется повышенное давление.  Если зерна цемента до этого момента еще не набрали некоторого уровня прочности, они под воздействием давления, разрушаются. После рамерзания они уже не обретут свои свойства в полной мере и бетон не будет достаточно крепким.

Что происходит в бетоне при замерзании

Чтобы зимний бетон был крепким, необходимр создать условия или присадки для его вызревания

Что происходит в бетоне при замерзании

В зимней заливке армируемых фундаментов есть еще один неблагоприятный момент. Сталь — отличный проводник тепла, и она способствует отводу тепла из толщи бетона. Обладая хорошими теплопроводными свойствами, прутки быстро остывают. Вокруг них вода замерзает в первую очередь. Лед оттесняет частицы бетона, на их место приходит пока не замерзшая вода из еще теплых слоев. Она тоже замерзает, еще дальше оттесняя бетон. В результате массив уже не является монолитом: каркас не связан с бетонным камнем. Прочность такого основания после размораживания и окончательного отвердения будет в разы ниже.

Что происходит в бетоне при замерзании

Их всех этих процессов следует, что чем меньше воды в несвязном состоянии будет находиться к моменту замерзания, тем меньше будут потери прочности. Путем различных экспериментов и расчетов были определены граничные значения прочности, при которых бетон можно замораживать. Называются  они точкой критической прочности. В зависимости от класса бетона и назначения здания, типа использования сооружения, требуется дождаться созревания некоторых составов на 20%, для других требуется все 100%.

Что происходит в бетоне при замерзании

Критическая прочность бетона в зависимости от его марки

Что происходит в бетоне при замерзании

Для железобетонов с ненапрягаемой арматурой (тип, который используется в частном домостроении)  она составляет 50%, для фундаментов, которые будут подвергаться попеременной разморозке/заморозке (бани и дачные домики без отопления) — 70%. После достижения этой точки фундамент можно заморозить. После оттаивания все процессы в нем возобновятся. Потери прочности при этом составляют не более 6%.

Что происходит в бетоне при замерзании

Особенности зимней «национальной» заливки

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

Читайте также:  Виды кирпича: советы по выбору, характеристики, размеры

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

Особенности зимней «национальной» заливки

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

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

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

Особенности зимней «национальной» заливки

На правильное течение процессов немалое влияние оказывает окружающая среда:

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

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

Особенности зимней «национальной» заливки

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

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

Особенности зимней «национальной» заливки

Погодные условия для качественного бетонирования

Необходимо осознавать, что долговечность конструкции напрямую зависит от опыта и квалификации мастером, который осуществляет бетонирование. Одним из основных факторов, влияющих на срок службы является метеорологические условия во время заливки бетона.

По технологии, заливка фундамента должна осуществляться при сухой, теплой и устойчивой погоде. Да и многие спецы в области строительства настаивают на этом мнении. Но это не совсем так.

Углубляясь в физику этого процесса важно подметить, что первоочередное связующее звено бетонной смеси — цемент отвердевает при взаимосвязи с водой, но при температуре воздуха около 20оС.

Важно! Цемент — это гидравлическое вяжущее вещество, он набирает прочность быстрее при влажном воздухе 80%. Поэтому даже рекомендована заливка бетона в несильный дождик или влажную нежаркую погоду, бетон схватится и отвердеет качественнее. Это обязательно отразится на прочности строящегося сооружения.

Наиболее оптимальное время года с благоприятными влажными условиями для заливки бетона это осень. Но в осенний период существует риск возникновения заморозков. При этом нарушается температурный режим при застывании бетона.

Из-за разницы температур в самом незатвердевшем теле возникают напряжения, которые впоследствии становятся причиной трещин. Что бы избежать такую ситуацию можно воспользоваться противоморозными добавками.

Они придают нужную прочность бетону. Также нелишнем будет «укутать» свежезалитую опалубку строительной кошмой и пленкой.

Читайте также:  Декоративная штукатурка «короед»

Общие рекомендации по заливке раствора

Принимая решение, можно ли заливать фундамент в дождь или сильный холод, постарайтесь рассчитать, насколько целесообразно будет применение разнообразных технологических , чтобы залитый при температуре ниже нуля раствор мог хорошо схватиться, сверху над ним делают каркасное сооружение и накрывают полиэтиленом.

Получится закрытое помещение, наподобие парника, где при помощи тепловых пушек можно поддерживать нужную температуру. Но такой способ требует немалых финансовых затрат. Применение добавок-пластификаторов,однако, не является оптимальным выходом из ситуации. При малейшей ошибке в расчетах, сделать которые при отсутствии должного опыта не так уж и сложно, нужного результата добиться не получится.

Заливка фундамента в холодное или дождливое время года вызывает сомнения в плане качества готовой конструкции. Даже, с экономической точки зрения, подобные мероприятия получаются не особенно выгодными. При возможности лучше перенести работы на более удобное время.

Контроль набора прочности бетона

Измеряют прочность бетона специальными приборами. Это позволяет определить, насколько хорошо конструкция в дальнейшем будет справляться с нагрузками. Для расчета прочности необходимо знать предельные нагрузки, которым сопротивляется изделие, при этом не разрушаясь.

Есть два метода контроля прочности бетона: разрушающий и неразрушающий. В первом случае из партии бетонных изделий выбирают несколько образцов и испытывают их на гидравлических прессах. Во втором – из бетона делают образцы в виде кубиков, которые проходят все технологические этапы производства вместе с основными изделиями, а затем испытывают на прессах уже кубики.

Также прочность бетона можно оценивать специальными приборами:

  • электронными, типа «Оникс»;
  • ультразвуковыми приборами, которые основаны на возможности прохождения ультразвука через плотные тела, при этом он не теряет своей интенсивности, но он сильно ослабевает при прохождении через воздух;
  • механическими приборами (например, молотком Кашкарова).

Использование добавок при заливке бетона

Бетонная смесь прекращает схватывание после замерзания жидкости при отрицательных градусах. Преобразование воды в лед замедляется при включении солей в ее состав. Твердение продолжается при температуре 0°С и ниже, если добавить химические элементы.

Противоморозные компоненты:

Использование добавок при заливке бетона
  • нитрит натрия;
  • хлорид натрия + хлорид кальция;
  • нитрит натрия + хлорид кальция;
  • мочевина + нитрат кальция;
  • нитрат-нитрит кальция + мочевина;
  • хлорид кальция +мочевина;
  • поташ.

Присадки выбираются в зависимости от конструкции, количества арматуры, присутствия вихревых токов, окружающей погоды. Противоморозные компоненты нельзя добавлять при заливке конструкций с напряженной арматурой, упрочненным термически металлом. Модификаторы не применяют при бетонировании сооружений, где впоследствии будет электрификация и появятся вихревые индукционные токи.

Противоморозные добавки замедляют достижение прочности по сравнению со временем схватывания в нормальной среде и без присадок. Поташ приводит к тому, что при -50°С бетон прочнеет только на 75% за 28 суток, тогда как при обычных обстоятельствах смесь бы набрала 100% прочности.

Использование добавок при заливке бетона

Учитывают действие дополнительных компонентов на механические и технологические свойства раствора, например, пластичность, удобоукладываемость. Бетоны с мочевиной нельзя греть выше +40°С, т. к. добавка разрушается. Хлористые соли создают на поверхности белесоватый налет, который ухудшает внешний вид конструкции. Бетонная смесь не должна содержать нерастворенные солевые частицы.

Бетонирование в жару

Высокие температуры не менее опасны для свежего бетона, чем зимняя заливка. При выделении большого количества тепла в момент химических реакций смесь неизбежно увеличивается в объеме. При + 5 – +15 градусах бетон остывает естественным образом за счет отдачи тепла окружающему воздуху. В жару этого не происходит. При этом внутри материала происходит следующее:

Бетонирование в жару
  • объем еще увеличен
  • цементный камень уже формируется
  • при остывании объем пытается уменьшиться
  • образовавшаяся кристаллическая структура этому мешает
Бетонирование в жару

Таким образом, значительные внутренние напряжения создаются внутри конструкции еще до начала ее эксплуатации. Поверхность может покрыться трещинами уже через несколько часов после укладки смеси внутрь опалубки. Время процесса раскрытия усадочных трещин составляет 4 – 12 часов.

Бетонирование в жару

Бетонирование в жару

Поэтому при температурах от 25 градусов, влажности меньше 50% рекомендуется использование портландных быстротвердеющих цементов. Их марка должна превышать проектную характеристику бетона в полтора раза. Необходимо введение пластификаторов, модифицирующих добавок для замедления процесса гидратации. Если объемы бетонирования небольшие, разумнее использовать вечерние, утренние часы либо работу в третью смену.

Бетонирование в жару

Рекомендуемая температура бетонных поверхностей после уплотнения вибратором должна составлять 35 градусов. Если трещины начали раскрываться на верхней грани в пределах часа, допускается повторная трамбовка.

Бетонирование в жару

Опасно для конструкции обезвоживание в летний период, от которого бетон защищают следующим способом:

Бетонирование в жару

Внимание: при ширине ленты от 0,8 м схожие процессы возможны даже при более низких температурах за счет аккумуляции тепла массивом конструкции. Бетон перегревается, трещины возможны в любых местах.

Читайте также:  Зачем нужны цокольные панели для наружной отделки дома

Возможные последствия бетонирования зимний период

Случается, что застройщик начал работы ранней в осеннюю пору, в надежде закончить их до заморозков. Но холода наступили раньше запланированного, а цементные конструкции уже залиты, но не достигли положенной прочности.

Хозяин, шепетильно изучивший данные, при какой температуре возможно работать с бетоном, испытывает легкий шок и замешательство. Но волноваться не следует, поскольку комплект прочности лишь приостановится. При наступлении оттепели процесс застывания возобновится в стандартном режиме.

Эксперты поясняют, что при временном понижении температуры воздуха подмерзает лишь узкий поверхностный слой бетона. Замечательная плита фундамента либо перекрытие не пострадают, конструкция не понесет необратимых повреждений. Самое нехорошее, что ожидает строителя – осыпание узкого верхнего слоя, в любое время подлежащего восстановлению.

Из-за чего страдает лишь внешняя оболочка

  1. Свежая цементная смесь проходит изотермический процесс. Другими словами – этапы реакции сотрудничества воды с цементом и другими компонентами. Именно поэтому выделяется тепло, согревающее солидную часть конструкции.
  2. Присутствие опалубки кроме этого, играется важную, утепляющую роль. Поверхностный же слой, хоть и подмерзает, защищает собой все другое.
  3. Из всех компонентов цементной массы вода есть самым легковесным. Исходя из этого она устремляется в верхний пласт блока, концентрируясь там в излишке. Как следствие – кристаллизация, расширение и разрушение оболочки фундамента, плиты и другого.

В случае если замерз бетон

Произошло, и ваше творение все же, подверглось нечаянно нагрянувшим ранним морозам, не успев застыть подобающим образом.

  1. Купите в строительном магазине ПВХ пленку. У материала доступная цена, но пользу получите большую. Укройте ею цементные элементы, прижав по краям камнями. В случае если на оттепель нет надежды, покиньте конструкцию до весны. Так вы спасете все, пожертвовав только узким верхним слоем.
  2. Не накрытый бетон разрушится к весне посильнее. Снег, скапливаясь на нем, будет ускорять процесс кристаллизации воды, разрушающей материал. Пара циклов оттаивания и замерзания пагубно повлияют на плоды вашего труда.
  3. В случае если по весне вы нашли отслоившиеся фрагменты, шепетильно сметите их веником либо щеткой. За основную часть не волнуйтесь, она в порядке. А вот поверхности , заштукатурив их. Бетон дойдет «до ума» тем стремительнее, чем теплее будет на улице.

Способ холодного бетона

Данный метод сейчас активно используется при постройке громадных площадей, аэродромов, дорог. Принцип содержится в добавлении к смеси противоморозных присадок — хлористого натрия и хлористого кальция.

Добавки очень сильно понижают порог замерзания воды.

  1. Хлористый кальций сокращает сроки застывания состава, а другие компоненты пластифицируют смесь, облегчая ее укладку.
  2. Соли примешивают к цементной массе в виде водных растворов. Их концентрацию рассчитывают по таблицам.
  3. Конструкция набирает нужную прочность за месяц на 50%, за три месяца – на 100%.

Контроль за процессом

Набор прочности бетона в зависимости от температуры был освещен выше. Однако важно следить за процессом в течение первой недели. Мероприятия, направленные на обеспечение условий для выдержки, выражены в:

Контроль за процессом
  • электрообогреве;
  • увлажнении;
  • укрывании влагозащитными и теплоизолирующими материалами;
  • обогреве тепловыми пушками.

Нужно будет уделить внимание смачиванию поверхности. Через неделю после выработки состава конструкция может быть нагружена, это верно, если температура воздуха будет равна 25-30 °C.