Заливка бетона при минусовой температуре

Обновлено: 02.05.2024

На зиму стройку лучше остановить, как говорится — заморозить. Но уж если «припекло» и необходимо что-то бетонировать, то примите к сведению несколько методик, как это сделать правильно при отрицательных температурах. К сожалению, все эти технологии несут дополнительные затраты. Но если их проигнорировать, то последствия могут быть плачевными — неправильно залитый в зимнее время бетон не наберёт проектную прочность и попросту начнёт крошиться.

Влияние температуры на гидратацию бетона

Идеальные условия для набора прочности бетона — это температура окружающей среды +20 ˚C. При этой температуре он набирает максимальную прочность за 28 суток.

При +5 ˚C процесс застывания бетона увеличивается в два раза. То есть, вместо 28 суток полный набор прочности происходит за 56 дней.

В нулевой или отрицательной температуре гидратация останавливается вообще, а это значит, что в таких условиях бетон не наберёт критическую прочность и после размораживания будет разрушаться (отслаиваться и крошится).

При зимнем бетонировании бетону жизненно необходимо набрать критическую прочность, которая в зависимости от марки, равняется 30–50% полной марочной прочности. При температуре +20 ˚C критическая прочность набирается ориентировочно за трое суток; при +5 ˚C — примерно за 7 суток.

Если бетон замёрзнет, не набрав критическую прочность, то после оттаивания он будет разрушаться и можно смело констатировать, что вся работа пошла насмарку. Но если он замёрзнет, набрав критическую прочность, то страшного ничего не случиться — после оттаивания процесс гидратации восстановится, и бетон наберёт своё.

Из этого следует вывод: бетон должен уходить в зиму, набрав жизненно необходимую критическую прочность. Если вы заливаете фундамент без применения технологий обогрева и использования специальных морозостойких присадок, то опирайтесь на прогноз погоды — как минимум неделю температура не должна падать ниже +5 ˚C. Если днём температура выше этого значения, а ночью незначительно падает (но не ниже 0 ˚C) — ничего страшного. Нужно просто укрыть бетон соломой, торфом, пенопластом, старыми тряпками или другими теплоизолирующими материалами.

Методики, позволяющие заливать бетон зимой

Самой эффективной и относительно простой технологией является применение греющего кабеля. Это, конечно же, недёшево, но лучше немного потратиться зимой, чем делать всю работу заново весной. Например, при использовании греющего кабеля 40 КДБС-35, на каждый кубометр бетонного раствора дополнительно придётся потратить около 4 тысяч рублей. Сюда входит стоимость кабеля и оплата электроэнергии, необходимой для полного и качественного твердения бетона.

Греющим кабелем пользоваться довольно просто: нужно расположить его на обрешётке, чтобы он был в центре бетонной конструкции, подключить к электропитанию и производить заливку бетонного раствора. После полного цикла застывания раствора конец кабеля нужно срезать. А оставшийся в конструкции провод будет служить дополнительным мягким армированием.

Второй эффективной методикой служит установка тепляка над участком бетонирования. Это такой аналог теплицы — её возводят из досок и целлофановой плёнки. Температуру в тепляке необходимо контролировать — она должна быть выше заветных +5 ˚C. В идеале лучше догнать её до +12, +15 ˚C. Для этого в тепляке можно использовать дровяные печи, изготовленные из металлических бочек, или тепловые пушки, работающие от электричества или газа/электричества.

Третий способ — введение в состав бетонного раствора морозостойких присадок . Они делятся на два типа:

Одни снижают температуру замерзания воды. То есть, при морозах до -25 ˚C вода не кристаллизуется и процесс гидратации продолжается. В эту группу входят соли кальция/натрия и поташ (средняя соль калия и угольной кислоты).
Вторые — это ускорители схватывания. Они ускоряют твердение раствора и позволяют бетону быстро набрать критическую прочность при отрицательных температурах. К этой группе принадлежат: нитрит-нитрат кальция; поташ; соли кальция смешанные с мочевиной.

Дозировка этих присадок зависит от уличной температуры:

До -10 ˚C вводят 5–8% от массы цемента.
До -15 ˚C вводят 10% от массы цемента.
До -25 ˚C вводят 15% от массы цемента.

Ещё одна технология — это прогрев раствора. Перед замесом наполнители (щебень, песок, керамзит) прогревают до +55–60 ˚C; цемент до +20 ˚C; воду превращают в кипяток — подают в бетоносмеситель при +90 ˚C. Данная технология позволяет бетону быстро набрать прочность, а строителям убрать опалубки уже через несколько суток.

При этом оптимальная температура заливки, когда бетон подаётся в опалубку, составляет +35–38 ˚C. Если температура бетонного раствора превысит +40 ˚C, то он будет застывать медленнее и при сильных морозах не успеет набрать критическую прочность.

Применение добавок противоморозного действия

Во время зимы заливка бетона представляет большую сложность. Низкие температуры приводят к замедлению гидратации цемента. Это приводит к тому, что залитая поверхность медленнее отвердевает.

Кроме того, при выполнении бетонирования в мороз результат может быть неблагоприятным из-за повышения внутреннего давления, вызванного замерзанием воды. Ее расширение в порах еще не отвердевшего материала приводит к разрушению его структуры. Ледяные пленки, формирующиеся в области заполнителей, приводят к нарушению связей между компонентами.

Нивелировать данные нежелательные эффекты влияния низких температур помогают специальные добавки. Их можно разделить на 3 категории. К первой категории относятся модификаторы, которые ускоряют схватывание бетона.

карбонат натрия;
тетраборат натрия;
нитрат натрия;
формиат натрия.

Ко второй категории относятся добавки, включающие сульфиты. Такие модификаторы обеспечивают выделение большого количества тепла, за счет чего ускоряется процесс взаимодействия составных частей бетонной смеси с продуктами гидратации. При этом сульфитосодержащие добавки нельзя применять для снижения температуры замерзания бетонной смеси.

К третьей категории относятся модификаторы, оказывающие антифризное действие. Данные добавки способны снижать температуру кристаллизации входящей в состав раствора жидкости. Кроме того, такие составы могут немного уменьшить или увеличить скорость схватывания материала.

Технология использования таких добавок крайне проста. Вещества вводятся в раствор во время его приготовления. Учитывая, что большинство добавок ускоряют схватывание бетона, поэтому такую смесь следует залить в течение 3 часов после изготовления. При этом важно, чтобы температура бетонного состава была не менее +20°C.

Так как заливать смесь нужно быстро, не рекомендуется транспортировать ее после изготовления на расстояние более 100 км. При необходимости более длительной транспортировки есть вероятность, что бетон схватится раньше времени.

Увеличение эффективности применения противоморозных добавок

Проводя своими руками бетонные работы в зимнее время с использованием добавок, нужно учесть ряд важных правил. Когда встает вопрос, как залить бетон в мороз, рекомендуется применять только быстротвердеющие цементы высокой марки, а также портландцементы.

Крайне важно подогреть компоненты смеси при ее приготовлении, если планируется заливка бетона. Это создаст запас внутреннего тепла и обеспечит равномерное схватывание и набор прочности материала.

Есть еще одна важная особенность зимнего бетонирования с применением добавок. После того как бетонные работы зимой будут завершены, следует утеплить поверхность. Для этого ее укрывают матами минеральной ваты и рубероидом. Это снизит скорость потери тепла и создаст условия для протекания процесса отвердения после заливки.

Транспортировка должна осуществляться в утепленной машине. Кроме того, перед заливкой следует очистить арматуру и опалубку от наледи и снега. Проводить бетонные работы в зимний период нужно быстро, чтобы раствор не успел остыть до момента, когда не будет сверху уложен утеплительный пирог.

Метод «термоса»

Есть некоторые особенности бетонирования в зимних условиях методом «термоса». В этом случае разогретый при приготовлении раствор заливается в утепленную опалубку. При этом варианте рекомендуется дополнительно вводить в состав раствора противоморозные добавки.

Опалубку утепляют матами минеральной ваты. Раствор во время заливки данным способом должен иметь температуру +60…+80°C. Существует несколько методов выдерживания бетона в зимних условиях.

В одних случаях разогрев раствора проводится в месте его изготовления, а затем он доставляется до участка проведения работ. В других разогрев состава выполняется непосредственно на стройплощадке с помощью электродов.

Способы искусственного нагрева и прогрева бетона

Бетонирование в зимний период может проводиться и с помощью подогрева смеси. Наиболее часто используется метод электродного прогрева. В раствор вводятся электроды. Через них пропускается электрический ток, что приводит к выделению тепла, необходимого для застывания раствора.

Более сложным является метод контактного нагрева, когда электрический ток проходит по проводнику, который разогревается и прогревает бетонную толщу. Кроме того, нередко выполняется обустройство термоактивной опалубки.

При необходимости прогрева крупных объектов нередко применяется инфракрасный обогрев. Он требует применения специального оборудования, испускающего инфракрасные лучи. Это облегчает бетонирование в мороз.

Проектная прочность изделия из бетонной смеси достигается при соблюдении режима заливки. Для бетонных работ при отрицательных температурах воздуха разработаны специальные рекомендации, соблюдение которых исключит отрицательные последствия эксплуатации готовой конструкции.

Влияние температуры на твердение бетона

После добавления воды в песчано-цементную смесь компоненты взаимодействуют между собой. Гидратация с образованием алюминатов происходит на начальной стадии. В результате образуются кристаллы, которые спустя 6-10 часов приобретают каркасную структуру. На стадии твердения состава в реакцию с водой вступают клинкерные компоненты, которые формируют силикатную структуру из мелких кристаллов.

Укладка бетона при низких температурах требует учета скорости застывания состава. При +17ºC процесс замедляется, а +5,2ºC — прекращается, а 0ºC — образуется лед.

Физический процесс образования льда приводит к разрыхлению внутренней структуры бетона, потере плотности. Целостность заливки поддерживается визуально за счет смерзшейся влаги. Если до этого момента набрана критическая прочность бетона, то после потепления он достигнет проектного показателя.

Для нормального протекания реакции требуется поддержание температурного режима около +20ºC в течение 28 суток. Предотвратить интенсивное испарение воды после укладки можно с помощью гидроизоляционного слоя. Для каждой марки бетонной смеси установлены допустимые пределы.

Методики бетонирования в зимних условиях

После заливки бетона при низком температурном градиенте рекомендуется принять комплекс эффективных мер, препятствующих замерзанию воды.

электрический подогрев уложенной смеси;
утепление опалубки;
холодное бетонирование без прогрева с использованием химических присадок;
изготовление состава из заранее подогретых компонентов.

Каждый способ характеризуется преимуществами, имеет рациональное применение, которое определяется наличием энергоресурсов, объемом возводимой конструкции. Определяющим фактором бетонирования при отрицательных температурах являются климатические условия.

Повышение температуры в процессе замеса

Укладывать подогретый бетон при отрицательных температурах можно с соблюдением технологии укладки. Она предусматривает заливку нагретого состава в утепленную опалубку. Этот тип бетонирования требует правильного выбора марки цемента.

Замес, в который вводятся наполнители, прогретые потоком горячего воздуха, доводят до температуры не ниже +85ºC. Технология приготовления предусматривает соблюдение алгоритма действий, которые обеспечат качество заливки.

Чтобы бетон набрал проектную прочность, следует сохранять температурный режим. Для этого залитый раствор накрывают матами, пленкой. Эффективным способом длительного сохранения тепла является использование опалубки из прессованного пенополистирола. Экструзионный материал после застывания не снимают, он становится частью конструкции и дополнительной теплоизоляцией.

Подогрев и утепление раствора

Создать условия для кристаллизации бетона при отрицательной температуре внешней среды помогает электрический ток. Уложенный раствор греют с использованием специальных металлических пластин или стержней, погруженных в смесь. Техническими нормами предусмотрены периферийные и сквозные способы электрического нагрева. По окончании нагрева электроды становятся частью конструкции.

Вода, находящаяся в бетоне, замыкает цепь, и за счет сопротивления энергия преобразуется в тепло. При подогреве этим способом рассчитывают, сколько времени потребуется для достижения критической прочности состава. Методика ускоряет кристаллизацию бетона, применяется для конструкций без армирования.

В частном строительстве рекомендуется прокладка по внутренней стороне опалубки согревающих кабелей. Периферийный нагрев осуществляется с помощью греющей опалубки. Одновременно устанавливают термоизоляционный слой для сохранения тепла.

Минусом пассивного нагрева является высокая вероятность пересушить бетон. Подогрев бетонной массы требует круглосуточного контроля, чтобы исключить повышение температуры свыше +30ºC. Применение греющих технологий требует расчетов.

В зимнем строительстве применяются греющие инфракрасные маты. Они состоят из водоустойчивой оболочки, нагревательного элемента и изоляционного слоя. Согревающие маты равномерно распределяют температурное поле внутри конструкции и на расстоянии до 19,5 см. Их можно применять при заливке бетона зимой с внешней температурой до -20ºC.

Благоприятные условия для набора проектной прочности состава создают путем постройки временных тепляков. Такая конструкция состоит из прочного каркаса, обшитого фанерой или обтянутого пленкой.

Внутреннее пространство нагревается с помощью калориферов, портативных горелок, инфракрасных приборов. Микроклимат в сооружении следует постоянно контролировать. Разогретые воздушные потоки интенсивно забирают влагу из раствора, поэтому поверхность периодически увлажняют теплой водой и накрывают полиэтиленовой пленкой.

Введение добавок

Бетонирование при отрицательных температурах может выполняться без подогрева. Для лучшего застывания в состав смеси вводятся добавки. Этот метод сочетается с внешней и внутренней тепловой обработкой.

Насыщение раствора химическими присадками сочетают с сооружением теплоизоляционной оболочки на выступающих частях конструкции.

В состав бетонных смесей, заливаемых при низкой температуре, добавляют вещества, которые обладают такими свойствами:

понижают точку замерзания;
ускоряют твердение.

Соединения составляют 2-10% массы цементного порошка. Количество добавок рассчитывают с учетом ожидаемой температуры кристаллизации бетонной смеси. Применение химических соединений позволяет бетонировать при температуре до -25ºC.

Этот способ применяется при появлении одиночных заморозков, если отсутствуют альтернативные варианты.

углекислый калий;
нитрит натрия;
формиат натрия;
хлористый натрий;
хлорид кальция.

При отрицательных температурах внешней среды в бетон вводят присадки, снижающие расход воды. Это регулирует образование льда в твердеющих составах, сохраняет условия, необходимые для гидратации. В присутствии добавок вода не замерзает и взаимодействует с цементом.

Смеси приготовляются с соблюдением технологии. Сначала присадка перемешивается с частью воды, а затем вводятся цемент и вода с добавками. Для каждой добавки существуют нормы расхода, установленные экспериментально.

При недостаточном количестве присадки бетон может замерзнуть, а при избытке замедляется твердение, и повышается стоимость. Бетон, залитый с применением методики холодной укладки, обладает сниженным параметром морозостойкости, водопроницаемости, склонен к усадке.

Общие рекомендации при заливке

Бетонные работы своими руками рекомендуется выполнять при благоприятных условиях. Перед тем как залить бетон при минусовой температуре, следует ознакомиться с метеорологическим прогнозом. Комплекс мероприятий следует начинать при +9,5ºC при условии отсутствия понижения в ближайшие 27 суток.

Разработанные технологии позволяют бетонировать при отрицательных температурах, но это влечет дополнительные финансовые затраты. Качественная заливка требует учета рекомендаций специалистов.

Опалубку следует очистить от наледи и утеплить, а укладку смеси проводить с непрерывной подачей. Перед приготовлением состава следует прогреть щебень и песок. Оптимальная температура приготовленной массы не должна превышать +39,5…+42ºC.

Металлический каркас котлована прогревается, а готовые части бетонной конструкции закрываются слоем изоляции. В процессе формирования критической прочности рекомендуется поддерживать температурный режим во внешней и внутренней частях.

При температуре ниже нуля затвердевание бетонного раствора становится проблематичным. Часто с этим сталкиваются при устройстве фундаментов осенью и зимой. Специалисты уверяют, что заливка бетона при минусовой температуре возможна и без прогрева, но для этого выполняются определенные требования, обеспечивающие правильное затвердевание бетонной смеси.

Влияние температуры на твердение бетона

Бетон представляет собой смесь из наполнителей – песка и щебня, скрепленных между собой застывшим цементным молочком. При реакции с водой происходит его гидратация, затем он затвердевает с одновременным испарением воды. Критическая прочность при нормальной температуре набирается в течение одних или полутора суток, в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Оптимальной для протекания реакции является температура около 20⁰С, раствор набирает расчетную прочность в течение 28 суток. Чтобы в первые дни вода не улетучивалась слишком быстро, бетон покрывают гидроизоляцией.

При 5⁰С застывание состава замедляется в 2 раза, а при нулевой температуре гидратация прекращается. Если до этого критическая прочность бетона набрана, с ним ничего не случится, он наберет прочность после потепления. Если же до замерзания набор критической прочности не произошел, материал не наберет нужных показателей, и будет крошиться после размораживания. В этом случае заливать любую марку бетона при минусовой температуре нельзя.

Методики бетонирования в зимних условиях

Главным условием правильной заливки бетона при отрицательных температурах является сохранение теплоты, достаточной для обеспечения набора прочности. Популярные способы укладки строительных растворов зимой:

Предварительный прогрев изготавливаемой смеси;
Устройство надежной теплоизоляции и уход за раствором;
Электроподогрев залитого в опалубку бетона;
Добавка специальных присадок, снижающих температуру замерзания воды и ускоряющих затвердевание.

Таким образом, бетонировать на улице зимой можно без потери показателей прочности, но для этого нужно придерживаться выбранных методик. По затратам использование тепловых пушек является самым нерентабельным вариантом, наиболее дешевой методикой является добавка присадок. Электроподогрев и устройство теплоизоляции представляют собой промежуточные варианты.