Как правильно заливать бетон при отрицательных температурах

X международная научная конференция «Исследования молодых ученых» (Казань, май 2020)

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.

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 разморозки они уже не обретут свои свойства в полной мере и бетон не будет достаточно крепким.

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

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.

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%. Критическая прочность бетона в зависимости от его марки.

Для железобетонов с ненапрягаемой арматурой (используется в частном домостроении) 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%.

Прогревание бетона

При какой минимальной температуре заливают раствор? Искать ответ на этот вопрос необязательно нужно, если предусмотреть такой процесс, как прогревание бетонной смеси. Чтобы прогреть бетон, понадобится нагревательная установка, которая работает от электричества. Специальные электроны помещают в еще не застывшую бетонную смесь, а после происходит подогрев.

Предлагаем ознакомиться Как сделать деревянный пол на лагах

Таким способом можно повысить температуру внутри смеси и держать ее на нужном уровне столько времени, сколько потребуется. И тогда уже будет неважно, при какой минусовой температуре можно заливать бетон.

Гидратация – ликбез для начинающих строителей

Процесс твердения массива при плюсовой температуре происходит поэтапно:

  • на поверхности образуется тонкая оболочка из кислой соли;
  • в верхних слоях происходит связывание частиц цемента водой;
  • наружный слой, теряя влагу за счет испарения, медленно стягивается;
  • цемент связывается водой на следующем уровне.
Гидратация – ликбез для начинающих строителей

При заливке фундамента зимой затруднено испарение влаги, которая постепенно замерзает. Это ведет к увеличению пористости бетонного массива и значительному снижению его прочности. Поэтому основным правилом бетонирования в зимний период является обеспечение нормального температурного режима, не допускающего образования кристаллов льда при твердении.

Минусовая температура и устройство фундамента

Спорить с погодными явлениями бессмысленно, к ним нужно грамотно приспосабливаться. Потому и возникла мысль о разработке методов устройства ж/б фундаментов в наших непростых климатических условиях, возможных для реализации в холодный период.

Отметим, что применение их увеличит бюджет строительства, потому в большинстве ситуаций рекомендовано прибегать к более рациональным вариантам устройства фундаментов. Например, использовать буронабивной способ или провести строительство из пенобетонных блоков заводского производства.

Читайте также:  Как сделать слив в бане. Все возможные варианты и способы

В распоряжении тех, кого не устраивают альтернативные способы, есть несколько проверенных удачной практикой методик. Их назначение заключается в доведении бетона до состояния критической прочности перед замораживанием.

По типу воздействия их условно можно разделить на три группы:

  • Обеспечение внешнего ухода за залитой в опалубку бетонной массой до стадии набора критической прочности.
  • Повышение температуры внутри бетонной массы до момента достаточного твердения. Выполняется посредством электропрогрева.
  • Введение в бетонный раствор модификаторов, понижающих точку замораживания воды или активизирующий процессы.

В заключении

Если вы не хотите тратить лишние деньги на утепление опалубки дорогостоящими пароизоляционными материалами или брать в аренду тепловые пушки, то проще всего спланировать работы таким образом, чтобы монтаж фундаментального основания пришелся на теплую погоду.

В заключении
В заключении

Похожие публикации: Марки бетона и их применение Как подобрать состав для тротуарной плитки Какую марку бетона использовать для ленточного фундамента частного дома Можно ли приготовить геополимерный бетон своими руками в домашних условиях

В заключении

Какому способу отдать предпочтение?

Попытки прогреть бетонные конструкции без наличия сотрудников с необходимым опытом и квалифицированных электриков могут стать причиной различных сложностей. Поэтому для такой задачи необходимо искать альтернативные варианты.

Какому способу отдать предпочтение?

Используйте тент. Накрытие бетона тентом позволит ему прогреваться за счет тепла, выделяемого в ходе набора им прочности. Но если температура воздуха ниже нуля и у вас нет возможностей для обеспечения полной изоляции конструкции, то можно рассмотреть варианты ее прогрева термоэлектроматами.

Термоэлектромат — это оборудование для качественного прогрева бетона, минимизирующее вероятность сделать ошибку. Он укладывается поверх бетонной поверхности, поддерживая одинаковую температуру по всей площади конструкции. Таким образом, достигается надежность и долговечность бетона.

Какому способу отдать предпочтение?

Термоэлектромат от ФлексиХИТ это:

  • равномерный прогрев всей площади конструкции;
  • повышение качества сооружений;
  • снижение издержек;
  • повышение скорости реализации проектов.
Какому способу отдать предпочтение?

Прогрев бетона термоэлектроматами — это возможность ведения строительных работ в любое время года без риска получения негативных последствий.

В результате многолетнего использования термоматов на строительных площадках и при производстве ЖБИ были выявлены недостатки термоэлектроматов предыдущей модели и разработана новая модель.

Какому способу отдать предпочтение?

Сравнительная характеристика новой и предыдущей модели термоматов

ПРЕДЫДУЩАЯ МОДЕЛЬ НОВАЯ МОДЕЛЬ
КОНСТРУКЦИЯ ТЕРМОМАТА Греющий элемент свободно располагался между тентом и теплоизолятором. При неаккуратном использовании это приводило к его излому и выходу из строя термомата. Повышена износостойкость и прочность термомата. Монолитные сегменты исключают коробление греющего слоя. Резистив внутри не ломается. Нагреватели стали вандалоустойчивы к повреждениям.
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ Применялся утеплитель с худшими тепловыми свойствами, чем у современных теплоизоляторов. Уменьшены теплопотери на 25%. Используется утеплитель с улучшенными теплоизоляционными свойствами.
УДОБСТВО ЭКСПЛУАТАЦИИ При неправильном складывании термоматы могли сминаться, заламываться. Что приводило к нарушению контакта нагревателя. Сегменты термомата не заламываются. Новая конструкция позволяет складывать термоматы любым удобным способом, а не только «гармошкой», как это требовалось ранее.
ВОДОНЕПРНИЦАЕМОСТЬ Из за наличия воздушных прослоек при незначительном повреждении оболочки внутрь нагревателя попадала вода. Повышена водонепроницаемость термоматов. За счет монолитности и герметичности новой конструкции между тентом и греющим слоем нет пустот. Вода не проникает внутрь нагревателя.
ТЕРМОСТОЙКОСТЬ Использовалась пленка с нестабильной линейной зависимостью. При перегреве греющий элемент коробился. Это приводило к выходу термоматов из строя. Повышена термостойкость. Пленка для производства резистивного элемента предварительно стабилизируется. Резистивный элемент не усаживается до 180 0 С.
САМОРЕГУЛИРУЮЩИЙ ЭФФЕКТ Нестабильные тепловые характеристики с небольшим отрицательным саморегулирующимся эффектом. При повышении температуры нагреватель увеличивал мощность и происходил перегрев. Достигнут положительный саморегулирующийся эффект. Когда возникает опасность перегрева, нагреватель снижает мощность. Перегрева не происходит. Повышается срок службы термоэлектромата.
Какому способу отдать предпочтение?

Подробности: -model-termoelektromatov-progrev-betona-zhbi-grunta/

Контроль над состоянием бетона

Так как процесс набора и отвердевания проектной прочности цементной смеси достаточно продолжительный (в обычных условиях 28 дней) за ним нужно замечать и корректировать условия. Для контроля употребляется особый прибор для измерения температуры бетона – необходимый инструмент строителя зимой.

транспортировка и Приготовление бетона

Инструкция ведения цементных работ при низких температурах рекомендует затевать слежение за состоянием смеси начиная с момента ее изготовление:

  1. Затворение смеси выполняется подогретой водой.

Дабы избежать заваривания раствора, введение ингредиентов происходит в такой последовательности:

  • Сперва вода и большие минеральные заполнители.
  • По окончании залива половины требуемого количества жидкости делают пара оборотов смесителя — бетономешалки.
  • Сейчас возможно вводить цемент с песком.
  • Окончательное перемешивание выполняется продолжительнее, чем летом.

Совет! Сократить количество оборотов бетономешалки возможно при добавлении более горячей воды либо оттаявшего и прогретого щебня, гравия.

Использование различных марок цемента требует различного нагревания воды и снабжает наряду с этим приблизительно однообразную температуру цементной смеси на выходе из миксера:

  1. Шлакопортландцементы, пуццолановые портландцементы и портландцементы марок ниже 600 при температуре воды 80 градусов — выход смеси 35 градусов.
  2. портландцементы и Быстротвердеющие портландцементы М500 и более, соответственно – вода – 60 градусов, смесь -30 градусов.
  3. Глинозёмистые цементы — вода около 40, смесь — 25 градусов.

Укладка цементной смеси

Проведение заливки раствора зимой кроме этого имеет пара изюминок, хороших внимания:

  1. Основания под укладку подогретой цементной смеси должны быть подготовлены для увеличения сцепления:
  • Очищены от снега, грязи, наледи.
  • Прогреты до плюсовой температуры на глубину не меньше 250-300 мм.
  1. Используя градусник для измерения температуры бетона, дежурный лаборант сходу приступает к осуществлению контроля над процессом укладки.

Его работа, это отслеживание соответствия температуры выдерживания в опалубке либо обогрева (при необходимости):

  • Расчетной норме — для выдерживания способом термоса.
  • Температуре замерзания бетона плюс 5 градусов — для смесей, содержащих противоморозные добавки.
  • Не ниже ноля градусов в самых остывших местах перед началом электропрогрева бетона.
  • Плюс 2 градуса при других способов обогрева смеси.

Измерение температуры залитого цемента делают через скважины в его теле, защищенные теплоизолирующими пробками. Скважины устраиваются в проблемных местах и строго нумеруются, для схематического отображения на чертеже измерений.

Возможно погружение в скважины колб из металла заполненных частично маслом. Для исполнения измерений в них опускают термометр на 3-7 мин., изолируя наряду с этим от внешнего воздуха. Данные измерений заносят в температурный издание.

  • Излишних теплопотерь возможно избежать методом укладки смеси послойно на маленьких участках и продвигаясь дальше укрывать залитую захватку заготовленными матами либо щитами.
  • Цементные работы в морозы ведутся круглосуточно до завершения заливки конструкции.
  • Открытая часть поверхности должна быть срочно утеплена сходу по окончании бетонирования.

Обратите внимание! В случае если в силу каких-то обстоятельств случилось замерзание смеси в рабочем шве, данный участок направляться отогреть и удалить замерзший элемент. И лишь по окончании тщательной обработки этого участка по рекомендациям СНиП продолжить бетонирование.

Избежать всех сложностей работы с бетоном в морозы на постройке дома своими руками возможно дождавшись более благоприятной погоды. С учетом того, что раствор придется перестать трогать фактически на месяц до продолжения возведения ограждающих конструкций на залитом фундаменте необходимо подгадать лучший период — не холодный, но и не через чур жаркий.

Использование дополнительных средств, делающих возможной заливку фундамента зимой

Очередной способ, при котором ответ на вопрос о том, можно ли заливать фундамент зимой, будет положительным, – это обеспечение прогрева основания. Известно, что свою наивысшую крепость бетон набирает в течение первых двух суток. Именно в этот период фундамент особенно нуждается в защите от низких температур. Для обогрева основания по всему периметру используется специальное оборудование – термическая пушка. С ее помощью обеспечивается и поддерживается нужная для застывания бетонного раствора температура. Чем больше фундамент, тем выше должна быть мощность прибора

Также обогревать фундамент можно электронным током. Этот метод позволяет поддерживать необходимую для застывания температуру посредством передачи тепла (от жаркого к прохладному). Прогревается бетон прутами арматуры, к которым подведен электроток (380 В).

Можно ли добавлять соль в бетон зимой и использовать модификаторы

Снижение температурного порога кристаллизации воды осуществляется путем добавления специальных присадок. Это позволяет обеспечить стандартное протекание гидратации цемента в условиях зимнего похолодания.

Приготовление смесей с противоморозными добавками производится особым порядком

В специализированных магазинах предлагают различные пластифицирующие вещества, наряду с которыми в частном домостроении применяют следующие доступные компоненты:

Можно ли добавлять соль в бетон зимой и использовать модификаторы
  • кальциевую соль соляной кислоты;
  • карбонат калия, известный как поташ;
  • техническую соль (хлорид натрия);
  • натриевую селитру.

Среди частных застройщиков популярна обычная соль, позволяющая частично снизить порог кристаллизации. Однако ее ведение не дает гарантии сохранения эксплуатационных характеристик бетона. Использование промышленно произведенных добавок более предпочтительно.

Время прогрева бетона

При выполнении строительных бетонных работ самое пристальное внимание обращается на придание прочности и долговечности материалу. Ведь для того, чтобы смесь приобрела такие необходимые свойства в зимних условиях, требуется соблюдать технологию прогрева бетона.Когда приходит время прогрева бетона?Проводя бетонирование различных конструкций, начиная с поздней осени, следует задуматься, при какой температуре прогревают бетон. Если ожидается, что на улице среднесуточная температура будет опускаться ниже +5°С, и в тоже время минимальные отметки коснутся значений ниже 0°С, то подобные виды работ должны проводиться с прогреванием бетона для обеспечения условий для его оптимального созревания.В зависимости от региона, наступает разное время для прогрева бетона. Например, в Красноярском крае неблагоприятный период для созревания бетона длится в течение полугода. Климатические особенности Сибири также предполагают ранее похолодание с сильными морозами. Так что ориентироваться в том, при какой температуре следует прогревать бетон, нужно опираясь на характеристики погодных условий в своей местности.Способы прогрева бетонаКогда наступает время прогрева бетона, то СНиП «Несущие и ограждающие конструкции» предусматривает использование восьми способов создания условий для созревания бетонной смеси. Методы прогрева бетона в зимних условиях различаются от вида конструкции и температуры окружающей среды.

1. Устройство прогрева бетона с помощью метода термоса заключается в утеплении опалубки, которая производится сразу же по окончании бетонирования. Тогда поверхность сооружения накрывается слоем теплоизоляции. При этом утепляется опалубка с наружной стороны пенопластом, минеральной ватой, потом досками, фанерой. Подвидом данного метода является ускоренный термос, когда смесь предварительно подогревается до температуры 50-70° метода в зависимости от вида сооружения можно сделать при помощи таблицы.

Вид сооружения Минимальная температура окружающей среды, °С Способ прогревания
Большие по площади фундаменты и плиты из железобетона до -15 термос
до -20 ускоренный термос
Фундаменты под массивные сооружения и стены до -15 термос, ускоренный термос
Бетонирование колон, прогонов, перекрытий, свайных растверок до -15 ускоренный термос

2. Термос с добавлением анти замерзающих добавок и ускорителей созревания бетона.В данном случае инструкция прогрева бетона заключается в комбинировании утепления монолитного сооружения с добавлением химических веществ, которые ускоряют процессы созревания смеси и в тоже время замедляют ее замерзание. Покупаются добавки в готовом виде.

3. Предварительное подогревание бетонного прогрев бетона осуществляется до температуры 60-80°С непосредственно перед укладкой раствора в формы. Подогрев производится с помощью электрического тока и пара в емкостях, оснащенных электродами или в устройствах непрерывного электрического разогрева.

4. Прогрев прогрева бетона заключается в установке в раствор электродов, которые нагревают его металлические элементы. Электрические параметры такого прогрева наведены в таблице.

Температура окружающей среды, °С Напряжение, В Расстояние между электродами, мм Потребляемая мощность, кВт/м³
-5 55 200 2,5
65 300
-10 55 100 3,0
65 250
-15 65 150 3,5
75 300
-20 75 200 4,5
85 300

прогрева бетона инфракрасными лучами подразумевает передачу тепла смеси с помощью трубчатого электронагревателя, работающего от сети, который греет поверхность по принципу солнца. Такая установка состоит из излучателей, отражателей и поддерживающего оборудования. Интенсивность прогрева смеси регулируется через приближение и отдаление оборудования от ее поверхности и мощностью генератора.

6. Индукционное прогревание.В индукционную схему прогрева бетона входят индуктора (витки изолированного провода), которые выкладываются вдоль требуемой поверхности опалубки. Затем укладывается раствор. Энергия индукционного поля трансформируется в арматуре или стальной опалубке в энергию тепла, которая передается смеси. Рекомендован данный способ для каркасных железобетонных конструкций.

7. Использование нагревательных прогрев бетона в этом случае осуществляется аналогично индукционному методу, только в провода подается электрический ток, вызывающий повышение температуры раствора.

8. Обогрев в подогреваемой опалубке. Термоопалубка состоит из инфракрасной пленки или Тэнов, отражательных печей, а также двух щитов между которыми располагается нагревательный элемент. Прогрев бетона осуществляется контактным способом.

На практике, как правило, использование одного метода не гарантирует требуемого результата, поэтому используются комплексные мероприятия.