Добавление в заказанный цемент противоморозных добавок и специальных химических ускорителей отверждения позволяет существенно понизить температуру замерзания воды, а также избавиться от необходимости прогрева бетона после его заливки. Однако стоит отметить, что использование таких добавок при армировании бетона нежелательно, поскольку это может привести к коррозии арматуры в результате химических реакций.
При какой температуре заливают бетон на улице?
Вопрос о допустимой температуре для заливки бетона является крайне важным, так как он существенно влияет на технические и эксплуатационные характеристики застывшей конструкции, а также определяет вероятность успешного процесса застывания. Когда бетон заливается при неподходящей температуре, либо замерзает во время твердения, это может привести к образованию трещин, снижению его прочности и стойкости по сравнению с проектными показателями, а также вызвать деформацию или полное разрушение сооружения.
Для того чтобы бетон набрал проектную прочность и обеспечил длительный срок службы, необходимо строгое соблюдение температурного режима как во время заливки, так и на протяжении всего периода твердения, который составляет 28 суток. Оптимальной температурой считается значение около +20 градусов по Цельсию. Однако на практике не всегда удается создать эти идеальные условия.
Часто возникает необходимость заливать бетон при отрицательных температурах, или же погодные условия могут измениться в ходе потенциально запланированных работ. В таких случаях применяются различные методы прогрева бетона: добавление противоморозных добавок в смесь, утепление конструкции на объекте и прочие меры. Прежде чем использовать какой-либо из этих методов, следует внимательно изучить их особенности и условия применения.
Процесс набора прочности бетонных конструкций
Чтобы понять, до какой температуры можно безопасно заливают бетон, нужно рассмотреть основные аспекты процесса набора прочности монолита. Реакция между цементом и водой начинается в момент затворения. В первые часы после заливки бетон остаётся текучим и поддаётся обработке, однако уже спустя несколько часов начинается процесс схватывания, в результате которого бетон становится более вязким, а потом — и полностью твердым.
Процесс взаимодействия воды с цементом называется гидратацией. Гидратация проходит в два этапа: сначала смесь схватывается, а затем твердеет. В начальной стадии схватывания активизируются алюминаты, в результате чего формируются иглообразные кристаллы, соединенные между собой. Примерно через 6-10 часов эти кристаллы формируют каркас, который служит основой для твердого бетона.
Завершение этапа схватывания может занять от 20 минут до 20 часов, что напрямую зависит от температуры окружающей среды. В холодное время года, при температуре около нуля, процесс схватывания может занимать 6-10 часов, а сам этап — 15-20 часов.
В период твердения в реакцию с присутствующей в растворе водой вступают клинкерные минералы, постепенно формируется силикатная структура. В ходе этой реакции образуются мелкие кристаллы, которые объединяются, создавая уникальную мелкопористую структуру. Так формируется бетон, который на протяжении 28 суток продолжает набирать свою марочную прочность и стойкость, не изменяя при этом свою форму и структуру.
Оптимальная температура для стадии твердения также составляет +20 градусов, при этом влажность не должна превышать 100%.
Отклонения от указанных параметров значительно влияют на прочность: полное созревание бетонного монолита может занять несколько лет, однако достижение проектной прочности должно быть завершено в течение 28 суток после заливки. Скорость твердения меняется со временем в зависимости от температуры.
Основные моменты
Процесс затвердевания бетона, называемый гидратацией, не протекает так, как многие могут предполагать. Существует две основные стадии: первая стадия — это схватывание, на которой залитый бетон становится твердым. Обычно этот процесс начинается через несколько часов и завершается в интервале от 8 до 24 часов в зависимости от условий. Вторая стадия, известная как затвердевание, подразумевает достижение расчетной прочности бетона. Принято считать, что для этого требуется около 28 дней, однако, и здесь всё зависит от внешних условий — возможны как более короткие, так и более длинные сроки, о чем мы поговорим ниже.
Под расчетной прочностью понимается конкретный показатель, обычно равный 90% от максимальной прочности. После достижения этого уровня бетон способен выдерживать нагрузки. Например, когда речь идет о фундаменте, это означает, что можно начинать строительство здания. Время, необходимое для достижения полного затвердевания, может занять до нескольких месяцев или даже лет. На этот процесс влияют многие факторы, включая влажность, температуру, добавки и другие аспекты, о которых мы подробно расскажем далее.
Не будем углубляться в описание инструментов, которые требуются для работы, так как обсуждали это ранее. У упоминания были вибраторы и другие вспомогательные средства. Здесь всё очевидно: бетономешалка, лопаты и иногда может понадобиться тачка. Не будем также подробно обсуждать компоненты, которые необходимы для приготовления бетона — мы уже затрагивали эту тему и предоставили ссылки на соответствующие статьи. Теперь давайте перейдем непосредственно к процессу заливки бетона и рассмотрим его с различных сторон.
Для заливки бетона безусловно потребуется вибратор для бетона.
Погодные условия
Прежде всего, стоит обратить внимание на различные погодные условия, в которых выполняется заливка. Оптимальные температурные условия варьируются от +5 до +25 градусов, при которых бетонные работы считаются наиболее эффективными. Конечно же, желательно, чтобы не было осадков. Однако не всегда есть возможность дождаться более благоприятных погодных условий. Поэтому полезно знать некоторые нюансы, так как в различных условиях требуются разные подходы.
Заливка бетона в жару
Когда температура воздуха превышает +25 градусов, имеет место работа в жарких условиях. Чем выше температура, тем более экстремальными становятся условия. На первый взгляд может показаться, что высокая температура и низкая влажность благоприятны, поскольку бетон затвердевает быстрее. На самом деле это неверно, так как слишком быстрое затвердевание существенно негативно сказывается на его прочности. При этом процессе необходимо наличие влаги, и быстрое испарение её может быть крайне вредным.
По этой причине применяют гидроизоляцию. В идеале, зарыв её снизу (если речь идет о фундаменте) и сверху. Для защиты сверху можно использовать любые водонепроницаемые материалы. При очень низкой влажности воздуха и сильной жаре необходимо периодически поливать поверхность бетона. Это связано с тем, что, если поверхность высохнет слишком быстро, может произойти разница давления между внутренними слоями смеси и толщиной, что, в конечном итоге, приведёт к образованию дефектов, включая крупные трещины.
Следует также отметить, что заливка должна проходить как можно быстрее, чтобы минимизировать промежутки времени между этапами. Ниже мы расскажем о поэтапной заливке бетона, условиях её выполнения и особенностях. В случае с серьёзной жарой важно понимать, что бетон слишком быстро затвердевает. Если используется обычная небольшая бетономешалка, которая обеспечивает приготовление одного кубометра раствора за несколько часов, могут возникнуть проблемы, связанные с быстрым высыханием.
Заливка бетона в мороз
Интересный вопрос заключается в том, можно ли заливать бетон в мороз и в холодную погоду. Что именно подразумевается под холодом и морозом? Под морозом обычно подразумеваются температуры ниже нуля, а холод — ниже +5 градусов, когда процесс затвердевания практически останавливается. Основная задача в этом случае заключается в обеспечении затвердевания бетона до достигнутой прочности, и в этом случае речь идёт уже не о расчетной прочности (напомним — 90%), а хотя бы до 50%, а в некоторых случаях и до 30%.
На самом деле, рекомендуется отказаться от заливки бетона при отрицательных температурах. Это связано с тем, что подобные условия приводят к повышению затрат, а процесс оказывается значительно более трудоемким и экономически невыгодным. Однако все мы наблюдали, как заливают бетон осенью или даже зимой. Давайте подробнее разберемся, каким образом это можно сделать. И вновь подчеркиваем: нельзя заливать бетон при температурах ниже +5, особенно при отрицательных значениях. Это может привести к крайне негативным последствиям, и говорить о любой прочности не имеет смысла. С большой вероятностью бетон в дальнейшем будет просто крошиться и разрушаться.
Наиболее простым вариантом является использование греющего кабеля. Существуют специальные провода для прогрева бетона, которые укладываются на опалубку, стремясь разместить их в центре будущей конструкции, после чего заливается бетон. Минусом данного метода является его высокая стоимость, поскольку на каждую кубометру необходимо будет потратить несколько тысяч рублей. После завершения заливки греющий кабель окажется потерян, хотя это может стать дополнительным армированием — прямо скажем, это лишь совсем небольшой плюс. Тем не менее, данный метод действительно один из самых простых.
Зависимость скорости затвердевания от температуры
При температуре +5°C скорость отверждения бетона снижается в 5 раз по сравнению с показателями при +20°C. В целом действуют следующие правила: чем ниже температура окружающего воздуха, тем медленнее проходит процесс затвердевания. Если температура опускается ниже 0°C, процесс приостанавливается, а замерзшая вода расширяется и разрушает бетон изнутри, не оставляя шансов на восстановление. Получившаяся конструкция не сможет достичь проектной прочности и, напротив, будет подвергаться трещинам, деформациям и крошению.
Перед тем как осуществить покупку цемента с доставкой, очень важно помнить, что заливку бетонного раствора не следует производить в следующих случаях:
- При температуре за окном +5°C и ниже, если не запланировано использование прогрева бетона или добавление в раствор морозостойких присадок.
- В межсезонье — из-за нестабильной температуры и влажности воздуха.
- При температуре свыше +25°C в сочетании с уровнем влажности воздуха менее 50%, так как быстрое испарение влаги не даёт возможности монолиту набрать прочность.
Бетонирование зимой
Иногда приостановка строительных работ оказывается нецелесообразной или даже невозможной, поскольку мороз может пагубно сказаться на бетоне, из-за чего ему необходимо обогреваться до достижения минимально допустимого уровня прочности. Обычно этот уровень составляет 70% от заявленного производителем проектного показателя, но если монолит должен быть водонепроницаемым или морозостойким, это значение возрастает до 85%. Рассмотрим самые распространенные методы прогрева бетона.
Прогрев компонентов смеси перед приготовлением раствора
Способ отличается своей простотой и низкой стоимостью, позволяя поддерживать температуру заливаемого бетона на уровне +35-40°C и выше. Для этого сухие компоненты нагревают до +60°C, а воду — до +90°C.
Метод термоса
Данный способ подходит для изготовления массивных конструкций. Заливаемый раствор должен иметь температуру не ниже +10°C. Поскольку отверждение бетона относится к экзотермическим реакциям, в процессе этого выделяется тепло, что обеспечивает самонагревание монолита. Если снизить тепловые потери с помощью изоляционных материалов, можно добиться температуры от +70°C и выше.
Электронагрев смеси
Для осуществления электронагрева смеси существуют три основных метода:
- В опалубку вводят электроды и подают переменный ток для обеспечения нагрева до +60°C. При укладке арматуры её можно использовать в качестве электродов. Потребление энергии составляет от 80 до 100 кВт/час на 1 кубометр бетона.
- Метод индукции представляет собой сложный и малоиспользуемый способ, основанный на бесконтактном прогреве проводящих материалов при помощи высокочастотных токов. Энергетические затраты при этом могут достигать 120-150 кВт/час на 1 м3 бетона.
- Применение электронагревателей (греющих матов, тепловых пушек и др.). Потребление электроэнергии в этом случае в среднем составляет 100-120 кВт/час на 1 м3 бетона, однако существует риск пересушивания монолита, что обязывает к дополнительным мерам по удержанию влаги.
Паропрогрев
Паропрогрев через каналы или специальные трубы в опалубке считается оптимальным для тонкостенных конструкций. Это позволяет обеспечить температуру в диапазоне от +50°C до +80°C, сохраняя нужный уровень влажности, что значительно сокращает время отверждения. Однако данный метод является довольно трудоемким и потребует значительных финансовых затрат для обеспечения непрерывной поставки пара.
Какие методы бетонирования применяют при низких положительных и отрицательных температурах
Существует несколько методов технологических мероприятий, которые позволяют выполнять бетонирование в условиях, далёких от оптимальных. Выбор конкретного метода или комплекса мероприятий по обеспечению качественного зимнего бетонирования осуществляется на основании сравнительных технико-экономических расчётов, которые обычно проводятся на стадии проектирования объекта.
Повышение температур компонентов перед замешиванием
Один из способов бетонирования при пониженных температурах заключается в подогреве компонентов:
- крупного и мелкого заполнителей — до +60 °C;
- воды — до +90 °C;
- цемента — допускается лишь разогрев до комнатной температуры, поскольку его перегрев утратит вяжущие свойства.
Метод термоса
Разогрев компонентов может быть элементом технологического приёма, известного как горячий термос. В этом случае смесь заливается в утеплённую опалубку. Благодаря изначальному теплосодержанию и выделению тепла при гидратации цемента создаются подходящие условия для схватывания. Утепленная опалубка помогает сохранить выделенное тепло. Для теплоизоляции можно использовать сено, солому, ветошь. Однако если температура опускается ниже -5 °C, утепления опалубки может быть недостаточно, что потребует использования одного из описанных выше методов обогрева, что повлечет за собой дополнительные затраты.
Важно! Высокомарочные портландцементы обеспечивают максимальное выделение тепла при гидратации.
Наилучшие результаты достигаются при комбинировании метода термоса с противоморозными добавками.
Обогрев тепловыми пушками или печами в теплицах
Теплицами называют временные конструкции, напоминающие теплицы, внутри которых устанавливаются тепловые пушки, работающие на дизельном топливе или газе. В процессе использования данного метода требуется постоянное увлажнение поверхности бетона. Этот вариант обогрева применяется на удалённых стройплощадках, где нет доступа к централизованному электроснабжению.
Технологии электрического подогрева
Один из способов подогрева твердеющего бетона — использование электрических термоматов, которые раскладываются по поверхности бетонного элемента и подключаются к источнику электроэнергии. Температура работы термоматов определяется в проектной документации.
Для вертикально расположенных и труднодоступных бетонных конструкций можно использовать инфракрасные излучатели, где интенсивность и направление обогрева регулируются отражателями.
Современным методом электроподогрева является внедрение специальных кабелей и электродов в опалубку перед заливкой раствора. Данный способ является затратным, поэтому следует заранее оценить его экономическую целесообразность.
Противоморозные добавки для зимнего бетонирования
Распространённый способ заливки бетона при низких положительных и отрицательных температурах заключается в применении противоморозных добавок. Эти добавки могут использоваться отдельно или входить в состав комплекса мероприятий по зимнему бетонированию. Противоморозные добавки можно условно разделить на два основных типа.
Присадки для снижения температуры замерзания воды, используемой для затворения цемента
К составам, которые предотвращают быструю кристаллизацию воды и её превращение в лед, относятся различные соли, такие как соли кальция, натрия и поташ. Реакция гидратации в данном случае проходит постепенно. Для ускорения процесса могут быть использованы методы подогрева смеси и обогрев опалубки.
Присадки для ускорения процесса твердения
Использование этих добавок чаще всего комбинируется с предварительным подогревом компонентов. Присадки сокращают период набора критической прочности бетона, так как вода просто не успевает замерзнуть. К таким добавкам относятся нитрит-нитрат кальция, поташ, а также смеси солей кальция и мочевины. Концентрация противоморозных добавок зависит от температуры, при которой производится бетонирование. Максимально допустимая отрицательная температура — -25 °C:
- при температуре до -10 °C содержание добавок составляет 5-8 % от массы вяжущего;
- при температуре от -10 до -15 °C добавки могут составлять уже 10 %;
- при температуре от -15 до -25 °C концентрация должна быть не менее 15 %.
Видео описание
Для более подробной информации о работе в зимних условиях можно ознакомиться с видеоматериалом:
При проведении работ зимой следует должным образом подготовить траншею или котлован: полностью удалить снег и лед, а затем укрыть поверхность теплоизоляцией. По возможности рекомендуется также прогреть стены и пол, так как отогрев грунта может вызывать его оседание. Сам цемент укладывают небольшими порциями, стараясь как можно быстрее перекрывать каждый последующий слой. По возможности рекомендуется разогревать раствор до +35-40 градусов.
Специалисты утверждают, что для заливки бетона на улице можно искусственно увеличить его температуру, в частности, над фундаментом. При небольших размерах фундамента можно соорудить небольшой тепличный конструкцию, где подается теплый воздух от печи или нагревателя.
Коротко о главном
Специалисты прямо указывают, что идеальные условия для заливки бетона — это летнее время. Оптимальная температура для качественного застывания бетона составляет от +5 до +25 градусов — в этих условиях смесь хорошо затвердевает и быстро накапливает необходимую прочность.
Процесс работы включает несколько ключевых этапов: подготовка и разметка участка, рытье траншей, формирование гидроизолирующей подушки, установка арматуры и заливка цементной смеси.
При заливке фундамента осенью важно успеть закончить работы до наступления морозов и промерзания почвы. Следует также учитывать возможные осадки и повышенную влажность.
Зимой главной задачей становится предотвращение разрушения фундамента из-за низкой температуры. Для этого необходимо нагреть и землю, и бетонную смесь, а также обогревать воздух вокруг.
