Заливка бетона в зимний период: технологии и возможности

Строительство зданий и сооружений ведется круглогодично и для каждой технологической операции предусмотрены свои условия. Для бетона одно из важнейших – положительная температура. Поэтому возникает закономерный вопрос – возможна зимняя заливка бетона без ущерба результату? Рассмотрим, что нужно делать, чтобы обеспечить надежность конструкции.

Почему зимой сложно работать с бетонным раствором

В своде правил СП 70.13330 – 2012 подробно описаны особенности зимнего бетонирования. Если в растворе нет противоморозных добавок, температура «площадки» для его заливки не должна быть меньше +5. При снижении температуры до 0 0С цемент не вступает в реакцию с водой. В холодное время года, если среднесуточное значение меньше 0С, принимаются специальные меры по выдержке залитой смеси. Если значение ниже -10 0С, допускается работа с предварительно нагретым раствором (до +45). В противном случае необходимо отогревать до положительной температуры металл в густоармированных конструкциях. Если на улице от +15 0С и выше, высокая влажность и облачность, условия оптимальные.

Ограничение работы с бетоном в зимний период вызвано наличием воды в растворе. При низких температурах бетон не сможет качественно взаимодействовать с ней. Это негативно отражается на его прочности, сроках дальнейшей эксплуатации конструкции. Снижение скорости (полное прекращение) отвердевания затягивает строительство (ремонт).

Для получения требуемых характеристик бетона в идеале плюсовую температуру в месте его заливки необходимо поддерживать в течение 4-х недель. Это относится ко всем бетонным растворам.

Особенность в том, что отрицательные температуры сильнее воздействуют на «свежий» бетон. Чем он «старше», тем менее подвержен такому влиянию.

• Бетонам марки М100 и М150, чтобы перенести заморозку без отрицательных последствий, требуется набрать 50% прочности. Это достигается поддержанием в течение 10 суток температуры раствора на уровне не менее +5.
• У бетонов М200, М250, М300 требования немного «мягче». Им хватит семи суток при температуре не ниже +5, чтобы набрать достаточную прочность в 40%.
• К предварительно напряженным конструкциям требования повышенные, им необходимо до начала заморозки набрать 70% прочности.

Зимняя заливка бетона, возможные проблемы

Вследствие замерзания воды происходит образование льда у металлической арматуры. Ее сцепление с бетоном ненадежное, страдает качество.  Процесс твердения бетона замедляется или останавливается.

При замерзании происходит расширение воды. Растет внутреннее давление, разрушается структура материала, образуются микротрещины и снижается прочность.

Зная эти особенности, можно создать благоприятные условия для заливки бетона в зимнее время. Главная задача – добиться критической прочности (в пределах 30%–50% от проектного значения к моменту замерзания для бетонных конструкций внутри помещений).

Наберет ли проектную прочность замерзший бетон?

При повышении температуры до плюсового значения процесс взаимодействия цемента с водой возобновляется. Однако, кристаллическая решетка после заморозки уже частично разрушена. Если низкие температуры держались долго, то разрушения коснулись не только верхнего слоя, но и всей структуры на глубину промерзания. Появившиеся в результате расширения жидкости микротрещины расширяются, качество получаемого бетона крайне низкое, утрачиваются требуемые характеристики конструкции.

Особенности заливки бетона при отрицательных температурах

Чтобы добиться расчетной прочности бетона, нужно обеспечить в период ее набора требуемую температуру. Подогрев на производстве позволяет доставить на место строительства раствор с температурой не ниже +35. Это дает выигрыш по времени, нужного на прием бетона, заливку, теплоизоляцию.

Для получения материала с требуемыми характеристиками необходимо соблюсти несколько правил:

• обеспечить необходимую температуру готового раствора. Этого можно добиться, используя подогреваемый бетоносмеситель, нагретую воду и заполнители (подогретые или оттаявшие). По сравнению с летним периодом длительность перемешивания смеси рекомендуется увеличить не менее чем на 25%;
• выбрать инертные составляющие смеси (песок, щебень), соответствующие стандарту качества;
• организовать доставку раствора на объект и его выгрузку в максимально короткие сроки.

Необходимые мероприятия перед заливкой бетона

• Подготовка опалубки. После ее обустройства сборная конструкция защищается от осадков. Для предотвращения налипания снега используются подходящие материалы: брезент, геотекстиль, толстая пленка и т. п.
• Контроль состояния опалубки перед заливкой раствора. Если на опалубке имеется «мусор», от него избавляются. Наледь ликвидируется горячей водой, снег выдувается сжатым горячим воздухом (но не паром).

Технологии зимнего бетонирования

Зимняя заливка бетона состоит из нескольких этапов:

Утепление конструкции, метод “термоса”

Технология во многих случаях избавляет от необходимости организовывать дополнительный прогрев бетона. Методика применяется, если начальная температура раствора 5–10 0С, и ее среднее значение не меняется в течение 5–7 суток.

Функцию «термоса» выполняет утепленная опалубка (для фундамента) или теплоизолирующие материалы (к примеру, при заливе бетонных полов).

Подогрев бетона

Методики отличаются экономичностью, эффективностью. Получение в зимний период качественного бетона невозможно без его прогрева. Существует несколько способов подогрева.

Электрический

Различают три варианта электроподогрева: электродами, электронагревательным оборудованием, индукционным методом. Первый способ благодаря простоте исполнения наиболее востребован.

Подогрев электродами. Выполняется для набора расчетной прочности до 50%. Если показатель превышает такое значение, выдержка бетона обеспечивается технологией «термоса». Специальные электроды устанавливаются в залитый раствор по определенной схеме. Технология часто применяется при обустройстве фундаментов, ростверков. На электроды подается напряжение. Ток их нагревает, тепло передается раствору. Поддержание температуры на уровне +30 обеспечивает идеальные условия для твердения бетона.

Нагрев выполняется исключительно переменным током. Постоянный инициирует электролиз, сопровождающийся газообразованием. Этот процесс снижает температуру, качество получаемого материала!

Электродный прогрев не допускается применять к напрягающим бетонам!

Индукционный подогрев. В реализации сложнее и возрастает расход электроэнергии. Применяется для получения бетонных балок, колонн. Вокруг места заливки укладывается греющий кабель, через который протекает ток.

Подогрев электронагревателями. Для прогрева бетона используются тепловые пушки, нагревательные маты. С их помощью повышается температура под укрывочным материалом.

Паровой

Реализуется при обустройстве тонкостенных бетонных конструкций. Используется опалубка, в ней обустраиваются специальные «каналы» для горячего воздуха, который нагревает бетон. Иногда устанавливается двойная опалубка. В этом случае воздух проходит между ее стенками. Паровой способ практикуется редко по причине сложности реализации, что связано с дополнительными расходами.

Внесение в раствор противоморозных добавок

Специальные присадки расширяют возможности при выполнении бетонирования в зимний период. Вещества отличаются составами, температурным диапазоном использования, принципом действия. Особенность добавок в том, что они эффективны при устойчивой погоде. Если среднесуточная температура в течение нескольких дней сильно не меняется, то добавки обеспечат скорость твердения смеси. Но если предполагаются температурные колебания, то необходимо организовать подогрев.

Основное назначение присадок – исключить замерзание бетонного раствора до начала заливки. Поэтому использование добавок считается вспомогательной методикой. Для получения качественного бетона необходимо правильно сочетать технологии, грамотно готовить раствор и выбирать присадки.

Для исключения вымораживания влаги свежеуложенный раствор на открытых участках надежно укрывается вместе с примыкающими элементами опалубки.