Рекомендованные температуры заливки бетона

Процесс естественного застывания залитого бетона происходит в определенном диапазоне температур ­­– он набирает прочность и приобретает прочие номинальные технико-эксплуатационные свойства. Что делать, если на улице очень жарко? Как ведет себя материал в мороз? При какой температуре можно заливать бетон? Об этом вы прочитаете в статье.

Оптимальный температурный диапазон для застывания бетонной смеси

Процесс естественного застывания бетона, при котором он набирает прочность за 28-30 суток и готов к эксплуатации происходит в температурном диапазоне 17-28 градусов Цельсия. Именно такая температура создает предпосылки к нормальному прохождению химической реакции между водой и сыпучими компонентами материала. Сформировавшаяся пластичная масса после гидратации правильно теряет жидкость от периферических областей к центральной части.

При значительном превышении температурных норм процесс гидратации происходит не полностью, а твердение веществ ускоряется. По мере расширения материала и форсированного твердения возникает комплексное остаточное напряжение. Бетон деформируется с образованием усадочных трещин.

Если среднесуточная температура окружающей среды снижаются до 8-12 градусов тепла, то процесс затвердевания материала замедляется в 1,5 раза, что само по себе не является критичным показателем, однако отодвигает возможные сроки штатной эксплуатации фундаментов, железобетонных конструкций. При падении температуры до 2-6 градусов Цельсия скорость химических реакций снижается в 3 раза. 0 градусов – своеобразный «Рубикон», предопределяющий полную остановку «дозревания» смеси.

Отрицательные температуры внешней среды замораживают жидкостную часть раствора. Как это влияет на качество продукции? Результаты таких процессов обусловлены возможным достижением/не достижением критической прочности конструкции или фундамента. Этот параметр – индикатор относительной стабилизации бетонной смеси с частичным её затвердением. Если критическая прочность набрана, то «дозревание» продолжится после оттаивания без каких-либо негативных последствий для качества материала. В тех ситуациях, когда она не достигнута, существенно повышаются риски ухудшения технико-эксплуатационных свойств продукции с увеличением её пористости, уменьшением прочности, влагозащищенности, морозоустойчивости.

В зависимости от марки цемента и применяемых компонентов процедура набора критической прочности занимает 5-15 суток. Значения для отдельных марок материала:

• Бетон М100-М200. 45-55 процентов от номинальной относительной прочности.
• Бетон М250-М350. 35-40 процентов от номинальной относительной прочности.
• Бетон М400-М500. 30 процентов от номинальной относительной прочности.
• Предварительно напряженный бетон вне зависимости от марки. 75 процентов от номинальной относительной прочности.

Как защитить бетон от жары?

Базовые рекомендации включают в себя следующие действия:

• Приготовление смеси на основе высокомарочных быстротвердеющих портландцементов. Это позволит сократить время на набор критической прочности.
• Использование пластификаторов. Позволит сохранить пластичность раствора до его заливки на протяжении 1,5 часов и более.
• Правильный выбор времени суток для укладки. При температуре воздуха свыше 30 градусов тепла и безоблачной погоде заливку желательно производить ранним утром, вечером или ночью.
• Вторичную виброобработку. Спустя 1 час после выполнения мероприятия необходимо провести повторное вибрирование материала для устранения усадочных трещин.
• Дополнительное увлажнение. Прямые солнечные лучи пересушивают залитую бетонную смесь, поэтому нужно не только контролировать температуру раствора (она должна повышаться не более чем до 35 градусов Цельсия), но и защищать его от излучения. Возможные меры: накрытие поверхности фольгированной полимерной пленкой, непрерывное распыление воды в мелкодисперсном состоянии на поверхность конструкции, прямое охлаждение опалубки.

Выполняя вышеозначенные мероприятия можно значительно сократить негативный эффект воздействия высоких температур на бетонную смесь.

Как защитить бетон от холода?

Комплекс процедур по защите залитой бетонной смеси от отрицательных температур включает в себя следующие действия:

• Подготовку объекта к зимним бетонным работам.
• Применение модификаторов, противоморозных присадок путём их добавления в смесь.
• Пассивную защиту изоляционными материалами.
• Вторичный прогрев внешних поверхностей бетона.
• Внутреннее электропрогревание материала.

Если среднесуточные температуры зимой приближаются к экстремально низким, то один метод защиты малоэффективен. Используется их комбинация с учётом текущих финансовых затрат и целесообразности.

Предварительная подготовка

Перед началом бетонных работ в зимний период времени необходимо предварительно подготовить строительную площадку. Стандартные действия:

• Обязательная электрификация территории.
• Создание усиленной утрамбованной прогретой песочной и/или щебневой подушки с толщиной 100-120 миллиметров.
• Заготовка средств пассивного и активного прогревания – многослойного полиэтилена, брезента, оборудования.

Добавки

В рамках частного и профессионального строительства используется два типа специальных добавок в бетонную смесь:

• Противоморозные присадки. Препятствуют замерзанию жидкости в растворе при падении температуры ниже 0 градусов Цельсия.
• Ускорители твердения. Формируют предпосылки к ускоренному набору бетонной смесью критической прочности.

В инструкциях к таким добавкам обозначается возможность их применения вплоть до температур 30-35 градусов ниже нуля. На практике без дополнительных мер по защите застывающего бетона не обойтись, поскольку экстремальные климатические условия не дают возможности стабилизации дополнительных технико-эксплуатационных свойств пластичной массы только лишь с применением особых веществ.

Антифризы:

• Хлористые соли;
• Углекислый калий;
• Соли азотистой кислоты.

Точная дозировка противоморозных присадок рассчитывается по индивидуальным формулам в инструкциях к веществам. Усредненные значения 1-4 килограмма препарата на каждые 50 килограмм цемента при температурах 1-30 градусов ниже нуля (чем ниже температура, тем больше вещества).

Ускорители твердения:

• Нитрат натрия;
• Хлорид кальция;
• Сульфат натрия;
• Нитрат кальция.

По аналогии с антифризами, дозировка ускорителей твердения рассчитывается индивидуально. Усредненные значения – 1-3 процента от массы использованного цемента.

Пассивная защита

Пороговое значение эффективности пассивной защиты колеблется в пределах 5-7 градусов мороза. Если среднесуточная температура ниже, то метод полноценно не защищает бетон.

Мероприятие включает в себя быструю заливку раствора в опалубку и накрытие его разнообразными изоляционными материалами, например многослойным полиэтиленом, брезентом. Марочная смесь в достаточном количестве, объёме и пропорциях из-за внутренних химических реакций самостоятельно создает тепло, согревающее бетон. Важными факторами в данном контексте являются такие обстоятельства:

• Толщина изоляционной оболочки. Чем плотнее и толще многослойный материал, тем лучше «термос» защищает смесь от промерзания.
• Температура внешней среды. Самосогревание эффективно при относительно небольших низких температурах.
• Объемно-геометрические параметры монолита. Интенсивность экзотермической реакции с выделением тепла зависит от отношения объема бетонной смеси к её площади тепловой отдачи. Чем больше значение коэффициента после деления этих параметров друг на друга, тем эффективнее пассивная защита.

Поверхностный прогрев

Активное прогревание поверхностного слоя бетонной заливки применяется в тех случаях, когда среднесуточная температура окружающей среды падает ниже 6-7 градусов мороза. Последовательность процедур:

• Над бетонной смесью возводится многослойная палатка, охватывающая контур и внешнюю опалубку. Материалы конструкции – полиэтилен, брезент, деревянные сваи.
• Во временное строение вносятся 2 тепловые пушки, после чего устройства устанавливаются у входа в палатку и направляются в боковые стороны конструкции.
• Обеспечивается непрерывная работа нагревательных приборов вплоть до набора бетонной смесью критической прочности.

В качестве базового инструмента используются тепловые пушки, работающие от электричества или топлива – газа, мазута, бензина, керосина. Расчётная мощность на 100 квадратных метров площади монолита в зависимости от температурного режима внешней среды:

• 0-5 градусов ниже нуля – 5 киловатт;
• 5-10 градусов ниже нуля – 10 киловатт;
• 10-15 градусов ниже нуля – 15 киловатт.

При температуре окружающей среды ниже -15 градусов Цельсия поверхностный прогрев неэффективен.

Внутренний электропрогрев

Описанные ранее методики используются в частном строительстве. При промышленном возведении зданий или иных конструкций применяется прямой внутренний электрообогрев бетонных монолитов. Он является эффективным при температурах от 15 до 35 градусов мороза, при этом организация процесса сопряжена со значительными финансовыми затратами и необходимостью точных расчетов, осуществляемых электриком, инженером. Часто, с целью снижения конечной стоимости внутреннего прогрева бетона, метод дополняется внесением добавок, пассивной теплоизоляцией.

В профессиональном строительстве используется 2 способа:

• Периферический прогрев. Осуществляется ленточными электродами по внешним и внутренним контурам опалубки.
• Сквозной прогрев. Осуществляется открытыми струнными, стержневыми электродами, устанавливаемыми в бетонную смесь или греющим кабелем, выделяющим вторичное тепло из-за высокого коэффициента сопротивления.

Ленточные электроды на опалубку

В качестве базисного греющего элемента используется высокомарочная полосовая или листовая сталь, крепящаяся на внутреннюю сторону опалубки до заливки.

После создания монолита, ленточные электроды подключаются к источнику питания (трансформатору) и осуществляется прогрев поверхностных зон залитой субстанции. Прямая проникающая способность в этом случае достигает значений 20-30 сантиметров по периферическим зонам. В совокупности с собственным тепловыделением монолита процедура создает однородный тепловой фон по всей толще продукции, что позволяет поддерживать достаточный уровень температуры до набора критической прочности.

Внутренние электроды

В качестве базисного греющего элемента применяются стержневые прутки необходимой длины с диаметром 8-12 миллиметров, закрепляющиеся перпендикулярно арматурному каркасу до укладки бетонной смеси в опалубку.

После проведения заливки и схватывания раствора, внутренние электроды подключаются отпайками к трансформатору по индивидуально разработанной электриком схеме, после чего согревают всё толщу монолита сквозным способом. В отличие от ленточных электродов, внутренние аналоги не подлежат демонтажу и после окончательного набора прочности бетоном, становятся его естественной частью.

Греющий кабель

В качестве базисного греющего элемента выступает специальный высокоомный провод с плотной виниловой оболочкой и стальной жилой внутри, имеющей высокий коэффициент сопротивления. Он закрепляется змейками и петлями на арматуре путем равномерного распределения по объёму будущего бетонного монолита.

После заливки бетонной смеси концы кабеля подключаются к трансформатору промышленного типа (ППЭБ, ТСДЗ, КТПО), начинают греться и выделять тепло, противодействующее замерзанию материала по всей его толще. После набора критической прочности система отключается, а греющий элемент остается частью конструкции, не влияя на её технико-эксплуатационные свойства. Такая методика считается основной при промышленном строительстве, поскольку является безопасной, позволяет прогревать бетонную смесь вне зависимости от плотности армированной структуры.

Заключение

Вне зависимости от погодных условий и температуры окружающей среды при необходимости можно обеспечить полноценное «дозревание» бетонной смеси. Однако следует обязательно учитывать экономические и технические факторы – при экстремальном морозе или критично высокой температуре осуществление мероприятий стоит достаточно дорого и требует привлечения сторонних специалистов к организации защитного процесса.