Зимняя заливка бетона

Организовывать бетонные работы рекомендуется при температурах окружающей среды от 15 до 25 градусов тепла. Однако в ряде случаев проводить их нужно зимой. Как заливать бетон в минусовую температуру? Что добавляется в смесь? Каковы особенности зимнего бетонирования? Об этом вы прочитаете в статье.

Зависимость качества фундамента от погодных условий

При рекомендуемом диапазоне среднесуточных температур 15-25 градусов Цельсия затвердение бетонной смеси и набор прочности фундаментом происходит за 26-30 дней. Внешние факторы окружающей среды могут существенно повлиять на данный процесс.

В состав стандартной смеси входит цемент, вода, заполнитель. По массе/объемному составу песок и щебень превышают аналогичные показатели для цемента и воды, однако именно жидкость полноценно связывает насыпные компоненты смеси с цементным порошком, создаёт условия для прохождения соответствующей химической реакции, гидратации, кристаллизации. Затвердевание фундамента происходит от периферических областей к центральной части.

При среднесуточных температурах ниже 7 градусов тепла твердение бетона замедляется. На номинальную прочность он выходит за 55-60 дней при отсутствии сильных колебаний температуры. При 0 градусов по Цельсию процесс останавливается.

Отрицательные температуры замораживает раствор, его «дозревания» и окончательного окаменения не происходит. На последующее качество фундамента после окончания холодов влияет критическая прочность. Если бетонная смесь успела её набрать, то фаза твердения продолжится и станет соответствовать номинальной. Базовое значение критической прочности зависимости от марки бетона:

• М100-М150 – 50 процентов марочного номинала;
• М200-М300 – 40 процентов марочного номинала;
• М400-М500 – 30 процентов марочного номинала;
• Предварительно напряженные конструкции – 70 процентов от марочного номинала.

Если процент критической прочности не был достигнут до заморозки раствора, то весной бетонный монолит существенно потеряет в качестве из-за его внутреннего повреждения. Значительное количество жидкости, не испарившись, создаст дополнительное давление, нарушит баланс внутри затвердевающей бетонной смеси. В результате этого значительно увеличится пористость материала, ухудшится морозоустойчивость, прочность. Чем раньше заморозится залитая бетонная смесь, тем хуже станут эксплуатационные свойства фундамента, вплоть до необходимости его полной замены.

Принципы защиты заливаемой бетонной смеси при отрицательных температурах

Возможные мероприятия по созданию условий для нормального затвердевания бетонной смеси включают в себя следующие действия:

• Подготовка объекта к зимней заливке.
• Изоляция и поверхностный прогрев фундамента.
• Внутреннее повышение температуры субстанции, используя электропрогрев.
• Добавление в смесь модификаторов, активизирующих процесс затвердевания или же снижающих граничную точку замораживания воды.

На практике, строители комбинируют несколько процедур для обеспечения оптимального микроклимата затвердевающему фундаменту с обязательным учетом экономической составляющей мероприятий.

Подготовка объекта

Перед заливкой фундамента при минусовых температурах рекомендуется проведение предварительной подготовки. Она включает в себя следующие действия:

• Рытье котлована.
• Подготовка дна к заливке с уплотнением песчаной подушки и её предварительным прогревом непосредственно перед заливкой смеси.
• Доставка на объект мобильного трансформатора (при необходимости) и обеспечение непрерывной подачи электроэнергии.

Метод «термоса»

Практичным и недорогим способом обеспечения качественного затвердевания бетонной смеси при отрицательных температурах считается метод «термоса».

Суть процедуры: заранее приготовленный при плюсовой температуре раствор закладывается в опалубку, уплотняется и накрывается паровой/тепловой изоляцией. Внешнее утепление производится с помощью воздухонепроницаемых материалов – брезента, многослойного полиэтилена. Дополнительно греет фундамент сама бетонная смесь. Экзотермические процессы при соединении её компонентов формируют устойчивое тепловыделение спустя 10-12 часов после укладки. Конкретный его уровень зависит от температуры внешней среды, а также вида/марки цемента. В среднем – это 70-90 килокалорий тепла на килограмм вещества.

Расчёт эффективности методики ориентировочно можно произвести, разделив площадь теплоотдачи конструкции на её объем. Если получится значение больше 10, то «термос» для бетонной смеси сработает. При параметре 8-10, необходимо предварительно нагреть бетонную смесь непосредственно перед заливкой до температуры в 70-80 градусов тепла. Во всех остальных ситуациях результат негативный.

Палатка и тепловая пушка

При среднесуточных температурах от -5 градусов Цельсия и ниже, эффективность пассивной теплоизоляции бетонной смеси уменьшается. Здесь применяется процедура активного поверхностного прогревания с использованием тепловой пушки. Организация воздушного обогрева включает в себя следующие действия:

• Возведение вокруг объекта замкнутого укрытия в виде большой палатки. Её материал – плотный, многослойный и утепленный.
• Монтаж теплового устройства. Используются как электрические тепловые пушки, так и их аналоги, работающие на газе. При этом устройство нужно помещать не в середине площадки, а у входа, по возможности направляя поток воздуха в зазоры между опалубкой стен и шторами, поскольку срединная часть фундамента не столь подвержена замерзанию из-за происходящих внутри неё химических процессов с выделением тепла. Оптимальным в данном контексте станет использование 2 тепловых пушек, направленных в стороны.

Расчёт мощности тепловой пушки в зависимости от внешней температуры окружающей среды и площади фундамента:

• До 5 градусов мороза – 5 киловатт на 100 квадратных метров;
• До 15 градусов мороза – 10 киловатт на 100 квадратных метров;
• Ниже 15 градусов мороза – 30 киловатт на 100 квадратных метров.

Непосредственный обогрев бетонной массы

Вышеописанные методики используются для небольших площадей фундамента в частном строительстве. В рамках профессионального индустриального возведения строений применяется 2 способа внутреннего обогрева бетонной массы. Для точных расчетов и правильной организации процесса подключается экспертная группа, включающая в себя инженера и электрика. Типы электропрогрева бетона:

• Периферический. Тепловой поток доставляется нагревательными приборами через электроды ленточного типа, присоединенные к опалубке. Чаще всего используется полосовая или листовая сталь, прогревающая поверхностные зоны фундамента на глубину до 20 сантиметров. Внутри массива затвердевающей бетонной смеси энергия доходят слабее, однако распространяется за счёт теплопроводности самой смеси и формирования напряжений, улучшающих критерии прочности. В качестве альтернативы поверхностным электродам иногда применяют инфракрасные маты, выкладываемые поверх бетонного ровного основания сплошным слоем.
• Сквозной. Затвердевающая бетонная смесь прогревается электротоками, проходящими внутрь через стержневые или струнные электроды или же за счет вторичного выделения тепла высокоомным кабелем с изоляцией. Наиболее эффективный метод, требующий точного расчёта, в том числе с учетом сопротивления бетона, а также дополнительных мер безопасности.

Следует учитывать, что периферический и сквозной способ прямого электропрогрева актуален для малоармированных конструкций. Они не создают замыкание на электродах и не препятствуют равномерности распределению электрополя.

На практике для осуществления внутреннего прогрева затвердевающей бетонной смеси чаще используют электроды или греющие высокоомные кабеля.

Электроды

Стержневые элементы производятся из стальных гладких арматурных прутков с диаметром 5-10 миллиметров. Они устанавливаются в раствор отдельно или группами. Непосредственное подключение к ним электротока через провода производится отпайками.

Источник питания – трансформатор. Жидкость в бетонной смеси здесь выступает проводником и по мере затвердевания раствора ток через электроды ослабевает. Стержни после окончательного застывания фундамента становятся частью базовой конструкции.

Высокоомный нагревательный кабель

Универсальный вариант, подходящий для прогрева любых бетонных основ, в том числе содержащих большое количество армированных конструкций.

Стальная жила провода дополняется виниловой оболочкой. Сечение – 1,2-3 миллиметров. Кабель закрепляется на каркасе перед заливкой бетона. Секционный шаг и длина определяется исходя из напряжения трансформатора. Для 220-ти вольтового устройства максимальная длина изделия – 110 метров. 50-60 метров провода, нагревает 1 кубометр бетонной смеси до 65-75 градусов тепла. Чаще всего кабель выкладывают змейкой с длиной петли 25-35 метров и шагом 20-25 сантиметров. Электроснабжение конструкции производится промышленными трансформаторами для прогрева бетона – КТПО, ТСДЗ, ППЭБ или бытовыми аналогами (частное строительство).

Добавки в бетонную смесь

В качестве альтернативы вышеописанным методикам либо же рационального их дополнения в раствор вводятся специфические добавки 2 основных классов:

• Ускорители процесса твердения. Позволяют уменьшать время, необходимое на набор фундаментом критической прочности, после чего возможно прекращение мероприятий по внешнему или внутреннему согреванию бетонной смеси.
• Противоморозные средства. Понижают точку замерзания жидкостей в бетонном растворе.

Несмотря на то, что теоретически можно подобрать необходимые модификаторы даже для суточных температур ниже 25 градусов Цельсия, на практике подобные вещества используются в том случае, если среднесуточная планка не понижается ниже минус 5 градусов. Вышеописанные химические соединения вводятся в раствор объемом от 0,5 до 8 процентов массы сухого цементного порошка. В индивидуальном случае показатель подбирается с учетом расчетных климатических температур, при которых будет твердеть смесь и марки самого бетона.

Типичные ускорители твердения:

• Нитрат и сульфат натрия. Добавляется в количестве 0,5-1 процента массы цемента.
• Хлорид кальция. Добавляется в количестве 0,5-2 процентов массы цемента.
• Нитрат кальция. Добавляется в количестве 1-3 процентов массы цемента.

Типичные противоморозные добавки:

• Углекислый калий. Позволяет обеспечить правильное твердение бетонной смеси при температурах вплоть до 30 градусов ниже нуля по Цельсию. Используется вместе с сульфидно-спиртовой бардой.
• Соль азотистой кислоты. Увеличивает интенсивность твердения. Создает дополнительную антикоррозионную защиту.
• Хлористые соли. Помогает оптимизировать процесс затвердевания раствора при температурах до 12 градусов мороза, не изменяя его пластичности.

Конкретные дозировки и схема применения веществ расписаны в инструкциях к добавкам. Перед непосредственной заливкой бетонной смеси с веществами прогревать дно траншей и котлованов под фундамент необязательно. Исключения составляют случаи экстракции «горячего» бетона: в данном варианте прогрев необходим для оптимизации потенциально возможных неровностей, формирующихся при оттаивании льда на грунтах. Непосредственную заливку желательно производить за один прием.

Заключение

При заливке фундамента стоит применять бетоны, изготовленные механически в заводских условиях и доставленные на строительную площадку по мере необходимости. Вводимые в раствор добавки соотносятся с текущими погодными условиями, типом конструкций, а также предполагаемыми температурными диапазонами внешней среды, влажностью в среднесрочной перспективе.

В рамках частного строительства для обеспечения естественного процесса твердения смеси рекомендуется применять метод «термоса» и внешний разогрев с помощью пушки. Использование электродов, греющего кабеля и иного инструментария требует определенных знаний в области электротехники, соответствующих мер безопасности, постоянного контроля процесса поддержки оптимальной температуры фундамента вплоть до достижения ним критической прочности.