Бетон в зимнее время своими руками. Базовые принципы строительства фундамента зимой

Бетон в зимнее время своими руками. Базовые принципы строительства фундамента зимой

зимой, точно так же, как и летом, требует решения целого комплекса задач. Отрицательные температуры накладывают определённые ограничения при бетонировании. Чтобы понять, как «обойти» эти ограничения, нужно выяснить, сколько твердеет залитый в опалубку бетон.

Андрей Пашухин

Инженер по строительству компании Фундаментально.рф

Считается, что при нормальных условиях (примерно +20 °С и 95-100% влажности) обычный бетон на портландцементе, залитый в опалубку без добавок, набирает свою марочную 100 % прочность за 28 дней. А распалубочную прочность (70 %) от марочной – за 7-10 дней.

При зимнем бетонировании принято выделять критическую прочность бетона (в зависимости от типа конструкции и , в среднем она равна 30…50 % от 100 %-й марочной прочности). При достижении этого значения фундамент может «уйти в зиму» без последующих значительных изменений своей структуры. И уже весной, после оттаивания, бетон продолжит процесс затвердевания и набора необходимой прочности. В идеале, перед «отправкой» фундамента «на зимовку» следует довести прочность бетона до 70 % от марочной 100 %-й. В этом случае, при последующем замораживании/оттаивании фундамента, в бетоне не возникнет никаких деструктивных изменений.

Только фундамент, бетон которого набрал определённую критическую прочность, может эффективно противостоять действию отрицательных температур и уйти на консервацию «в зиму».

Андрей Пашухин

Эффективность зимнего бетонирования базируется на способах, при которых в бетоне (определённый период времени) поддерживается положительная температура, достаточная для набора им необходимой прочности.

Особенно важно не «заморозить» фундамент в первые 3-5 дней после заливки бетона в опалубку. Именно в это период времени происходит основной набор прочности.

Температура бетонной смеси в зимнее время гост. Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование – приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

• применение внутренней температуры бетона;
• дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители – до 40°С.

Бетонные работы в зимнее время. ВВЕДЕНИЕ

К зимнему бетонированию относятся работы, выполняемые при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С. Считается, что зимнее бетонирование может производиться при температуре воздуха до минус 40°С. На практике зимнее бетонирование освоено до температуры минус 15-20°С.

Для набора бетоном необходимой прочности выполняют специальные мероприятия по подготовке и производству бетонных работ в зимнее время.

Для зимнего бетонирования применяют специальные бетоны с химическими противоморозными и пластифицирующими добавками.

При выполнении работ прогревают свежеуложенный бетон различными способами с применением водяного пара, нагретой воды или электроэнергии.

Свежеуложенный бетон предохраняют от потерь теплоты (метод термоса), укрывая различными утеплителями (матами, покрывалами, полотнищами).

Особые мероприятия, в частности по утеплению рабочих органов и бетоноводов, осуществляют при подготовке машин и технологического оборудования к зимнему бетонированию.

Основное требование при выполнении зимнего бетонирования заключается в создании благоприятных условий для приобретения бетоном в короткий срок необходимой проектной прочности.

Массивные монолитные конструкции (фундаментные плиты и блоки) с модулем поверхности охлаждения М _п от 2 до 4 бетонируют способом термоса с применением быстротвердеющих цементов, ускорителей твердения и противоморозных и пластифицирующих добавок.

Конструкции (колонны, блоки, стены) с модулем поверхности охлаждения 4-6 бетонируют способом термоса с применением предварительного подогрева бетонной смеси, нагревательных проводов и греющей опалубки.

Относительно тонкостенные конструкции (перегородки, перекрытия, стены) с модулем поверхности охлаждения 6-12 бетонируют упомянутыми выше способами с применением нагревательных проводов, термоактивных гибких покрытий (ТАГП), греющих плоских элементов (ГЭП).

В данном документе рассматривается способ зимнего бетонирования с применением нагревательных проводов. Этот способ имеет ряд преимуществ по сравнению с нагревом водяным паром, горячей водой, инфракрасным облучением. Эффективность способа повышается в сочетании с другими упомянутыми выше мероприятиями и приемами зимнего бетонирования: использованием высококлассного бетона с химическими добавками, утеплителей, подготовкой машин и технологического оборудования.

Применение нагревательных проводов позволяет возводить здания и сооружения, не отличающиеся по своей прочности от возводимых в летний период.

Настоящий документ содержит методические рекомендации и примеры, которые позволяют подбирать способы работ (режимы, приемы) и материалы для зимнего бетонирования для конкретного объекта строительства, с учетом местных условий и особенностей строительной организации. Выбор способа работ и материалов производится на стадии разработки проекта производства работ (технологических карт), согласовывается с заказчиком и утверждается в установленном порядке.

Настоящий документ необходим не только для разработки упомянутой выше технологической документации, но может быть полезен при лицензировании строительной организации (фирмы) на производство данного вида работ, при сертификации системы управления качеством, при аттестации качества зимнего бетонирования,

В основу документа положены научно-исследовательские работы, выполненные в ЦНИИОМТП и в других институтах строительной отрасли, а также обобщение опыта зимнего бетонирования российских строительных организаций.

При разработке документа использованы нормативные и методические документы, основные из которых приведены в разделе 2.

Противоморозные добавки в бетон. Чем обусловлена необходимость применения

Строители, выполняющие зимой работы, связанные с бетонированием, сталкиваются с множеством проблемных ситуаций:

• замедленным твердением раствора при пониженной температуре;
• замерзанием воды, входящей в состав бетонной смеси;
• возникновением в массиве внутренних напряжений, отрицательно влияющих на его прочностные характеристики;
• значительным ухудшением адгезии арматурного каркаса усиления с вяжущим веществом, что вызывает снижение прочности конструкции.

Бетон в мороз может менять форму, растрескиваться, крошится

Отрицательные моменты снижают способность затвердевшего состава воспринимать нагрузки, что сокращает долговечность возводимых конструкций. Применение противоморозных добавок в бетон позволяет исключить проблемные ситуации и выполнять бетонирование, а также работы по кладке стен.

Необходимость применения пластификаторов обусловлена также соображениями экономического характера. Применение других методов, предотвращающих замерзание бетонного состава, связано с повышенными затратами. Зимой сформировать прочную структуру массива можно следующими методами:

• Обеспечив подачу нагретого воздуха от мощных строительных фенов к бетонному массиву.
• Разогреть с помощью сварочного оборудования проволоку, расположенную в растворе.
• Применив для повышения температуры состава воздушные пушки, подача нагретого воздуха от которых должна осуществляться до завершения процесса твердения.

Предотвращение замерзания указанными путями при отрицательной температуре проблематично, а с технологической точки зрения, довольно энергоемко.

Однако имеется проверенное решение – противоморозная добавка в бетон. Она способствует ускорению процесса гидратации и позволяет осуществлять строительные мероприятия при отрицательной температуре, значение которой достигает минус 25 градусов Цельсия.

Источник: https://gorizont-pro.ru/stati/mozhno-li-betonirovat-v-moroz-mozhno-li-zalivat-beton-pri-minusovoy-temperature

Зимний бетон. Как происходит твердение бетона

Бетон — это твердый и прочный строительный материал, но изготавливают его на основе порошкового вяжущего материала — цемента. При замесе в раствор добавляют песок, песчано-гравийную смесь, гравий или щебень, но все эти компоненты — наполнители. Суть образования твердого бетонного камня — в реакциях, которые запускаются при смешивании цемента с водой.

Метод получения и состав цемента

Цемент получают, смалывая клинкер с добавлением 5 % гипса или других форм сульфата кальция. Клинкер, в свою очередь, — это обожженная при высокой температуре смесь известняка и глины. При обжиге смесь частично оплавляется с образованием гранул клинкера.

Важно!

Процесс описан довольно упрощенно. Цементы классифицируются в зависимости от вида клинкера, который может быть:

1. портландцементным;
2. глиноземистым;
3. смесью портландцементного и сульфоалюминатного либо сульфоферритного.

В состав цемента входят следующие соединения:

1. трехкальциевый силикат (алит) — 50–70 %;
2. двухкальциевый силикат (белит) — 15–30 %;
3. трехкальциевый алюминат — 5–10 %;
4. четырехкальциевый алюмоферрит — 5–15 %.

Цемент является веществом водного твердения, добавленный при помоле гипс — вещество воздушного твердения.

Как твердеет бетон

При смешивании цемента с водой начинаются реакции гидратации:

1. Алит быстро вовлекается в реакцию с получением твердых кристаллических соединений. Он играет главную роль в твердении бетона в первые 4 недели.
2. Белит вступает в реакцию медленнее. Это соединение отвечает за рост прочности по истечении 28 дней.
3. Алюминатная фаза реагирует очень быстро, поэтому, чтобы не допустить чрезмерно быстрого схватывания, добавляют гипс.
4. Ферритная фаза также реагирует довольно быстро.

В результате реакций гидратации, протекающих при смешивании цемента с водой, образуются новые соединения — кристаллы твердого бетонного камня.

Таким образом, становится понятно, что ключевой момент для образования твердого строительного материала — возможность беспрепятственного протекания реакций гидратации с максимальным вовлечением в них компонентов цемента.

Оптимальные условия твердения бетона

Наилучшим образом процессы гидратации протекают при температуре воздуха 18–20 °С и высокой влажности.

Как только температура окружающего воздуха снижается, реакции гидратации начинают замедляться, и этот процесс прямо пропорционален похолоданию. При температуре –5 °С реакции идут совсем медленно, а при 0 °С прекращаются.

При слишком высоких температурах бетон твердеет очень быстро, что не на пользу его прочности.

Почему прекращаются реакции гидратации при 0 °С

Как известно, при температуре 0 °С и ниже вода замерзает.

Составляющие цемента реагируют с водой с разной скоростью. В целом расчетная прочность бетона достигается на 28-е сутки, поэтому, если раствор будет охлажден до температуры 0 °С и ниже, вода, которая еще не включилась в реакцию, замерзнет.

При замерзании вода расширяется и в бетоне нарастает внутреннее давление.

Эти процессы приводят к двум основным негативным последствиям:

1. из-за прекращения реакции прочность бетона не достигает расчетных значений;
2. из-за образования льда в бетоне появляются трещины, которые тоже снижают его прочность.

Бетонирование в зимних условиях сп. Подготовка основания и укладка бетонной смеси

В зимнее время при укладке бетонных смесей необходимо обеспечить температуру основания не менее 5°С. При температуре воздуха ниже минус 10 °С бетонирование  конструкций рекомендуется выполнять с предварительным отогревом арматуры и закладных до положительной температуры. Для обеспечения прочного и плотного сцепления старого бетонного основания со свежеуложенной бетонной смесью требуется удалить поверхностную цементную пленку со всей площади бетонирования, срубить наплывы старого бетона и участки с нарушенной структурой, очистить поверхность бетона от мусора и пыли, а перед началом бетонирования поверхность старого бетона продуть струей сжатого воздуха. Все конструкции и их элементы, закрываемые в процессе последующего производства работ (подготовленные основания конструкций, арматура, закладные изделия и др.), а также правильность установки и закрепления опалубки и поддерживающих ее элементов должны быть приняты производителем работ. Положение ранее установленной арматуры должно быть перед бетонированием проверено на соответствие рабочим чертежам. При этом следует обращать внимание на выпуски арматуры, закладные части и элементы уплотнения, которые должны быть очищены от ржавчины и следов бетона. Укладку и уплотнение бетонной смеси следует выполнять по Проекту Производства Работ(ППР) таким образом, чтобы обеспечить заданную плотность и однородность бетона, отвечающих установленным требованиям качества . Порядок бетонирования следует устанавливать, предусматривая расположение швов бетонирования с учетом технологии возведения сооружения и его конструктивных особенностей. При этом должна быть обеспечена необходимая прочность контакта поверхностей бетона в шве бетонирования, а также прочность всей конструкции с учетом наличия швов бетонирования. При бетонировании массивных конструкций самоуплотняющимися бетонными смесями возможен вариант укладки одновременно по всей площадки конструкции с взаимно перекрывающимися зонами растекания смеси. Бетонную смесь допускается укладывать как бадьями, так и бетононасосами. Перед началом уплотнения каждого укладываемого слоя бетонную смесь следует равномерно распределить по всей площади бетонируемой конструкции. Высота отдельных выступов над общим уровнем поверхности «густой» бетонной смеси перед ее уплотнением не должна превышать 10 см. Запрещается использовать вибраторы для перераспределения и разравнивания укладываемого слоя бетонной смеси. Уплотнять бетонную смесь в уложенном слое следует только после окончания распределения и разравнивания ее на бетонируемой поверхности. Укладка последующего слоя бетонной смеси должна производиться до начала схватывания бетона предыдущего слоя. Продолжительность перерыва между укладкой смежных слоев бетонной смеси без образования рабочего шва устанавливается строительной лабораторией. Поверхность рабочих швов, устраиваемых при укладке бетонной смеси с перерывами, должна быть перпендикулярна оси бетонируемых колонн и балок, поверхности плит и стен. Возобновление бетонирования допускается производить по достижении бетоном прочности не менее 1,5 МПа. Расположение рабочих швов бетонирования должно быть согласовано с проектной организацией. Верхний уровень уложенной бетонной смеси должен быть на 5 - 7 сантиметров ниже верха опалубки. При уплотнении бетонной смеси не допускается опирание вибраторов на арматуру и закладные детали и элементы крепления опалубки. Глубина погружения глубинного вибратора в бетонную смесь должна обеспечивать углубление его в ранее уложенный слой на 5 - 10 см. Шаг перестановки глубинных вибраторов не должен превышать полуторного радиуса их действия. Бетонную смесь в каждом уложенном слое или на каждой позиции перестановки наконечника вибратора уплотняют до прекращения оседания и до момента появления на поверхности бетонной смеси цементного теста и прекращения выхода пузырьков воздуха. Виброрейки, вибробрусья или площадочные вибраторы могут быть использованы для уплотнения слоя бетонной смеси толщиной не более 25 см.

Зимнее бетонирование с противоморозными добавками. Особенности зимнего бетонирования Существуют две важные причины, усложняющие процесс укладки

зимой.

• При низких температурах замедляется процесс гидратации цемента, что является причиной увеличения сроков набора твердости бетоном. Полный набор прочности бетона при применении противоморозной добавки наступает через 90 суток при расчетной температуре отведения бетона 0 °С, согласно рекомендациям по применению противоморозных добавок в бетон.

Рост прочности бетонов с противоморозной добавкой:При минусовых температурах ниже -15°С до -25°С наряду с противоморозными добавками применяются ускорители твердения бетонной смеси. Этот комплекс вводимых добавок позволяет экзотермической реакции цемента, добавок и воды выделить большее количество тепла, существенно ускорить гидратацию цемента (т.е. использовать для реакции максимальное количество воды и сохранить температуру за счет выделяемого тепла при реакции), что улучшает набор первоначальной прочности бетона при отрицательных температурах. При температуре окружающей среды равной 20°С, в течение недели бетон набирает около 70% проектной прочности. При понижении температуры до 5°С для набора такого уровня прочности потребуется времени в 3-4 раза больше.

• Еще одним нежелательным процессом является развитие сил внутреннего давления, которые возникают из-за расширения замерзшей воды. Это явление приводит к разупрочнению бетона. Помимо этого, из замерзшей воды вокруг заполнителей образуются ледяные пленки, нарушающие связь между компонентами смеси. Поэтому категорически запрещается добавление воды в бетонную смесь на строительной площадке, особенно в холодный период времени, т.к. подвижность бетонной смеси регулируется пластифицирующими хим. добавками для сохранения водоцементного соотношения в бетонной смеси.

При замерзании воды в порах твердеющей смеси развивается значительное давление, которое приводит к разрушению структуры неокрепшего бетона и снижению его прочностных характеристик.Снижение прочности тем значительнее, чем в более раннем возрасте бетона замерзла вода. Наиболее опасным является период схватывания бетонной смеси. Если смесь замерзнет сразу после укладки ее в опалубку, то ее прочность при отрицательных температурах будет обусловлена только силами замерзания. При повышении температуры процесс гидратации цемента возобновится, но прочность такого бетона будет значительно уступать аналогичной характеристике материала, который не подвергался замораживанию.Противостоять замораживанию без структурных разрушений может только бетон, который уже набрал определенное значение прочности. Важно соблюдать правило беспрерывной укладки бетона во избежание холодных швов.В современном строительстве в мировой практике наиболее распространен способ зимнего бетонирования, когда бетонная смесь предохраняется от замерзания во время ее схватывания и набора определенной величины прочности, которая называется критической.Под критической величиной прочности бетона принимают прочность, которая равна 50% от марочной. В конструкциях ответственного назначения бетон предохраняется от замерзания до достижения 70% от проектной прочности.В современном строительстве применяют несколько способов бетонирования в зимний период:

• использование добавок противоморозного действия;
• укрытие бетонной смеси пленкой ПВХ и другими утеплителями;
• электрический и инфракрасный прогрев бетона;
• сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками.

Если будет использоваться прогрев тепловыми пушками, то укрытие из пленки ПВХ укладывается не на поверхность бетона, а на временный каркас из досок, брусков и т.п. Создается нечто наподобие низкой «палатки» или «шатра» над бетонной конструкцией и под это укрытие ставятся тепловые пушки. Чем выше будет температура под шатром, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев. В большинстве случаев, для первичного набора прочности бетона, достаточной для проведения дальнейших работ, хватает 1-3 суток прогрева тепловыми пушками. За это время бетон может набрать до 50% марочной прочности.

Присадки в бетон зимой. Противоморозные добавки для бетона — свойства и применение

В нормальных условиях бетон отвердевает при температуре от плюс 5 до 35° Цельсия. Чем ниже температура воздуха, тем медленнее будет происходить отвердевание.

При температуре ниже нуля вода в бетонном растворе начинает кристаллизоваться, и процесс отвердевания прекращается. Ледяные кристаллы нарушают процесс связывания бетона с арматурой, способствуя в дальнейшем ее отслаиванию.

Обратите внимание! Для работ с бетоном желательно, чтобы среднесуточная температура воздуха превышала +5° Цельсия. При температуре ниже –4° Цельсия бетон теряет до 50% прочности

В случае, если температура то поднимается выше нуля, то опускается ниже, бетон то набирает прочность, то прекращает. В итоге отвердевание происходит дольше.

Бетонирование желательно производить в теплое время года. Но климатические условия в большинстве регионов России таковы, что оптимальная температура для работы с бетоном случается только в очень ограниченные периоды. Замораживать стройку на полгода из-за наступления холодов не всегда выгодно.

Возможные причины бетонирования в холодный сезон:

• Позволяет осуществлять заливку на сыпучих почвах. На таких грунтах проблематично выполнять земляные работы в теплый период, так как почва осыпается. Повышение твердости грунта при замерзании облегчает выполнение работ;
• Существенно уменьшает сметную стоимость работ. Это достигается за счет снижения стоимости строительных материалов зимой. Благодаря сезонным скидкам уровень затрат может быть намного ниже;
• Обеспечивает сокращения сроков выполнения строительных мероприятий. При неблагоприятных природных условиях строители вынуждены работать оперативнее, что позволяет осуществлять строительство ускоренными темпами;
• Кроме того, возможны ситуации, когда объект строительства находится в холодной климатической зоне, и зимнее бетонирование является единственно возможным решением.

Сфера использования

Применение модифицирующих компонентов позволяет осуществлять широкий спектр ремонтных и строительных работ:

• Возведение зданий из монолитного бетона ;
• Бетонирование объектов с использованием арматурных каркасов;
• Производство изделий из сборного железобетона на специализированных предприятиях;
• Уплотнение стыков бетонных блоков;
• Заливку бетонных блоков и составных элементов конструкций;
• Заливку стяжки на возводимых объектах;
• Штукатурку цементным раствором фасадов и внутренних поверхностей;
• Подготовку растворов, предназначенных для выполнения кладки стен;
• Составление растворов на базе сухих ингредиентов, предназначенных для выполнения облицовки;
• Производство продукции из вспененного композита.

Используя бетон с пмд, можно беспрепятственно возводить зимой стены из кирпича , блоков , а также производить строительство объектов, основой которых является монолитный бетон, сформированный с применением скользящей опалубки.

Преимущества и недостатки противоморозных добавок в раствор бетона

Преимущества противоморозных добавок в бетон:

• Используя противоморозные добавки в бетон, вы сможете осуществлять бетонные работы на строительной площадке даже в зимний период времени;
• В связи с тем, что противоморозные добавки повышают степень сцепления компонентов раствора, они значительно увеличивают прочность монолита;
• Благодаря высокой прочности изделий, изготавливаемых с использованием противоморозных добавок в бетон, их можно использовать в промышленных целях;
• Оказывают положительное влияние на долговечность смеси, продлевая срок эксплуатации здания;
• Повышает пластифицирующие и стабилизирующие характеристики цементной смеси – использование бетона, обладающего повышенной пластичностью, позволяет изготавливать конструкции, которые не растрескаются после застывания рабочего состава;
• Повышает морозостойкость бетонной смеси. Данный показатель особенно важен для бетона, предназначенного для возведения ответственных конструкций, например, опор мостов. В большинстве случаев он находится в прямой зависимости от плотности бетона. Более плотные марки бетона характеризуются большим количеством возможных циклов заморозки и оттаивания;
• В отличие от альтернативных методов повышения морозостойкости бетона, использование противоморозных добавок характеризуется относительно низкой стоимостью;
• Используя противоморозные добавки, вы значительно снизите риск усадочных деформаций бетонной монолитной конструкции;
• Повышение влагонепроницаемости бетонных конструкций за счет заполнения пор пластифицирующими веществами, препятствующими проникновению воды;
• Ускорение процесса застывания бетонного раствора – основной момент, благодаря которому раствор может «не бояться» холода;
• Отдав предпочтение противоморозной добавке в бетон, вы надежно защитите используемую арматуру от коррозионных процессов, которые имеют места из-за воды, входящей в состав бетонного раствора.