Как залить бетон зимой?

Строительные работы, связанные с выполнением бетонирования должны проводиться при температуре окружающей среды выше +5°С. Это связано с тем, что в растворе содержится вода, которая замерзает при температуре 0°С и в монолите образуются различные деформации, которые впоследствии при отогревании существенно ухудшают прочностные свойства бетона. В результате придётся выполнять новую заливку. Поэтому для строительства частных домов желательно подождать хотя бы весны. Однако, что делать в случае возведения многоэтажных или промышленных зданий, где нет возможности срыва плана строительства? Можно ли заливать бетон зимой так, чтобы он по своим технических и эксплуатационным характеристикам не уступал тем конструкциям, которые были возведены летом?

Особенности процесса гидратации или почему стоит отказаться от бетонирования зимой

В состав бетона входит песок, щебень, цемент и вода в определённых пропорциях. При этом количество воды составляет не меньше 10% от общего объёма. Когда заливается слой бетона, то на поверхности формируется тонкий слой гидросиликата натрия и она начинает затвердевать первой. В слое бетона образуются цементные зёрна, которые при затвердевании начинают поглощать воду из более глубоких слоёв или из атмосферы. После этого поверхностный слой начинает стягиваться из-за потери воды, часть которой уходит в результате испарения. Затем начинают затвердевать более глубокие слои и через 28 дней бетон набирает расчётную прочность.

При похолодании процесс затвердевания бетона замедляется или полностью останавливается, так как вода замерзает. При этом она расширяется примерно на 10%, но поскольку содержится в равном количестве по всему объёму слоя раствора, то залитый бетон становится рыхлым, то есть образуются поры. Если был залит монолит, то такая участь постигнет только верхние слои. При наступлении потепления раствор начинает понемногу затвердевать, но внутри он оказывается полностью продеформированным, что при строительстве ответственных объектов недопустимо.

Чтобы избежать такого исхода событий, перед тем как залить бетон зимой необходимо обеспечить условия равномерного прогревания. Реализация на практике любого из доступных методов обогрева существенно удорожит готовый объект и потребует к себе постоянного внимания. Это связано с тем, что температура окружающей среды может изменяться, а, например, при использовании прогрева нужно соблюдать узкий температурный режим, так как недогрев или перегрев негативно сказываются на характеристиках бетонных конструкций. Поэтому перед проведением таких работ нужно оценить экономическую составляющую всех работ и их целесообразность выполнения именно зимой.

Как создать оптимальные условия для заливки бетона?

Бетонирование зимой начинают с подготовки котлована. Сначала его очищают от снега и льда, а затем в него засыпают слои песчано-щебневой подушки с трамбовкой и разравниванием. После этого устанавливают опалубку и тщательно прогревают стенки и дно. При этом велика вероятность проседания грунта, но это нормально, так как происходит таяние и слой начинает уплотняться. Когда грунт прогреется до температуры выше +30°С на глубину не менее 30-40 см можно приступать к бетонированию.

Установка прогреваемой опалубки

Рисунок 1. Установка прогреваемой опалубки.

Создание оптимальных условий при заливке и затвердевании бетона заключается в поддержании температуры окружающей среды выше +10°С. Если работы выполняются в закрытом, но неотапливаемом помещении, то можно использовать следующие методы обогрева:

  1. Нагревать воздух при помощи тепловых завес или обогревателей, размещённых равномерно по помещению.
  2. Использовать теплоизоляционные материалы для укрытия стяжки. При использовании только такого метода внешняя температура при заливке бетона зимой не должна превышать -15°С.
  3. Применять электрические нагревательные кабели или тепловые пушки.
Заливка прогретого бетона на прогреваемую электродами опалубку

Рисунок 2. Заливка прогретого бетона на прогреваемую электродами опалубку.

Установка гидро- и теплоизоляционного слоя поверх залитого бетона

Рисунок 3. Установка гидро- и теплоизоляционного слоя поверх залитого бетона.

Однако, нагрев поверхности бетона вне помещения не представляется возможным и при достаточно сильных морозах он может частично замерзать даже во время его заливки в опалубку. Поэтому необходимо его предварительно прогреть до температуры примерно 50-70°С, в зависимости от температуры окружающей среды и количества тепла, выделяемого при гидратации. Для этих целей используют специальные бункеры, оборудованные ТЭНами.

Возведение шатра над монолитной конструкцией

Рисунок 4. Возведение шатра над монолитной конструкцией.

Как изменить свойства бетона для его использования в зимний период?

Для того чтобы повысить морозостойкость раствора и обеспечить оптимальные условия для набора прочности, особенно в случаях закладки фундамента, нужно применять специальные добавки, которые способны:

  • ускорить набор прочности путём увеличения процесса затвердевания;
  • увеличить время твердения;
  • снизить минимально необходимую температуру твердения.

Суть антизамерзающих добавок заключается в том, чтобы раствор не замерзал до завершения процесса гидратации. То есть позволяет предотвратить в результате промерзания и оттаивания подъём воды на поверхностные слои. Но бетон всё время будет оставаться пригодным для твердения и когда температура повысится до минимально необходимого значения он затвердеет аналогично тому, как если бы этот процесс происходил летом. Такой результат достигается за счёт применения в добавках хлористого кальция. Его нужно ввести в количестве до 2% от общей замешиваемой массы, чтобы не снизить прочностные свойства возводимой конструкции.

Достаточно часто введение модификаторов раствора сопровождают дополнительным прогревом, но при этом учитывают, что превышение температурного режима на 10°С выше нормы грозит разложением химического состава примесей и чревато общим ухудшением приобретаемой прочности на более, чем 30% от расчётной величины.

Способы промышленного бетонирования зимой

Укладка бетона зимой может быть выполнена при помощи специализированных промышленных установок, которые позволяют полностью контролировать процесс затвердевания. Однако они достаточно сложны и для их эффективного применения нужно привлекать квалифицированных специалистов. К основным методам относят следующие:

  1. Бетонирование с электроподогревом. Заключается в погружении в монолит стальных стержней, равномерно распределённых по объёму, а также обматывании опалубки нагревательным проводом. Нагревание производится путём подачи тока на них и прогрев всего залитого объёма. Является наиболее эффективным способом, так как создаёт оптимальные условия для застывания бетона и его можно применять при температурах вплоть до -50°С. Но при этом нужно точно контролировать нагрев на каждом электроде, чтобы не пересушить раствор.

    Прогрев при помощи нагревательного кабеля

    Рисунок 5. Прогрев при помощи нагревательного кабеля.

  2. Индукционный нагрев. Аналогичен предыдущему методу, но нагрев производится стержневыми излучателями, излучающими электромагнитные поля. Основным его преимуществом является полное исключение локального перегрева.

    Прогревание бетона индукционным способом

    Рисунок 6. Прогревание бетона индукционным способом.

  3. Прогрев при помощи эффекта термоса. Применяется качественная теплоизоляция, размещённая внутри стального корпуса, для опалубки и поверхностного слоя стяжки, внутри которой организована циркуляция пара или нагретой воды. Основным её достоинством является минимальные финансовые затраты на прогрев основной массы бетона, а недостатком – невозможность устранения градиента температур на поверхностных и внутренних слоях за счёт чего может наблюдаться снижение прочности до 8% от расчётной.
  4. Прогрев водяным паром. Чрезвычайно сложный с технической стороны способ, так как потребуется мощное нагревательное оборудование и большие объёмы воды, которые должны подаваться по специально проложенным трубам. Число паровых труб должно быть чётко рассчитано, так как вся процедура является чрезмерно затратной.
Нагрев при помощи арматурных электродов

Рисунок 7. Нагрев при помощи арматурных электродов.

Заключение

Бетонные работы в зимний период весьма трудозатратны и требуют к себе повышенного внимания. Кроме того, в большинстве случаев требуется использование специализированной техники и привлечение квалифицированных специалистов.