Методы зимнего бетонирования

Содержание статьи:

Твердение бетона при отрицательных температурах;
Особенности укладки бетона зимой;
Зимнее бетонирование: методы и способы;
Выбираем методы зимнего бетонирования.

Твердение и набор бетоном прочности при низких температурах

При снижении температуры бетона ниже +50С его твердение и нарастание его прочности резко замедляются, а при температуре равной температуре замерзания практически прекращаются. При отрицательных температурах вода в свежеуложенном бетоне может и замерзнуть. Одновременно прекращается не только твердение бетона, но и под воздействием льда может начаться разрушение слабой структуры бетона. После оттаивания и дальнейшего твердения такой бетон будет иметь пониженную прочность, что объясняется разрывом кристалликами льда связей между зернистым наполнителем и цементным камнем.

Для того чтобы свежий бетон был устойчив к замерзанию используют специальный состав бетонной смеси и обеспечивают твердение при положительной температуре. Ниже приведены данные о времени, необходимом для достижения стойкости к замерзанию (с учетом норм СНиП 3.03.01-87, таб. №6):

Есть 3 способа создать благоприятные условия для твердения бетона зимой при отрицательных температурах окружающего воздуха:

Бетонирование производят предварительно разогретой бетонной смесью, а далее сохраняют тепло в бетоне;
Используют обогрев сформированных бетонных конструкций;
Для приготовления бетонной смеси используют противоморозные химические добавки.

Чаще всего зимнее бетонирование производят с использованием сочетания вышеперечисленных мероприятий.

Разогрев бетонной смеси

Станция для прогрева бетона СПБ-35 Дуга

Производят в процессе приготовления бетона. Температуру разогрева выбирают в зависимости от длительности и способа транспортировки бетона к месту укладки и температуры окружающего воздуха. Важно, чтобы к моменту окончания формирования монолитной бетонной конструкции температура в теле бетона не опустилась ниже +150С . После кладки бетонной смеси конструкцию накрывают теплоизолирующим материалом, чтобы твердение бетона происходило при положительной температуре. Бетонирование массивных монолитных конструкций производят с учетом температуры, выделяющейся при гидратации цемента. Для определения точной температуры внутри твердеющего бетона в него помещают датчики температуры.

Обогрев конструкций

для поднятия температуры в теле бетона используют электрический и инфракрасный прогрев.

Применение противоморозных добавок

используют для предотвращения замерзания бетона при транспортировке и укладке бетонной смеси. В качестве противоморозных добавок для приготовления бетона используют:

хлорид кальция (ХК);
нитрат кальция (НК);
смесь, состоящую из нитрита кальция и нитрата кальция (ННК);
смесь из нитрита, нитрата и хлорида кальция (ННХК);
хлорид натрия (ХН);
нитрит натрия (НН);
сульфат натрия (СН);
карбамид (мочевина);
поташ (П);
формиат натрия;
фильтрат технического пентаэритрита.

ХК и СН – наиболее эффективные противоморозные добавки. При этом они могут вызывать коррозию арматуры и образовывать высолы (белый налет) на поверхности. Поэтому их применение строго ограничено. Бетонные смеси с входящими в их состав небольших дозировок НК и формиата натрия можно использовать при температуре окружающего воздуха до -200С, не опасаясь коррозии арматуры и появления высолов на поверхности бетона.

Противоморозные добавки исполняют сразу две функции: они укоряют твердение бетона и одновременно понижают температуру замерзания воды. Вода остается в жидком виде, что позволяет бетону твердеть и при температурах ниже нуля.

Заливка бетона при низких температурах

При зимнем бетонировании часто возникают следующие ошибки:

увеличивается время, необходимое для отделки поверхности бетона;
увеличение стоимости бетонирования;
формируется слабая пылящая бетонная поверхность;
образуются трещины.

Чтобы избежать вышеперечисленных последствий необходимо в процессе приготовления и укладки бетонной смеси придерживаться следующих рекомендаций.

Температурный режим бетонной смеси

При заливке бетона зимой нужно помнить о необходимости соблюдения температурного режима бетонной смеси:

свежеприготовленная бетонная смесь должна иметь температуру не выше 30оС;
бетонная смесь при заливке бетона в условиях среднесуточной температуры воздуха от + 5°C до — 3°C должна иметь температуру: при марке бетона от М200 и выше – не менее +5°C; при меньшей марке бетона – не менее +10°C;
если температура воздуха ниже — 3°C, то безопасное бетонирование возможно при поддержании температуры бетонной смеси на уровне не ниже + 10 °C в течение 3 дней.

Приготовление бетона зимой

Бетонную смесь для заливки бетона при низких температурах готовят с учетом следующего:

используют повышенное содержание цемента;
снижают водоцементное соотношение;
зернистые наполнители предварительно подогревают до + 35°C;
воду подогревают до + 70°C;
подогретую воду предварительно смешивают зернистым наполнителем и только потом добавляют цемент;
при использовании бетономешалки ингредиенты подают в следующем порядке: зернистый заполнитель + основная часть подогретой воды; делаем несколько оборотов; заливаем оставшуюся часть воды. Продолжительность перемешивания минимум 1,5-2 минуты (в 1,5 раза больше чем в соответствии с летними нормами);
используют противоморозные и воздухововлекающие добавки;
бетонную смесь подогревают до температуры не выше +30°C;
продолжительность вибрирования увеличивается в 1,25 раза.

Еще несколько важных моментов:

предварительно подогретую бетонную смесь и смесь с противоморозними добавками можно укладывать на неотогретое непучинистое основание (песчаную подушку) или старый бетон только в том случае, если в соответствии с расчетами в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания;
бетонную смесь после укладки и уплотнения укрывают полимерной пленкой, а также теплоизолирующими материалами, что позволяет сохранить тепло, выделяющееся в процессе гидратации цемента;
для того, чтобы быть уверенным в прочности монолитного фундамента, нужно помнить: если в течение 28 суток среднесуточные температуры могут опускаться ниже +5°C , — бетонировать фундамент не рекомендуется;
оставлять малозаглубленные (незаглубленные) фундаменты незагруженными в зимний период — нельзя. Если этого не избежать, то вокруг фундамента сооружается теплоизоляционное покрытие. Для этого используют любые материалы, предохраняющие грунт от промерзания, например: опилки, шлак, керамзит и т.п. Выпуски арматуры утепляют на высоту не менее чем 0,5 м.

Способы зимнего бетонирования

Ниже будут рассмотрены все существующие методы зимнего бетонирования, их области применения, а также даны рекомендации по выбору метода выдерживания бетона в зависимости от вида возводимых монолитных железобетонных конструкций в зимний период времени при низких температурах.

Методы зимнего бетонирования	Особенности технологии	Примерный расход энергии, (кВт/ч)/м3	Область применения
«Термос»	В момент укладки температура бетонной смеси не менее 10оС; опалубка – утепленная; скорость остывания бетона — не более 50С/ч.	—	Массивные конструкции, в которых модуль поверхности (отношение площади поверхности возводимой конструкции к ее объему) Мп<3
Сквозной электродный прогрев	Подъем температуры: со скоростью не более 10оС/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	80 – 110	Бетонные малоармированные конструкции: МП от 3 до 10, толщина – до 50 см
Периферийный электрообогрев	Подъем температуры: со скоростью не более 150С/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	90 – 120	Конструкции, в которых МП < 15; — при толщине до 20 см — односторонний прогрев и утепленная опалубка; — при толщине более 20 см – двусторонний прогрев.
Предварительный форсированный электроразогрев, в том числе в опалубке с повторным вибрированием	Разогрев бетонной смеси за 10 – 15 мин до 70 –80оС. в бункерах /опалубке (после уплотнения). При МП<5 достаточно «термосно» выдержать в утепленной опалубке. При МП >5 может понадобиться дополнительный обогрев	40 – 80	Конструкции, в которых МП < 8.
Кондуктивный обогрев или «греющая опалубка»	Подъем температуры: со скоростью не более 10оС/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	100 – 130	МП > 8.
Электропрогрев греющими проводами	Подъем температуры: со скоростью не более 100С/ч; Температура изотермы — не более 50оС; на контакте с бетоном температура нагревателя не более 80оС; продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	80 – 110	МП > 10.
Обогрев инфракрасными излучателями	Температура нагреваемой бетонной поверхности — не выше 80оС; защита от испарения воды из бетона – обязательна	120 – 200	Эффективно для стен и перекрытий
Индукционный прогрев	Подъем температуры: со скоростью не более 150С/ч; Температура изотермы — не более 50оС; температура бетона на контакте с арматурой — не более 80оС; продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	100 – 150	Густоармированные железобетонные конструкции линейного типа
Конвективный прогрев (тепляки, электрокалориферы)	Камерный традиционный (общий) тепляк при температуре до 20оС. Локальный камерный тепляк.	120 – 200	Конструкции с показателем МП > 10 в замкнутых пространствах и температуре наружного воздуха выше минус 30оС
Безообогревный с применением химических добавок	Ограничения по виду добавок: зависит от вида арматуры и требований к качеству поверхности	—	Ограничение по температуре наружного воздуха: до минус 15оС
Паропрогрев (глухим или острым паром)	Подъем температуры: со скоростью не более 15оС/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	90 – 140	Для любых конструкций, требующих обогрева

Выбор метода зимнего бетонирования

Выбрать метод для укладки бетонной смеси при отрицательных температурах воздуха и осуществить рациональное зимнее бетонирование можно с использованием следующих рекомендаций:

Вид конструкций, возводимых при зимнем бетонировании	Минимальная температура воздуха, 0С	Методы зимнего бетонирования
Массивные железобетонные и бетонные фундаменты, плиты и блоки с Мп до 3	До -15	Термос
	До -25	Термос + ускорители твердения бетона. Термос + противоморозные добавки (применяют в комплексе с пластифицирующими добавками)
Фундаменты (под конструкции зданий/оборудование/массивные стены) с Мп 3 – 6	До -15	Термос, в т.ч. с использованием противоморозных добавок/ ускорителей твердения
	До -25	«Греющая опалубка». Предварительный разогрев бетонной смеси.
	До -40	«Греющая опалубка». Периферийный электропрогрев.
Балки, колонны, элементы рамных конструкций, прогоны, свайные ростверки, перекрытия, стены с Мп 6 – 10	До -15	Термос + противоморозные добавки, обогрев в «греющей опалубке» нагревательными проводами. Предварительный разогрев бетона, индукционный нагрев
	До -40	Обогрев в «греющей опалубке» нагревательными проводами в сочетании с термоактивными гибкими покрытиями (ТАГП) + противоморозные добавки
Полы, плиты перекрытий, перегородки, тонкостенные конструкции с Мп10 – 20	До -40	То же

Зимний период и низкие температуры не являются препятствием для возведения бетонных и железобетонных конструкций при подборе соответствующего метода выдерживания бетона при зимнем бетонировании.

В видео подробно описаны особенности зимнего бетонирования при низких температурах: