При какой температуре можно заливать бетон на улице?

Особенности гидратации

После замешивания бетона в нем начинается реакция гидратации, то есть химического взаимодействия между цементом и водой с образованием кристаллогидратов. В результате пластичная масса превращается в твердый камень. Однако при перемешивании смеси в миксере процесс схватывания тормозится из-за вибраций, которым она подвергается. Интенсивная реакция запускается после заливки фундамента. Гидратация проходит в две стадии.

На этапе схватывания или загустевания раствора начинается процесс кристаллизации с дальнейшим образованием между частицами пространственных связей. Через 10 часов после начала реакции образуется решетка из продуктов гидратации алюминатов кальция.

В дальнейшем происходит процесс затвердевания цементной смеси. Продукты гидратации силикатов кальция вытесняют алюминатную структуру, и через 28 суток набирают необходимую степень прочности.

Нормативные условия для заливки

Гидратация бетона является экзотермической реакцией, температурный максимум которой наблюдается в конце процесса. Скорость реакции прямо пропорциональна температуре внешней среды. Однако при значениях больше 30 градусов тепла она начинает снова уменьшаться. Лучшим температурным диапазоном для заливки фундамента, согласно традиционной технологии, считается интервал 15-25 градусов тепла.

При оптимальных условиях окружающей среды процесс созревания бетона завершается за 28 суток, а в течение двух недель достигается 70-процентная прочность фундамента. Однако в диапазоне от 0 до 10 градусов процесс значительно замедляется. В этом случае для набора 70% прочности необходимо в два раза больше времени. Более низкие температуры уже относятся к критическим.

Зависимость времени набора прочности бетонным основанием от температуры

Вода является необходимым компонентом реакции гидратации. Она играет в бетонном растворе двоякую роль:

• в качестве химического реагента в химической реакции;
• как смазка, облегчающая смешивание и укладку бетона.

Цемент и вода при химическом взаимодействии связываются в пропорции 10:3. Но такой раствор не будет обладать достаточной пластичностью для плотной укладки. В нем останутся пузырьки воздуха, которые:

• увеличивают пористость материала;
• снижают прочностные характеристики фундамента.

Содержание воды в бетонной смеси должно быть наименьшим, обеспечивающим необходимую плотность укладки.

Заливка фундамента летом

Многие знают, что опасно заливать бетон под фундамент зимой, так как он может быстро замерзнуть. Однако жаркий период оказывается для раствора бетона таким же негативным фактором. При температуре внешней среды выше 30 градусов реакция схватывания бетонного раствора ускоряется, вследствие чего масса расширяется. Охлаждаясь, бетон стремится к сжатию, что приводит к остаточным напряжениям и деформациям.

Бетонирование при отрицательной температуре

Бетонные работы являются частью практически любого серьезного строительства. Но в традиционном исполнении их разрешается проводить при температуре не ниже +5 градусов. Чтобы иметь возможность продолжать работу после наступления холодов, применяются специальные технологии.

Как влияют на бетон отрицательные температуры

Негативные последствия замерзания бетона:

• Как известно, роль растворителя в бетонной смеси выполняет вода. После ее замерзания «склеивающее» воздействие цемента приостанавливается
• При переходе влаги в твердое состояние она увеличивает свой объем почти на 10%, что приводит к появлению внутреннего давления в бетонной конструкции. Если к тому времени смесь не набрала требуемой прочности, возникшее внутри напряжение начнет ее разрушать: обычно это проявляется в образовании трещин и сколов
• Ситуация усугубляется, если для армирования применяют стальной каркас. Дело в том, что сталь отличается повышенной теплопроводностью, поэтому замерзание в первую очередь происходит в тех областях бетонной заливки, которые непосредственно соприкасаются с арматурными прутками. Замерзшая влага, увеличиваясь в объеме, начинает «раздвигать» пространство для воды из других слоев. В результате вокруг прутков образуются своеобразные ледяные карманы, подрывающие монолитность всего каркаса. Когда такой раствор полностью застынет, его прочностные характеристики будут далеки от оптимальных

Воздействие мороза на бетон не несет негативных последствий только в том случае, если к тому времени конструкция хорошо схватится. На строительном языке этот показатель именуется «порогом критической прочности»: на его значение влияет марка используемого раствора.

Качество раствора при различных температурах

Укладка бетона при минусовой температуре приводит к появлению неисправимых изменений в структуре.

В связи с этим следует помнить об особенностях работы в зимнее время:

• раствор, приготовленный в летний зной, имеет более высокую стойкость и быстрее застывает, чем смесь, приготовленная зимой;
• при работе в ледяной холод качество раствора резко падает. Об этом свидетельствует видимая деформация изделия. Поэтому температура укладки бетона должна быть выше 0°C.

Физико-химические процессы

Созревание бетона при низких температурах занимает большее количество времени и рискованно появлением дефектов на готовой конструкции. Самой низкой температурой для естественного протекания процесса считается +4 °C.

Гидратация бетона при отрицательных температурах замедляется, химически несвязанная вода переходит в состояние льда, увеличивая свой объём на 9,7 %. Из-за этого в смеси возникают напряжения, которые разрушают его структуру. Замёрзший бетон обретает высокую прочность благодаря сцеплению молекул замёрзшей воды, но это ненадолго.

При увеличении температуры внешнего мира выше 0 градусов, вода начнёт оттаивать, что возобновит гидратацию. Но изменение структуры бетона не позволит набрать необходимую проектную прочность. Исследования показывают, что влияние пониженной температуры не меняет физико-химические характеристики бетона, если до замерзания смесь набрала 30-50% проектной прочности.

Схватывание и твердение бетона при низких температурах по дням

Чтобы выяснить наиболее подходящее время для начала проведения строительных работ, следует обратить внимание на график, где показано твердение бетона при низких температурах. Каждый производитель строительного материала размещает таблицу с информацией о застывании бетона при низких температурах на упаковке. Лучшим временем считается момент, когда прочность бетона составляет не менее 72%. Чтобы лучше понимать, как рассчитать время работы, следует изучить пример, в котором описано схватывание бетона при низких температурах по дням.

Методы зимнего бетонирования

Работая с бетоном при отрицательных температурах, необходимо создать такую ситуацию, при которой он не будет замерзать. Есть несколько способов поддержания оптимального для застывания раствора температурного режима:

Нагревание смеси. Перед укладкой бетонной смеси в морозную погоду ее нагревают до нужной температуры. Это позволяет повысить порог критической прочности.

Подогрев конструкции изнутри. Этот способ предусматривает закладку внутрь опалубки специальных обогревающих элементов (кабелей), которые после заливания раствора будут поддерживать его нужном температурном режиме.

Метод электродного нагрева не требует значительных затрат и предусматривает возможность использования различных токопроводящих элементов:

• натянутой проволоки. Вертикально расположенная струна эффективна при бетонировании вытянутых конструкций в виде опорных колонн или силовых балок;
• арматурных стержней. В зависимости от размеров бетонных изделий, прутки погружаются в раствор на необходимую глубину и не подлежат вторичному использованию;
• металлических пластин. Пластинчатые электроды размещают на противоположно расположенных щитах опалубки, обеспечивая непосредственный контакт с раствором.

Наибольший эффект обеспечивает применение прогревочного кабеля. Технология позволяет регулировать интенсивность нагрева провода, передающего тепловую энергию бетонному массиву.

Такой способ осуществим при любой температуре и погодных условиях

Менее популярны в строительной отрасли следующие методы нагрева:

• инфракрасный;
• индукционный.

Они обладают серьезными недостатками, связанными с повышенной энергоемкостью, сложностью реализации и неравномерным нагревом значительных объемов бетона.

Наружный обогрев. Сооружение легковозводимого шатра с внутренним обогревом – экономически оправданный метод. Основные элементы шатра:

• силовая конструкция из прочного металлического профиля;
• перекрытие из полиэтиленовой пленки или брезентового материала.

Обогрев внутри конструкции осуществляется с помощью следующего оборудования:

• тепловых пушек с автономным энергоснабжением;
• переносных печек, использующих различные источники энергии.

Этот способ положительно зарекомендовал себя при выполнении работ на площадках, где отсутствует подвод электроэнергии.

Горячий пар способен глубоко прогреть бетон и создать благоприятные условия твердения. Термообработка бетона на протяжении 24–36 часов разогретым до 75 ⁰C паром эквивалентна постепенному отстаиванию бетона в течение полумесяца при положительной температуре.

Продолжительность обработки определяется следующими моментами:

• необходимой твердостью монолита;
• применяемой маркой портландцемента;
• интенсивностью разогрева.

Термообработка осуществляется путем создания паровой рубашки. Она сооружается вблизи поверхности опалубки и дает возможность беспрепятственному обтеканию бетона паром.

Довольно трудоемкий и затратный способ, так как подразумевает прогрев траншеи, котлована или бетона до более высокой температуры.

Специальные противоморозные добавки для раствора

С целью повышения морозостойкости применяют специальные химические компоненты. Они дают возможность проводить работы до температуры -25°C.

Присадки – повышают гидратацию в условиях заморозков. Ускоряют схватывание и затвердевание в комплексе с дополнительным обогревом бетона.

Антифризы – составы, увеличивающие схватывающие свойства раствора при любых условиях работы. Добавки разделяют по основному действующему веществу, входящему в состав:

• Формиат натрия. Увеличивает скопление солей в монолите, используется только вместе с пластификаторами.
• Хлорид натрия. Провоцирует коррозию арматуры, препятствует быстрому загустению раствора. Подходит для смесей на основе портландцемента.
• Нитрит натрия. Не используют для глиноземных смесей. Работа с раствором становится возможна до -15°C.
• Карбонат кальция (поташ). Увеличивает диапазон температур для работы до -30о.

Пластификаторы – повышают плотность смеси, сокращая затраты на цемент и воду. Время работы с бетоном с этими добавками значительно больше, что позволяет не торопиться при укладке.

Ускоритель затвердевания – сокращают время работы, увеличивают прочность готовых монолитов, но уменьшают пластичность бетона.

Комплексные добавки – совмещают несколько способов улучшения морозостойких качеств.

Нюансы использования добавок:

• Учитывают условия эксплуатации бетонной конструкции. Например, если монолит будет подвергаться интенсивному воздействию газа, в состав бетонного раствора не должны входить добавки, полученные в результате реакции кальция и соляной кислоты.
• Самостоятельно смешивать присадки для улучшения разных свойств раствора не рекомендуется. Входящие в состав химические элементы могут негативно взаимодействовать друг с другом. Лучше использовать готовые комплексные присадки.
• Наличие выпускных и закладных элементов подразумевает использование антифриза. Он добавляется в раствор на этапе замешивания.

Можно ли добавлять соль в бетон зимой и использовать модификаторы

Снижение температурного порога кристаллизации воды осуществляется путем добавления специальных присадок. Это позволяет обеспечить стандартное протекание гидратации цемента в условиях зимнего похолодания.

В специализированных магазинах предлагают различные пластифицирующие вещества, наряду с которыми в частном домостроении применяют следующие доступные компоненты:

• кальциевую соль соляной кислоты;
• карбонат калия, известный как поташ;
• техническую соль (хлорид натрия);
• натриевую селитру.

Среди частных застройщиков популярна обычная соль, позволяющая частично снизить порог кристаллизации. Однако ее ведение не дает гарантии сохранения эксплуатационных характеристик бетона. Использование промышленно произведенных добавок более предпочтительно.

Можно ли заливать бетон зимой по промышленной технологии

На промышленных объектах при выполнении заливки в зимний период года применяют различные технологические приемы:

• утепление опалубки специальными теплоизоляционными материалами;
• подключение токопроводящего кабеля, расположенного в залитом массиве;
• подачу напряжения от трансформатора на вставленные в раствор электроды;
• локальный обогрев массива с помощью инфракрасного излучения;
• индукционный прогрев смеси, преобразующий энергию магнитного поля в тепло.

Выбор конкретного метода производится на основании расчетов и требует специальной подготовки.

Достоинства зимнего бетонирования

Выполнение работ в условиях отрицательных температур имеет определенные плюсы:

• 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;

Для замеса в зимнее время используют горячую воду и подогретую засыпку. Цемент греть нельзя:

• 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.

Проблемные моменты

Ряд застройщиков считает, что целесообразно воздержаться от зимнего бетонирования и выполнить весь объем работ с наступлением теплых месяцев.

Они руководствуются при этом следующими соображениями:

• приобретение покупного материала, содержащего противоморозные добавки, повысит объем затрат;
• создание специальных условий по укладке и применение методов разогрева повлечет дополнительные расходы;
• сокращенная продолжительность зимнего дня потребует дополнительного финансирования, связанного с освещением площадки и теплоизоляцией бытовок;
• использование сложных методов прогрева потребует привлечения специалистов и применения специального оборудования;
• при значительном снижении температуры потребуется больше времени для набора эксплуатационной прочности;
• малейшее отклонение от проверенной технологии и резкое изменение погодных условий является причинами повышенной хрупкости.

При зимнем замесе раствора меняется порядок закладки составляющих: заливается вода, в нее засыпается щебень и песок

Проанализировав комплекс проблемных моментов можно сделать заключение, что велика вероятность получения некачественного бетона и резкого возрастания общего уровня затрат.

Прочность бетона

Марка цемента	Показатель прочности
М100	98,23 кгс/см²
М150	от 130,97 до 163,71 кгс/см²
М200	196,45 кгс/см²
М250	261,93 кгс/см²
М300	от 327,42 до 360,18 кгс/см²
М400	392,9 кгс/см²
М450	458,39 кгс/см²
М500	523,87 кгс/см²

Зная, сколько времени уйдет на полноценное высыхание бетонной заливки, и как правильно организовать столь ответственный процесс, вы сможете избежать ошибок и сохранить крепость строительного элемента. Более подробную информацию о показателях прочности бетона по маркам цемента содержит таблица.

Заливка армопояса при минусовой температуре

Армировочный пояс предназначен для равномерного распределения нагрузки от верхних рядов кладки на нижние. Он как бы связывает все строение в единое целое. что значительно повышает его общую прочность и долговечность. Армопояс выполняется с уложенных по периметру стальных прутьев, которые обязательно сваривают между собой в единую конструкцию.

При строительстве строения из газосиликатных блоков, армированный пояс особо актуален. Такие блоки быстро трескаются при малейших подвижках почвы, при усадках основания. При устройстве крыши на таких блоках, также необходим армопояс, так как крепить брус к блокам нельзя — они могут потрескаться. Во избежание деформации стен и здания в целом, сварной армопояс просто необходим. Его сваривают в цельную конструкцию, укладывают поверх кладки и заливают бетоном. С обеих сторон его заделывают раствором, чтобы не нарушать теплоизоляцию стен. Бетонирование пояса допускается в холодною пору года только с применением вышеперечисленных методов.

Работа с бетонной смесью при низких температурах допускается в случаях, когда нет другого выхода, потому, что оптимальной температурой затвердевания массы является от +5 градусов до 25.

Варианты прогрева бетона

• Прогрев бетона проводом ПНСВ: Такой способ является самым популярным и наиболее эффективным. Для прогрева используется провод различного сечения со стальной или оцинкованной жилой. Он укладывается в опалубку, закрепляется на арматуре и должен проходить по всему будущему телу бетона,чтобы прогрев выполнялся равномерно, затем подключается к понижающему трансформатору. После выполнения заливки выполняется включение трансформатора и электричество проходя по проводу начинает нагревать его и следовательно греть бетон. Важно помнить что данный провод должен быть уложен так, чтобы не задевал опалубку, землю и так же не выходил наружу из бетонной смеси , иначе провод сгорит.

• Прогрев бетона электродами: Довольно доступный и экономичный способ, работает за счет возможности бетона проводить электрический ток. Электроды помещают внутрь бетона и выходят они из него наружу, после подключения к трансформатору, внутри бетонной смеси создается электрическое поле, за счет чего и происходит нагрев.

• Прогрев бетона инфракрасными обогревателями: Выполняется за счет установки обогревательных элементов, таким образом, чтобы тепло от их излучения было направлено на залитый бетон или на опалубку, при этом сам бетон накрывают полиэтиленом, чтобы избежать быстрого испарения воды. Один главный минус данного метода, это то что прогрев выполняется неравномерно, поэтому данный метод подойдет, только для маленьких конструкций.

Рекомендации при зимнем бетонировании

В силу своего химического состава, бетон при минусовой температуре не способен сохранить хорошее качество.

При желании совершить укладку смеси в холод, следует придерживаться некоторых правил:

• необходимо подготовить вспомогательные конструкции. Требуется очистить опалубку от льда и осадков и разогреть арматурные конструкции и дно до достижения требуемой температуры. Для этого потребуются обогревательные элементы;
• использование плиточного фундамента. Это делает невозможным поддержание необходимой температуры в ледяной холод. Опытные строители заливают такой тип основания только при показателях ртутного столба выше 0°C или небольших заморозках;
• применение ленточного фундамента в качестве основания. В силу возможности поэтапного выполнения работы, такой вариант наиболее приемлем для возведения жилья в холодную погоду. Лучше создавать обогревательные комплексы для застывания бетона на определённых участках;
• непрерывность работы. Если фундамент необходимо заливать частями, каждую последующую локацию необходимо заполнить до того, как схватиться первая;
• совмещение методов. Практика показывает, что лучшего результата удаётся достичь при использовании нескольких методов зимнего бетонирования.

Даже несмотря на всю доступность стройки в морозное время года, необходимо помнить о том, что это влечёт за собой лишние затраты времени, денег и сил. Поэтому лучше заливать бетон в тёплое время года.

Возможные последствия

Несоблюдение технологий укладки бетона зимой приводит к получению бетонных изделий пониженной прочности, с трещинами, высолами и прочими дефектами, а также к плохому сцеплению с арматурой. Изделия получаются недолговечными в эксплуатации.

Важно!

Следует помнить, что критическая прочность бетона составляет 30–50% от расчетной прочности, а распалубочная – 70%. После достижения бетоном критической прочности мороз ему уже не вредит, и меры по обогреву можно сворачивать. Но в этот момент еще нельзя производить распалубку и давать нагрузку на бетон.

Бетонные работы зимой – чаще всего, вынужденная мера, но и в этом случае есть свои преимущества. При выборе технологии проведения зимних работ учитываются многие факторы: тип конструкций, состав бетонной смеси, наличие оборудования и экономический эффект от их применения. Противоморозные добавки желательны к применению при выборе любого метода ведения бетонных работ зимой.

Уход за залитым фундаментом

Было бы серьезной ошибкой полагать, что даже в идеальных условиях можно лишь залить опалубку бетоном, а потом дожидаться результатов созревания. Как бы это странно ни звучало, но свежезалитый фундамент всегда, при любых обстоятельствах нуждается в определенном уходе. Главными задачами подобных технологических мероприятий являются:

• Сведение к минимуму усадки залитой бетонной конструкции.
• Обеспечить наиболее оптимальные режимы для процесса вызревания.
• Максимально предохранить застывающий фундамент от перепадов температур, в том числе – суточных.
• Не допустить пересыхания залитого раствора, быстрого испарения несвязанной воды – это наверняка закончится растрескиванием поверхности.
• Создать защиту незастывшей и не набравшей прочности конструкции от механических повреждений.

Мероприятия по подобному уходу должны начинаться буквально с момента заливки фундамента, и могут считаться полностью исполненными только при наборе бетоном не менее 70% марочной прочности, то есть, при оптимальных сроках для снятия опалубки (как было указано в первой таблице).

• Сразу же после заливки следует убедиться в том, что опалубка не потеряла заданных геометрических форм – до первичного схватывания (первые 1 ÷ 2 часа) еще есть возможность внести коррективы.

Прикрытие залитого фундамента пленкой

• Никто не застрахован от внезапных дождей. Чтобы не допустить размыва неокрепшей поверхности или ее механических повреждений, сразу же после заливки следует укрыть поверхность полиэтиленовой пленкой, мешковиной или брезентом.
• Не стоит забывать, что слишком высокие температуры тоже достаточно губительны для нормального протекания процессов созревания. В первую очередь это связано с активным испарением воды, пересыханием поверхностного слоя и появлением трещин. Обязательно предпринимаются шаги по увлажнению поверхности и удержанию влаги. Помимо закрытия паронепроницаемой пленкой, иногда необходимо прибегать и к более радикальным мерам, например, после первичного схватывания закрывать поверхность слоем хорошо впитывающего влагу материала. Это могут быть мокрые опилки или грубая ткань – создается подобие постоянного влажного компресса под полиэтиленовым покровом.

Для поддержания влажностного режима часто используют мокрые опилки, которые регулярно смачиваются водой

Одним словом, для каждого температурного режима требуются свои меры по уходу за бетоном. Для удобства выбора необходимых, можно привести следующую таблицу:

Предпринимаемые действия для обеспечения нормального созревания бетонаменьше — 3 ° Сот — 3° до + 5° Сот + 5° до + 10° Сот + 10° до + 15° Сот + 15° до + 25° Ссвыше + 25° С

Прикрытие пленкой, постоянное увлажнение залитой поверхности и опалубки, укрытие бетона влагосберегающим материалом	нет	нет	нет	нет	при выраженной ветренной погоде	всегда
Прикрытие пленкой, увлажнение поверхности бетона	нет	нет	да	да	да	недостаточно
Прикрытие пленкой и термоизоляционным матриалом	нет	да	нет	нет	нет	нет
Прикрытие пленкой и термоизоляционным матриалом, создание парника с поддержанием температуры +10° С в течение минимум 3 дней	да	нет	нет	нет	нет	нет
Постоянное поддержание тонкого слоя воды на поверхности бетона	нет	нет	да	да	да	да

Еще несколько важных замечаний:

• Даже если малозаглубленный ленточный фундамент заливался в идеальных для этого условиях, не следует оставлять его «голым» и ненагруженным на зиму. Это неизбежно приведет к началу поверхностных эрозионных процессов, и конструкция потеряет свою прочность, станет трескаться и рассыпаться. Таким образом, необходимо так планировать строительные работы, чтобы в течение сезона перейти и к возведению стен на созданной основе.
• Сразу же после набора бетонной конструкцией необходимой 100% прочности, рекомендовано без отлагательства провести гидроизоляцию и утепление стенок фундамента . Подробнее об этих технологических процессах рассказано в соответствующих статьях нашего портала.

Какой можно сделать общий вывод?

Несмотря на то что современные строительные технологии, в принципе, позволяют проводить заливку фундамента при температурах, достаточно далеких от оптимальных 15—25 градусов, наилучшим вариантом все же будет планирование подобных работ в наиболее благоприятных условиях. Так фундамент получится гарантированно надежный и качественный.  Если все же обстоятельства вынуждают проводить «нулевой цикл» в иных условиях, следует точно соблюдать все технологические рекомендации по заливке и уходу за бетоном, применительно к реальному температурному режиму.

Советы мастеров

Рекомендации специалистов:

• частичная заливка бетона недопустима. Опалубка сразу заполняется раствором до нужного предела;
• избежать теплопотерь можно, укладывая бетон шарами небольшой высоты, длины. Делать нужно быстро. Сразу заливая следующий слой;
• образованная гелиевая оболочка скалывается;
• во время подготовки удаляется снег со дна котлована, траншеи. Сбиваются заледенения с металлической арматуры, других элементов фундамента;
• после выполнения песочно-щебневой подушки, очистки поверхности от снега, укладывается слой соломы. Сводится к минимуму возможность обледенения;
• раствор на промерзший грунт не заливается, лучше немного прогреть;
• доступ к опалубке должен быть открытым со всех сторон;
• если в траншее при выкапывании котлована поднимается вода, нужно удалить;
• опалубке требуется теплоизоляция;
• пока бетонный фундамент не достигнет нужной степени прочности, нужно обогревать техникой, электрическим током;
• если заливать бетонную смесь на промерзшую почву, тепло, выделяемое раствором, приведет к оттаиванию, проседанию земли. Осадка будет неравномерной. Деформации фундамента не избежать.

Независимо от времени года, заливка фундамента предполагает соблюдение строительных нормативов, техники безопасности. Нужно не отступать от правил, выполнять работу качественно. Зимнее строительство специфично, нужно учитывать нюансы, использовать добавки. На качество полученного основания не повлияет.