Содержание
Оптимальный температурный диапазон для устройства бетонных фундаментов по традиционным технологиям – от 15 до 25 °С. Поэтому в подавляющем большинстве случаев эти работы ведутся в теплый период года. Но что делать, если нужно продолжить или начать строительство осенью или посреди зимы, когда на улице мороз? Чтобы ответить на поставленный вопрос, предлагаем разобраться, при какой минимальной температуре можно заливать бетон и чем это чревато для застройщика.
Можно ли бетонировать при морозе
После заливки при благоприятных условиях в бетоне начинается процесс гидратации, проходящий в 2 этапа:
- Вода вступает в химическую реакцию с цементом, отчего между частицами возникают связи и раствор начинает густеть. Стадия схватывания длится 10—20 часов и сопровождается выделением тепла.
- Второй этап – застывание (твердение) бетонной смеси, продолжающееся до 4 недель. За этот период монолитная конструкция набирает максимальную прочность.
Чем ниже температура окружающей среды, тем дольше происходит гидратация. Для наглядности приведем пример в виде таблицы, отражающей поведение стандартного бетона М250 на основе портландцемента марки 400 при разных температурах.
Справка. Согласно строительным нормам, опалубка снимается после достижения 50% прочности, а дальнейшие работы – не ранее, чем при 70%.
При отрицательной температуре вода замерзает и практически не вступает в реакцию с цементом. Если же образуются кристаллы льда, то не успевший застыть монолит начинает разрушаться. Из приведенной таблицы хорошо видно, что даже при нулевой температуре ваша стройка растянется на неопределенный срок.
Чтобы этого избежать, нужно воспрепятствовать замерзанию воды, а в идеале – нагреть ее до требуемой кондиции, чтобы ускорить гидратацию. Существует несколько методов, как можно организовать бетонирование фундамента под дом в осенний и зимний период:
- введение в бетонную смесь противоморозных добавок;
- прогрев монолитной конструкции изнутри и снаружи;
- укрывание и утепление бетона после заливки.
Практика строительства показывает, что правильное применение этих способов поодиночке или в комбинации позволяет спокойно возводить фундаменты вплоть до —15 °С на улице. Если вы проживаете в крупном городе, то наверняка отмечали, что зимой работы на крупных объектах не прекращаются. В равной степени указанные технологии применимы и для устройства небольших оснований под дом или баню.
Использование добавок
Эти химические вещества делятся на группы по способу воздействия на бетонную смесь:
- Присадки, не дающие воде замерзнуть при минусовой температуре и позволяющие протекать гидратации цемента. Их лучше применять в комбинации с подогревом, чтобы сократить периоды схватывания и отвердевания.
- Добавки – ускорители, обладающие свойствами антифризов. Их функция – резко повысить активность цемента и таким образом заставить бетон набрать проектную прочность независимо от температуры окружающей среды. Успешно используются без прогрева конструкций.
- Вещества, ускоряющие схватывание раствора и вызывающие максимальное выделение теплоты, отчего монолит в первое время подогревается самостоятельно.
Справка. С финансовой точки зрения введение добавок считается наиболее выгодным способом, поскольку электрический или воздушный нагрев бетона обходится дороже.
Особенность применения любых присадок – соблюдение точной дозировки в соответствии с условиями бетонирования, особенно при комбинации веществ. Дело в том, что часть составов инициируют появление ржавчины арматурного каркаса, но придают воде антифризные свойства. Другие же являются ингибиторами коррозии, поэтому обе группы используются совместно.
Отсюда вывод: не пытайтесь самостоятельно сделать раствор для зимнего строительства путем добавления присадок, такой материал нужно заказывать на заводе и доставлять бетоновозом (на жаргоне — миксером). Свяжитесь со специалистами предприятия и узнайте, при какой температуре можно будет применить их продукцию, чтобы залить фундамент без последствий. В случае крайней необходимости, правильно скомбинированные и точно дозированные примеси позволяют снизить порог укладки раствора до минус 25 °C.
В роли антифризных и ускоряющих присадок чаще всего выступают такие вещества:
- калий углекислый (поташ);
- различные соли кальция и натрия;
- мочевина (иначе – карбамид);
- формиат натрия.
Больше подробностей о химических примесях – модификаторах вы узнаете из следующего видео:
Подогрев конструкций
Данный метод широко применяется при заливке железобетонных фундаментов небольших зданий и реализуется двумя способами:
- Вся площадь будущего дома перекрывается шатром из пленки, установленным на каркасе из деревянных брусьев. Внутри размещаются электрические либо газовые тепловые пушки, поддерживающие определенный температурный режим в течение всего срока застывания бетона.
- Перед заливкой арматурный каркас фундамента обматывается греющим кабелем, который подключается к сети после укладки раствора в опалубку. Есть другие типы электронагревателей — ТЭНы, спирали из нихрома и так далее.
Примечание. Оба варианта обычно используются без введения противоморозных добавок в бетонную смесь. Но при слишком низких температурах (—15 °С и меньше) без присадок не обойтись.
Устройство бетонного основания с последующим воздушным прогревом – не слишком эффективная методика в условиях крепких морозов и промерзших грунтов. Нагнетание тепла в пространство под шатром позволяет повысить температуру воздуха на 15—20 °С, чего бывает недостаточно. В свою очередь, греющий кабель может перегореть внутри монолита и тогда часть фундамента останется без обогрева.
Выгрузка бетона из машины в подогреваемое укрытие
Главным недостатком данных способов является высокое энергопотребление и большие первоначальные вложения на возведение навеса либо закупку кабеля (тепловые пушки можно взять в аренду). Опять же, работу обогревателей или кабеля необходимо отслеживать и постоянно находиться на объекте. Для понимания процесса предлагаем посмотреть видео по теме:
Справка. Опытные строители редко отказываются от химических присадок при заливке фундаментов зимой, даже когда устраивают прогрев. Это дополнительная гарантия, что бетонная лента или плита не рассыплется весной.
Укрывание и утепление
Это простейшие способы защитить без прогрева свежезалитый железобетонный фундамент от переохлаждения осенью или ранней весной, когда днем на улице 3—7 °С, а ночью на земле случаются заморозки. Утепление реализуется так:
- Сначала нужно залить раствор в опалубку и дать ему время на схватывание.
- На ночь засыпьте бетонную ленту слоем мокрых опилок толщиной 20 см и закройте пленкой шириной не менее 1,5 м.
- Сверху на пленку уложите сухие опилки на высоту 50 см.
Суть в том, что влажные опилки не дадут монолиту пересохнуть, а сухие предохранят от холода. Вдобавок конструкция прогреется за счет собственного тепла, выделяемого на первом этапе гидратации. Более простые фундаменты, например, для столбов забора, достаточно засыпать сухими листьями и тоже прикрыть полиэтиленом.
Монолитные дома, возводимые по новым технологиям, изначально утеплены с двух сторон пенопластом, который одновременно является опалубкой, как это сделано на фото. Здесь достаточно укрыть бетон утеплителем сверху, чтобы он спокойно перенес ночные заморозки.
Выводы и рекомендации
Невзирая на технологии, позволяющие вести бетонные работы на морозе, лучше перенести закладку фундамента на весну, если есть такая возможность. В противном случае учтите следующие рекомендации:
- Не закладывайте фундаментную плиту на грунте, успевшем промерзнуть, такая затея обречена на неудачу. Необходимо снять весь слой замерзшей почвы.
- Заливка должна производиться быстро и качественно, так что кустарные способы здесь не годятся. Нужна доставка материала с завода и укладка бетононасосом с уплотнением вибраторами.
- Ленточное основание, заливаемое в земле без опалубки, нужно подогревать только кабелем (либо ТЭНами из нихрома), а в бетон добавлять присадки. Наружный обдув горячим воздухом не прогреет подземную часть конструкции.
- Как и в летнее время, бетонному монолиту противопоказано пересыхание, поэтому его нужно смачивать водой.
С экономической точки зрения, зимнее строительство равнозначно летнему, но сильнее растянуто во времени из-за погодных условий. Причина – в сезонном удешевлении материалов и расценок на услуги строительных компаний, о чем подробно рассказывается в видеоролике:
Конечно зима не совсем удачное время для проведения любых строительных работ. Но случается и так, что необходимость установить забор приходится именно на морозное время года. Нет ничего невозможного, и если придерживаться некоторых условий, то заборы, столбы, и фундамент будут служить вам долгие годы.
Монтаж ограды зимой
Варианты установки опорных столбиков
Без особой на то необходимости, мало кто рискнет заняться установкой забора, когда почва уже промерзла. Забить сваи в промерзлый грунт без спецтехники очень трудно. При неправильной установке столбов, по весне их может «повести» или вытолкнуть, и тогда всю конструкцию придется демонтировать. А это потеря немалых средств и времени.
Бетонирование опорных столбиков при минусовой температуре задача выполнимая, но довольно таки трудоемкая и затратная. Ведь для того, чтобы цементный раствор «схватился» и сцепление его с грунтом и прослойкой из щебня было наилучшим, в него необходимо подмешать специальные добавки. Для этих целей смешивают нитрит натрия, поташ и нитрит кальция, разбавляют водой и доливают в цементную смесь.
Такой способ значительно ускоряет процесс застывания бетона, но и почти в два раза повышает стоимость установки. Еще можно применить способ прогревания бетона. Но, если теплоизолировать и прогреть фундамент вполне возможно, то проделать подобную операцию с многочисленными отдельными скважинами – кажется нереальным.
Остается еще один вариант установки заборных столбиков – забутовка. Он менее затратный, не очень трудоемкий, и вполне надежный. Произвести забутовку столбов вполне посильная задача даже для новичков в строительстве. Самое главное – постоянно контролировать уровень устанавливаемых столбиков, ведь если они хоть немного отклонятся от уровня, все придется начинать заново.
Подготовка материалов и инструмента
Подготовительные работы для установки заборов в снежное время года отличаются от аналогичного процесса летом тем, что появляется необходимость очистить территорию от снега. Все остальные этапы остаются без изменений. Для установки заборов понадобятся следующие инструменты и материалы:
- бур (лучше всего мощный, электрический);
- лом;
- мелкий и средний гравий;
- щебень или камень;
- металлические стержни или деревянные колышки;
- шпагат или строительный шнур;
- уровень;
- рулетка;
- сварочный аппарат или крепежные болты и ключ.
Разметка территории и бурение
Для начала необходимо расчистить место, где будет устанавливаться забор от снега. Далее там, где будет установлена первая опора и крайняя, или планируется поворот заграждения, забивают металлические стержни или деревянные колышки. Шпагат или строительный шнур фиксируется на первом колышке и протягивается к последнему, размечая участок.
Шнур для разметки территории
При помощи рулетки отмеряют и размечают расположение промежуточных опор (оптимальное расстояние между опорными столбами равняется двум с половиной метрам). После этого можно начинать бурение ям в отмеченных местах. Глубина скважин должна быть не меньше полутора метров, ширина же зависит от сечения столбов. Минимальный диаметр таких скважин должен составлять 30 сантиметров.
В любом случае, после погружения опоры в готовое отверстие, вокруг столба должно оставаться место для засыпания и трамбовки бута (примерно 5-10 сантиметров). Чем больше сечение столба – тем больше свободного пространства должно оставаться в скважине. Материал для опор и заборных секций можно выбирать совершенно любой, но важно знать, что деревянные сваи устанавливать зимой намного сложнее.
Бурение скважин под опоры
Забутовка опорных конструкций
После завершения всех подготовительных работ, приступают непосредственно к процессу забутовки несущих столбиков. В каждую скважину насыпают небольшой слой бута – смеси мелкого и среднего гравия, щебня или камня. Тщательно утрамбовывают и устанавливают столб забора (строго вертикально), далее порциями насыпают смесь и также плотно трамбуют, удерживая столбик от перекоса. Можно воспользоваться отвесом или строительным уровнем.
Общая высота всех столбов должна строго контролироваться и быть одинаковой – от этого зависит срок службы и внешний вид заграждения. При правильном выполнении забутовки, опорные конструкции приобретают отличную несущую способность и хорошо переносят оттаивание и замерзание почвы. После установки все опоры желательно закрыть специальными защитными колпаками, чтобы предотвратить попадание влаги внутрь опор.
Схема забутовки столбиков
Монтирование секций ограждения
На установленные несущие конструкции крепятся по две горизонтальные перемычки (обычно используются металлические профильные трубы). Если высота планируемой изгороди выше двух метров, то целесообразно будет добавить третью горизонтальную лагу, для большей устойчивости забора.
Если в качестве опорных столбиков использованы металлические трубы, то горизонтальные перемычки крепятся к ним сваркой. Если же опоры — из бетона, и на них есть подготовленные крепления, то в таком случае секции монтируются к забору при их помощи. В последнюю очередь устанавливаются ворота и калитка. По окончании всех монтажных работ, верх опорных конструкций закрывают специальными заглушками. Это не только защитит столбы от лишней влаги, но и придаст завершенный вид всему заграждению.
Установка заграждений зимой видео
Чтобы готовое изделие из бетона, после заливки, набрало необходимую проектную прочность и прослужило долгие годы, необходимо соблюдать температурный режим во время твердения. Оптимальная температура для твердения бетона +20С, при которой бетон набирает прочность за 28 суток. Но что делать, если вы заливаете фундамент осенью, когда температура воздуха чуть выше нуля? Современные технологии позволяют справиться с этой проблемой. Более того, при соблюдении определённых мер, бетонные работы можно производить даже зимой.
Процесс набора прочности бетонных конструкций
Чтобы ответить на вопрос: «При какой температуре можно заливать бетон?», необходимо понять, что происходит с бетоном во время твердения. После приготовления бетонной смеси в ней начинает происходить химическая реакция между водой и цементом. Этот процесс называют гидратацией цемента, которая проходит две стадии:
При схватывании в реакции участвуют алюминаты (С3А). В результате образуются иглообразные кристаллы, которые связываются между собой. Спустя 6 — 10 часов из этих кристаллов образуется подобие скелета.
С этого момента начинается твердение бетона. Здесь уже вступают в реакцию с водой клинкерные минералы (C3S и C2S) и начинает формироваться силикатная структура. В результате этой реакции образуются мелкие кристаллы, которые объединяются в мелкопористую структуру, что по сути и является бетоном.
Влияние отрицательной температуры на твердение бетона
Скорость течения гидратации сильно зависит от температуры. Снижение температуры с +20С до +5С увеличивает время твердения бетона до 5 раз. Но особенно резко замедляется реакция при дальнейшем снижении до 0С. А при отрицательной температуре гидратация прекращается, т.к. вода замерзает. Как известно, вода при замерзании расширяется. Это приводит к увеличению давления внутри бетонной смеси и разрушению сформировавшихся связей кристаллов. Как следствие происходит разрушение структуры бетона. Также образовавшийся лёд обволакивает крупные элементы заполнителей смеси (щебень, арматуру), разрушая их связи между цементным тестом. Это приводит к ухудшению монолитности конструкции.
При оттаивании воды процесс твердения возобновляется, но уже при деформированной структуре бетона. Что может привести не только к отслоению арматуры и больших элементов заполнителя бетонной смеси, но и к трещинам. Естественно, прочность такой бетонной конструкции будет гораздо меньше расчетной.
Следует заметить, что чем раньше бетон подвергся замораживанию, тем меньше будет его прочность.
Бетонирование зимой
Так как низкая температура значительно снижает скорость твердения, а мороз губительно сказывается на конструкции в целом, значит бетон надо согреть. Причем необходимо обеспечить равномерный прогрев. Минимальная температура для заливки бетона должна быть выше +5С. Если температура внутри смеси будет больше температуры снаружи смеси, то это может привести к деформации конструкции и образованию трещин. Прогревают бетон до момента набора критической прочности. При отсутствии данных в проектной документации о значении критической прочности она должна быть не менее 70% от проектной прочности. Если установлены требования по показателям морозостойкости и водонепроницаемости, то критическая прочность должна быть не менее 85% от проектной.
При заливке бетона в минусовую температуру используют разные технологии прогрева бетона. Чаще всего применяют способы:
Метод термоса
Данный метод используется при массивных конструкциях. Он не требует дополнительного обогрева, но температура укладываемой смеси должна быть более +10С. Суть данного метода состоит в том, чтобы уложенная смесь, остывая, успела набрать критическую прочность. Химическая реакция твердения бетона является экзотермической, т.е. выделяется тепло. Поэтому, бетонная смесь подогревает сама себя. При отсутствии теплопотерь бетон может разогреться до температуры более 70С. Если опалубку и открытые поверхности защитить теплоизолирующим материалом, снизив таким образом теплопотери твердеющего бетона, вода не замерзнет и бетонная конструкция будет набирать прочность.
Для реализации метода термоса не требуется дополнительного оборудования, поэтому он является экономичным и простым.
Электронагрев бетонной смеси
Если в установленные сроки нельзя обеспечить набор критической прочности методом термоса, то прибегают к электронагреву. Разделяют три основных способа:
- прогрев электродами
- индукционный нагрев
- использование электронагревательных приборов
Способ прогрева электродами заключается в следующем, в свежеуложенную смесь вводят электроды и подают на них ток. При протекании электрического тока электроды нагреваются и обогревают бетон. Следует отметить, что ток должен быть переменным, т.к. при постоянном токе происходит электролиз воды с выделением газа. Этот газ экранирует поверхность электродов, сопротивление тока возрастает и нагрев существенно снижается. Если в конструкции используется железная арматура, то её можно использовать в качестве одного из электродов. Важно обеспечить равномерность прогрева бетона, и осуществлять контроль температуры. Она не должна превышать 60С.
Расход электроэнергии при данном способе варьируется в пределах 80 – 100 кВт*ч на 1 м3 бетона.
Индукционный прогрев используется редко, в силу сложности реализации. Он основан на принципе бесконтактного нагрева электропроводящих материалов токами высокой частоты. Вокруг стальной арматуры обматывают изолированный провод и пропускают через него ток. В результате появляется индукция и происходит нагрев арматуры.
Расход энергии при индукционном прогреве составляет 120 – 150 кВт*ч на 1 м3 бетона.
Ещё один из способов электронагрева бетона – это применение электронагревательных приборов. Существуют греющие маты, которые раскладываются на поверхности бетона и включаются в сеть. Так же можно соорудить над бетоном подобие палатки и уже внутри поставить электронагревательные приборы, например тепловую пушку. Но в данном случае необходимо позаботиться об удержании влаги в бетоне, не допустить преждевременного высыхания.
При температуре окружающего воздуха -20С расход электроэнергии, при данном методе, будет составлять 100 — 120 кВт*ч на 1 м3 бетона.
Паропрогрев бетона
Прогрев бетона паром является весьма эффективным и рекомендуется для тонкостенных конструкций. С внутренней стороны опалубки создаются каналы, через которые пропускают пар. Можно сделать двойную опалубку и пропускать пар между её стенками. Так же можно проложить трубы внутри бетона, и пропускать пар по ним. Бетон этим способом нагревают до 50 – 80С. Такая температура и благоприятная влажность ускоряет твердение бетона в несколько раз. Например, за двое суток, при данном методе, бетон набирает такую же прочность как при недельном твердении в нормальных условиях.
Но у этого метода есть существенный недостаток. Требуются внушительные затраты на его организацию.
Использование присадок
Ещё одним способом зимнего бетонирования является использование химических ускорителей твердения и противоморозных добавок. К ним относятся хлористые соли, нитрит натрия, карбонат кальция и др. Эти добавки понижают температуру замерзания воды и ускоряют гидратацию цемента. Их использование позволяет обойтись без прогрева бетона. Некоторые добавки повышают морозостойкость бетона, тем самым гидратация происходит даже при -20С.
Использование присадок обладает рядом недостатков. Их наличие в смеси пагубно сказывается на арматуре, начинается процесс коррозии. Поэтому использовать их можно только в неармированной конструкции. Также, при использовании противоморозных добавок, в зимний период, бетон наберёт прочность не более 30%. При наступлении плюсовой температуры произойдет оттаивание и дальнейший процесс набора прочности. Поэтому в бетоне, работающем при динамических нагрузках (фундамент под вибростанки, молоты и т.д.), использовать добавки нельзя.
Бетонирование в условиях сухого жаркого климата
Наряду с холодом бетон боится жары. Если температура окружающего воздуха превышает 35С и влажность менее 50%, то это способствует повышенному испарению воды из бетонной смеси. В результате водноцементный баланс нарушается и процесс гидратации замедляется или вовсе прекращается. Поэтому необходимо применять определённые меры по защите смеси от потери влаги. Можно понизить температуру свежеприготовленной смеси, если использовать охлаждённую воду, либо разбавить воду льдом. Этот нехитрый способ позволит избежать значительной потери воды при укладке смеси. Но через некоторое время смесь нагреется, поэтому следует позаботиться о дальнейшей герметичности конструкции. Опалубка должна быть герметичной, чтобы избежать потерь влаги через трещины. Впитывающую поверхность опалубки необходимо обработать специальным составом, ограничивающим сцепку с бетоном и поглощение влаги из него.
Необходимо оградить твердеющий бетон от воздействия прямых солнечных лучей. Для этого поверхность бетона укрывают мешковиной или брезентом. Через каждые 3 — 4 часа необходимо производить смачивание поверхности. Причём период увлажнения может достигать 28 суток, т.е. до полного набора прочности.
Одним из способов защиты при дефиците воды является возведение над поверхностью бетонной конструкции воздухонепроницаемого колпака из плёнки ПВХ толщиной не менее 0,2 мм.
Заключение
При +20С бетон набирает прочность за 28 суток. Бетонная смесь, без использования методов нагрева или охлаждения, твердеет при температуре от +5С до +35С. Но время набора проектной прочности будет разным. Чем выше температура смеси, тем быстрее она твердеет. Для заливки бетона выходящего за рамки указанной температуры, необходимо использовать определённые методы.
При отрицательных температурах надо прибегать к методам нагрева на протяжении всего срока набора критической прочности. Необходимо чтобы нагрев смеси был равномерным, без больших перепадов температуры в центре и на периферии. Так же необходимо осуществлять постоянный контроль за температурой.
Если же температура выше +35С, то необходимо принимать меры по охлаждению смеси в момент приготовления, транспортировки и укладки. Это делается для предотвращения потери воды и, как следствие, нарушению водноцементного баланса, что негативно сказывается на прочности бетонной конструкции. После укладки необходимо либо увлажнять бетон, либо обеспечить герметичность конструкции.
