Бетонирование зимой. Заливка бетона зимой | Особенности

Бетонирование в зимний период времени осложняется двумя основными факторами.

• Низкая температура окружающего воздуха отрицательно влияет на гидратационные процессы цемента, тем самым увеличивает срок, за который бетонная смесь затвердевает.
• Вторым негативным фактором выступает увеличение сил давления внутри, возникающих при расширении замерзающей водной составляющей смеси. Из-за этого характеристики прочности бетонного изделия снижаются. Также замерзание влаги становится причиной возникновения ледяных плёнок, из-за которых разрушается связи между составляющими элементами бетона.

Временной период, в который произошло замерзание влаги, непосредственно влияет на степень уменьшения прочностных характеристик. Самым негативным оказывается момент, в который смесь начинает схватываться. Когда бетон замерзает после того, как залит в опалубку, прочность его напрямую связана со степенью замерзания.

В момент повышения температуры гидратация цемента продолжится, но прочностные характеристики основания окажутся ниже таковых у бетона, застывавшего в тепле.

Устойчивостью к процессам замораживания обладает бетон, набравший некоторую степень прочности. Требуется исключить перерывы во время заливки бетона, чтобы не образовывались холодные швы.

Наибольшее распространение в наши дни получил способ бетонирования, представляющий собой работы по предотвращению замерзания смеси на время её застывания до достижения конкретной прочности, именуемой критической величиной.

Под этим термином понимают показатель, составляющий 50% заявленной прочности. В случае, если бетон предназначается для возведения фундамента тяжёлых и прочных конструкций, критическую величину необходимо дорастить до 70% предполагаемой.

Самыми часто применяемыми и распространёнными способами заливки бетона в зимнее время являются:

• смеси со специализированными добавками;
• использование утеплителей;
• приборы обогрева.

Смеси с использованием добавок

Самым практичным в технологическом плане и наименее затратным методом бетонирования зимой является использование специализированных добавок, исключающих замораживание.

Такие добавки можно применять как без разнообразных способов прогрева, так и сочетать с ними.

Специализированные добавки для зимнего периода подразделяются на три общих типа:

• Слабо ускоряющие или слабо замедляющие схватывание и затвердевание бетона. К таким относятся электролиты, неэлектролиты, карбамид и полиспирты.
• Модификаторы с хлоридом кальция в составе. Они позволяют ускорить процессы схватывания и затвердевания смеси и имеют внушительные антифризные свойства.

Работы по увеличению эффективности использования специализированных добавок

Специализированные добавки для предотвращения замораживания смеси необходимы для активации процессов затвердевания – они уменьшают температуру, при которой содержащаяся влага замёрзнет. Вот только, чтобы повысить эффективность использования добавок, требуется провести дополнительные работы.

• Прогреть компоненты смеси перед использованием.
• Утеплить поверхность залитого бетона матами.
• Зимой преимущественно применять портландцемент и высокомарочные быстро затвердевающие виды цемента.
• Изменить схему загрузки ингредиентов. Первым делом происходит заливка воды, после добавляют крупный заполнитель, а песок и цемент добавить уже спустя несколько оборотов барабана.
• Проводить транспортировку в дополнительно утеплённом транспорте, тщательно защищать места, где происходит погрузка и выгрузка смеси, от порывов ветра, а также утеплять средства подачи смеси.
• Удалить снег и лёд с опалубки и арматуры, а арматуру прогреть.
• Провести бетонирование без задержек.

Метод «термоса»

В технологическом плане для осуществления данного метода необходимо заливать нагретую смесь в опалубку, которую перед этим утеплили. Смесь набирает прочностные характеристики за счёт изначального содержания тепловой энергии и её выделения в период гидратации.

Наибольшую эффективность метод получает при наличии в смеси антифризных модификаторов.

Также существует метод «горячего термоса», когда разогретую до 60-80 градусов смесь уплотняют в разогретом состоянии и держат в «термосе» или дополнительно подогревают.

Способы искусственного нагревания и подогревания бетона

В ситуациях, когда метод «термоса» слабо эффективен, применяется иной способ, когда до момента получения бетоном необходимых прочностных характеристик для смеси создаётся и поддерживается максимально возможная температура.




Для этого можно применить несколько способов:

• Использование тепла, выделяемого смесью в момент пропускания через неё электричества. Применяются пластинчатые, струнные, полосовые и стержневые электроды. Большей эффективностью обладают электроды первого типа, производимые из кровельной стали. Их крепят на опалубки, напрямую касающиеся смеси, и происходит подключение к фазам.
• Контактный, или кондуктивный, нагрев применяет тепло, которое выделяет проводник в период прохождения электротока. И от поверхности тепло переходит ко всей смеси.
• Инфракрасный нагрев основывается на возможности инфракрасных лучей в момент их поглощения телом становиться тепловой энергией. Теплота поступает моментально без дополнительных переносчиков. Создание инфракрасных волн осуществляется кварцевыми и трубчатыми металлическими излучателями.
• Индукционный способ нагрева использует теплоту, выделяемую стальными опалубками или же арматурными деталями и изделиями, находящимися в электромагнитном поле индукционной катушки. Данный способ необходим для обогрева ранее созданных конструкций в любых условиях и температурных режимах.

Следование описанным советам при осуществлении бетонирования в зимнее время даст возможность исключить снижение прочности у конструкций из бетона и железобетона, созданных в условиях низких температур.




Бетонирование зимой, добавки в бетон, прогрев опалубки

Статья посвящена особенностям проведения работ по бетонированию строительных конструкций при отрицательных температурах. Особое внимание уделено причинам образования дефектов в бетоне в зимний период. Описаны не только типичные ошибки, возникающие при строительстве, но и особенности подбора состава бетонной смеси для зимнего бетонирования. В заключение предложен способ обеспечения надежной гидроизоляции строительных конструкций в зимний период без использования традиционных материалов.

Строительный сезон в России — это относительно короткий период времени, который, как правило, начинается с наступлением весны, когда суточная температура окружающего воздуха не опускается ниже +5 °С и заканчивается поздней осенью, с наступлением холодов. Но будет ошибочно утверждать, что с наступлением холодов строительные работы полностью замирают. Речь идет только о снижении интенсивности строительства, да и современные технологии позволяют возводить здания и сооружения в том числе и при отрицательных температурах.

Однако строительство в зимний период (см. рис. 1) — это весьма ответственное мероприятие, связанное с множеством подводных камней и требующее профессионального подхода. В данной статье мы постарались обобщить опыт уральских строителей, связанный с бетонированием строительных конструкций в зимний период, и заострить внимание читателя на некоторых особенностях, возникающих при наступлении холодов.

Рис. 1 — Строительство в зимний период

Особое внимание при зимнем бетонировании следует уделять подбору состава бетонной смеси. Добавки для бетона существенно расширяют диапазон температур применения бетонных смесей. При зимних работах противоморозные добавки просто необходимы, так как они позволяют вести бетонирование в условиях отрицательных температур. При этом противоморозные добавки следует подбирать с учетом климатических условий конкретного региона. Особое внимание следует уделять ранней прочности, чем она выше, тем лучше в условиях низких температур. Состав противоморозных добавок не должен вызывать коррозию арматуры в бетоне.

Например, хлориды натрия или кальция — отличные противоморозные добавки, но приводят к коррозии арматуры в бетоне (см. рис. 2), а следовательно, их применение в железобетонных конструкциях ограничено.

Рис. 2 — Коррозия арматуры в бетоне

Но не стоит переоценивать роль противоморозных добавок. Многие ошибочно полагают, что их применение полностью избавит от проблем, связанных с отрицательными температурами, и бетон наберет требуемую прочность. Однако при снижении температуры окружающей среды ниже +20 °С процессы гидратации цемента замедляются. Так, при температуре +20 °С бетону требуется 7 суток для набора 70 % проектной прочности, а при понижении температуры до +5 °С около месяца (см. табл. 3). А при отрицательных температурах вообще происходит остановка практически всех реакций гидратации портландцемента в бетоне, несмотря на применение противоморозных добавок. Таким образом, помимо применения противоморозных добавок, которые снижают температуру замерзания воды, необходимо обеспечить правильный уход за конструкциями после их бетонирования.

Табл. 3 — Зависимость динамики набора прочности от температуры окружающей среды


При прогреве строительных конструкций в зимний период особое внимание следует уделять расчету необходимой нагрузки на сеть и наличию требуемого количества трансформаторов с учетом аварийного выхода из строя некоторых из них. При отсутствии приборов автоматического регулирования температуры бетонной смеси при твердении, обслуживающему персоналу приходится постоянно подключать и отключать электроды, что вкупе с тяжелыми условиями труда может привести к ошибкам, а в итоге к перегреву или промораживанию бетона (см. рис. 5–6).


Рис. 4 — Электропрогрев в зимний период


Рис. 5 — Трещина, образовавшаяся при перегреве бетона


Рис. 6 — Промороженный участок бетона

Помимо чисто технических ошибок, все еще приходится сталкиваться с банальным разгильдяйством. Например, к нам обратилась одна из строительных организаций г. Екатеринбурга за помощью. Проблема такая: лестничный марш был проморожен. Оказалось, что электрик, который должен был подключить прогрев и все проверить, не вышел на работу по причине алкогольного опьянения. Естественно, в том случае, если бетон полностью проморожен, его необходимо вырубать и проводить работы по бетонированию заново. Но в некоторых случаях, когда дефекты носят локальный характер, демонтажа конструкции можно избежать, используя специальные ремонтные смеси «Скрепа».

Часто в зимний период снег попадает в опалубку (см. рис. 7) перед бетонированием, а про чистку опалубки от снега никто и не вспоминает! Да и как извлечь снег из густо армированных конструкций? Все равно что‐то остается. Как результат, имеем на поверхности бетона раковины, участки с недостаточной прочностью, т. к. при укладке бетонной смеси снег растаял и появилось дополнительное количество воды, которое локально изменило водоцементное отношение именно на этом участке.




Рис. 7 — Снег в опалубке


Еще одной распространенной причиной замерзания бетона является длительное бетонирование в зимний период. Дело в том, что, по правилам электробезопасности, прогрев нельзя включать до окончания работ по бетонированию, однако конструкции бывают различные, и работы по бетонированию могут продолжаться до 10 часов. Естественно, за это время бетон остывает и может быть заморожен. Как правило, замерзает именно верхний слой бетона на тех участках, с которых начиналось бетонирование. Толщина промерзания составляет при этом от 3 до 5 см.

К образованию трещин может привести и резкое остывание конструкций при их распалубке после прогрева. Для исключения резкого перепада температур конструкции необходимо сначала постепенно остудить до температуры окружающего воздуха, а затем распалубливать.

Заканчивая разговор об ошибках при бетонировании в зимний период, следует отметить, что многие строители Урала стараются перенести работы по бетонированию конструкций, если температура воздуха ниже −15 °С. Хотя в нормативной документации отсутствуют прямые ограничения по температуре бетонирования. Есть ограничения, например, по температуре использования строительных кранов, однако именно по бетонированию ограничения отсутствуют, главное, чтобы бетон набрал требуемую прочность. Но практика показывает: если температура окружающего воздуха ниже −15 °С, на выходе строители имеют множество дефектов, которые нам приходится устранять, и не обязательно зимой. Дефекты могут быть обнаружены уже весной, когда тает снег и через бетон вода проходит внутрь конструкций.

Отдельная тема — это ремонт бетона в зимний период. На рынке существует множество производителей, заявляющих, что их материалы работают при отрицательных температурах. Когда начинаешь разбираться, наталкиваешься на различные звездочки и ограничения: прогрейте бетон, используйте теплую воду, устраивайте тепляки и грейте ремонтный состав после нанесения еще три дня. По сути, обычные ремонтные составы выдают за материалы, работающие при отрицательных температурах. При проверке прочности таких составов оказывается, что они вовсе не твердеют, а просто замерзают на поверхности бетона. Настоящий зимний ремонтный состав должен набирать заявленную прочность даже при отрицательных температурах. И такой ремонтный состав уже проходит последнюю стадию натурных испытаний и готовится к выпуску на Заводе гидроизоляционных материалов «Пенетрон».

Еще один интересный вопрос, требующий отдельного обсуждения, — это применима ли проникающая гидроизоляция в зимний период? Начнем с того, что в России на проникающую гидроизоляцию существует ГОСТ Р 56703‐2015, в котором сформулированы основные требования к гидроизоляционным проникающим капиллярным смесям.

Как правило, проникающая гидроизоляция состоит из портландцемента, кварцевого песка определенной гранулометрии и активных химических компонентов. После нанесения на влажную поверхность бетона химически активные компоненты, растворяясь в воде, проникают по порам и капиллярам в структуру бетона и вступают в реакцию с ионными комплексами кальция и алюминия с образованием нерастворимых в воде кристаллов, которые заполняют поры, капилляры и микротрещины бетона.

Таким образом, основным условием проникновения химически активных компонентов внутрь бетона является наличие в порах и капиллярах воды. Естественно, что бетон при −30 °С просто невозможно увлажнить. Не стоит забывать и о термодинамике химических реакций между химически активными компонентами проникающей гидроизоляции и продуктами гидратации портландцемента в бетоне. Эти реакции также протекают при температурах выше 0 °С. Поэтому проникающую гидроизоляцию следует использовать только при положительных температурах.

Проблема гидроизоляции конструкций в зимний период является весьма актуальной и требует нетрадиционного решения. Одним из таких решений является повышение проектной марки бетона по водонепроницаемости за счет использования гидроизоляционной добавки «Пенетрон Адмикс». В случае использования гидроизоляционной добавки, как и в случае гидроизоляционной проникающей смеси «Пенетрон», сам бетон становится водонепроницаемым. Химически активные компоненты при этом равномерно распределяются по бетонной смеси и направленно влияют на формирование микроструктуры цементного камня в бетоне, делая ее более плотной и водонепроницаемой.

Согласно п. 5.8.1 СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» Актуализированная редакция СНиП 3.03.01.87 возможна полная отмена дополнительной гидроизоляции при использовании бетонов с водонепроницаемостью до W16–W20. О том же говорит свод правил по проектированию СП 52 103‐2007 «Железобетонные монолитные конструкции», где в п. 7.14 записано, что допустимо отсутствие оклеечной гидроизоляции для фундаментных плит и наружных стен подземных этажей при использовании бетонов с маркой по водонепроницаемости W12–W16.




Рис. 8 — Введение добавки «Пенетрон Адмикс» в автобетоновоз в зимний период


Обеспечить марку бетона по водонепроницаемости W16–W20 возможно, используя добавку «Пенетрон Адмикс». Кроме того, бетон с добавкой отличается повышенной морозостойкостью, прочностью, водонепроницаемостью и химической стойкостью. Важно и то, что добавка «Пенетрон Адмикс» совместима с любыми другими добавками, в том числе противоморозными. Добавка может вводиться в бетонную смесь как непосредственно на объекте, так и на бетонном узле. При этом температура применения ограничивается лишь температурой производства работ по бетонированию.

Заливка бетона зимой и летом: есть ли разница?

Одним из наиболее важных аспектов набора прочности бетона и обеспечения целостности завершенной конструкции является температура заливки бетона на ранних стадиях строительства. Нам не всегда везет на идеальные условия для заливки и твердения бетона. Если температура постоянно 60 °F  (15 °C ), вполне вероятно, что у вас не возникнет проблем, но что произойдет, если вы столкнетесь с более экстремальными погодными условиями? В этом блоге мы углубимся в то, что необходимо при заливке бетона зимой и при заливке бетона летом, а также важность контроля температуры.

Заливка бетона зимой  

Согласно ACI 306: Руководство по бетонированию в холодную погоду, «холодная погода» определяется как три или более последовательных дня низких температур, в частности, температура наружного воздуха ниже 40°F (4°C) и температура воздуха ниже 50°F (10°C) в течение более чем 12-часового периода.

Вода, присутствующая в бетоне, заставляет его затвердевать в результате химического процесса, называемого гидратацией. Во время этого процесса химические вещества в бетоне реагируют с водой, чтобы связать смесь.

Проблема холодной погоды заключается в том, что она замедляет этот процесс или полностью останавливает его, отрицательно влияя на прирост прочности бетона.

Кроме того, для бетона очень важно затвердеть до того, как он подвергнется воздействию низких температур. Если свежий бетон подвергается воздействию отрицательных температур, вода в бетоне может замерзнуть, что приведет к его растрескиванию и значительному снижению долговечности бетона.

Итак, как обеспечить, чтобы бетон приобретал соответствующую прочность и долговечность зимой? Один из способов сделать это — избегать заливки бетона на промерзшую землю. Неравномерное схватывание произойдет, когда земля оттает, что вызовет растрескивание. Если земля замерзла, используйте обогреватели, чтобы оттаять ее перед заливкой бетона. Температура земли должна быть как можно ближе к температуре бетона.

Кроме того, если вам нужно повысить температуру заливки бетона, вы можете сделать несколько вещей. Вот несколько простых способов:

• Храните бетон в сухом и отапливаемом помещении, пока он не будет готов к использованию.
• Покройте бетон защитным покрытием.
• Добавить горячую воду в бетонную смесь.
• Добавьте в смесь еще цемента.

Для получения дополнительной информации посетите наш блог: 7 распространенных ошибок при бетонировании в холодную погоду!

Заливка бетона летом  

Хотя заливка бетона летом при высоких температурах требует иного набора соображений, чем заливка зимой, если вы не будете тщательно следить за температурой бетона, летняя жара также может привести к снижению прочность бетона. Кроме того, холодная погода задерживает схватывание бетона, а жаркая погода ускоряет его из-за повышенного испарения воды.

При заливке бетона летом могут возникнуть следующие проблемы: 

• Термическое растрескивание из-за разницы температур (разница между температурой сердцевины и внешней температуры массивного бетонного элемента).
• Более высокие температуры приводят к более высокой начальной прочности, что отрицательно сказывается на долговечности.
• Бетон может не увлажняться должным образом из-за отсутствия воды, что может привести к потере прочности и растрескиванию.
• Повышенная скорость схватывания, что приводит к большим трудностям при транспортировке, уплотнении и отделке, а также к большему риску образования холодных швов.
• Повышенная склонность к пластической усадке.
• Повышенная сложность управления содержанием увлеченного воздуха.

В соответствии с ACI 301-16 «Технические условия для конструкционного бетона» и ACI 305.1-14 «Технические условия для бетонирования в жаркую погоду» максимальная температура бетона должна быть 95°F (35°C) во время разгрузки.

Вот несколько полезных советов по защите целостности и прочности вашего бетона в жаркие летние месяцы:

• Старайтесь работать рано утром или вечером, чтобы избежать пиковых температур.
• Используйте лед или жидкий азот как часть водной смеси для бетона, чтобы охладить слишком горячий бетон.
• Используйте солнцезащитные козырьки или ветрозащитные экраны, чтобы смягчить возможные суровые условия
• Используйте прохладную воду для увлажнения боковых опалубок плит или стен.
• Держите на месте замедлитель испарения на случай повышения температуры, из-за которого вода начнет быстро испаряться.
• Распылите холодную воду на поверхность перед заливкой и на поверхность после заливки.
• Предварительное охлаждение крупных заполнителей (рассыпание).

Прочтите наш блог о том, как сохранить бетон прохладным летом, чтобы узнать больше советов!

Важность мониторинга температуры бетона  

При заливке бетона зимой или летом необходимо учитывать множество факторов. Чтобы оптимизировать прочность и долговечность бетона, рабочие на стройплощадках должны собирать соответствующие данные, которые они могут использовать для определения следующего плана действий.

Использование передового беспроводного датчика, такого как SmartRock, позволяет инженерам, подрядчикам и руководителям проектов постоянно и точно контролировать температуру бетона на ранних этапах строительства. Благодаря мощному двойному мониторингу температуры SmartRock вы почти сразу узнаете, является ли температура вашего бетона слишком низкой или слишком высокой, и сможете обеспечить его правильное отверждение.

Предоставляя точные данные в режиме реального времени в мобильное приложение каждые 15 минут, SmartRock устраняет любые догадки, оптимизируя сроки и бюджеты проектов.

Узнайте больше о SmartRock здесь!

**Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован в октябре 2020 г. и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

Использование ускорителей и горячей воды для защиты и отверждения бетона в холодную погоду — Folsom

Использование ускорителей и горячей воды для защиты и отверждения бетона в холодную погоду — Folsom | Готовая смесь

//Страница инструментов: раздел расчета вертикальных вкладок //Страница инструментов: Результат

Во многих случаях бетонные проекты не могут ждать более умеренных температур перед началом строительства. Для тех, кто работает с бетоном в холодные месяцы, надлежащее выполнение бетонирования в холодную погоду имеет важное значение. Бетонирование в холодную погоду происходит, когда бетон размещается в месте, где температура может упасть ниже 40 градусов по Фаренгейту. Необходимо предпринять определенные шаги для защиты от раннего замерзания и термического растрескивания. Тем не менее, низкотемпературный бетон, который был защищен от воздействия холодной погоды и надлежащим образом выдержан, приведет к получению очень прочного бетона с более высоким пределом прочности. Ускоряющая добавка и горячая вода являются рекомендуемой комбинацией, позволяющей бетону схватываться в разумные сроки, сохраняя при этом внутреннюю температуру на заданном уровне.

Преимущества использования горячей воды:

В холодную погоду температуру замеса бетона следует контролировать, используя при необходимости горячую воду, чтобы при укладке бетона его температура не была слишком низкой для данных условий и области применения. Горячая вода может быть добавлена ​​на заводе во время дозирования. По данным Американского института бетона (ACI), чем массивнее заливаемый бетонный участок, тем медленнее он теряет тепло; поэтому рекомендуется более низкая минимальная температура укладки по мере увеличения размеров бетонных секций. В секции 12 дюймов или менее минимальная рекомендуемая температура бетона составляет 55 F (13°C). При температуре воздуха выше 30 F (-1 C) рекомендуется, чтобы температура бетона была не менее 60 F (16 C).

В Folsom Ready Mix у нас есть промышленные водонагреватели, которые могут довести температуру воды до 160 градусов по Фаренгейту, нагревая все ингредиенты в бетонной смеси. Бетон при температуре 70 градусов по Фаренгейту имеет приблизительное время схватывания 5 часов, что составляет половину времени схватывания бетона при 50 градусах по Фаренгейту.
Горячая вода позволяет повысить температуру бетона, что соответствует сокращению начального времени схватывания. Это также поддерживает температуру бетона на уровне или выше рекомендуемой температуры укладки, снижая при этом риск преждевременного промерзания.

Преимущества использования ускорителя:

«Ускоритель добавляется в бетон для ускорения гидратации (процесс, при котором цемент и вода реагируют на затвердевание). В зависимости от температуры время схватывания может быть сокращено на несколько часов или даже вдвое. При принятии решения о работе с ускорителем следует помнить два основных момента: 1) именно температура бетона, а не температура окружающей среды определяет эффективность ускорителя, и 2) ускоритель имеет тенденцию быстро терять эффективность при температуре бетона 50 градусов по Фаренгейту. , Таким образом, добавление горячей воды в тандеме с добавкой-ускорителем действительно дает выигрышную комбинацию, которая защищает бетон […]»

Folsom Ready Mix использует AC 534 в качестве добавки к товарному бетону для сокращения времени схватывания бетона и увеличения прочности в начале старения. AC 534 представляет собой готовую к использованию жидкую добавку, не содержащую хлорида кальция и соответствующую требованиям ASTM C 494/C 494 M. AC 534 можно использовать в различных дозировках для различных температур и времени схватывания, что позволяет подрядчикам прогнозировать оптимальные время отделки поверхности и удаления формы.

Использование ускоряющей добавки позволяет ускорить строительство бетона, сокращая начальное время схватывания и снижая трудозатраты. Это также уменьшает или устраняет необходимость нагревания и защиты в холодную погоду, одновременно увеличивая раннюю прочность.

Комбинация горячей воды и ускорителя:
Бетон должен набрать прочность 500 фунтов на квадратный дюйм, чтобы он мог самостоятельно выдерживать холод. Используя горячую воду и ускоритель, мы можем изменить смесь, чтобы она схватывалась быстрее, защищая бетон от холода, пока он не достигнет прочности 500 фунтов на квадратный дюйм.

Эта комбинация позволяет рабочим укладывать бетон при отрицательных температурах, где нормальная работа была бы затруднена. Это также гарантирует, что бетон, уложенный в холодную погоду, достигнет необходимой прочности для безопасного и своевременного снятия опалубки.