Строительные работы при пониженных температурах

При проведении строительных работ широко применяются бетонные смеси и цементно-песчаные растворы как строительный материал и как раствор для кладки кирпича или камня.

Особенностью всех растворов на основе цемента является необходимость проводить работы при температуре воздуха 18–22°С и в условиях высокой влажности. Причем, эти условия должны соблюдаться, по меньшей мере, несколько дней, пока раствор не наберет критическую прочность.

Важно!

Критическая прочность — это прочность, при которой бетонные и цементные растворы уже могут выдерживать неблагоприятные условия без снижения качества изделий. Она определяется проектной документацией и обычно составляет 30–50% от расчетной прочности.

Почему бетону требуются особые условия твердения

Все дело в том, что основной компонент бетона — цемент — является вяжущим водного твердения. Это значит, что химические соединения, входящие в его состав, вступают в реакции гидратации с образованием новых прочных кристаллических соединений. При этом некоторые из них вступают в реакции сразу же другие — позже. Всего процесс набора прочности бетона продолжается четыре недели.

Как известно, вода при отрицательные температурах замерзает, а значит, реакции гидратации прекращаются. Но даже при температуре воздуха ниже оптимальных 18–22°С процессы набора прочности замедляются. В таблице показана зависимость скорости набора прочности от температуры.

Это не единственная проблема. При промерзании бетонная смесь расширяется, что приводит к росту внутреннего давления. Если изделие содержит металлическую арматуру, то вокруг последней будут нарастать кристаллы льда, что ослабит ее сцепление с бетоном.

После оттаивания набор прочности бетона продолжится, но его качество будет сниженным.

Проводят ли бетонные работы при низких температурах

Конечно, в идеале нужно проводить бетонные и кладочные работы при оптимальной температуре воздуха и обеспечить таковую также в течение 4–6 дней, которые требуются для достижения критической прочности.

В реальном мире, к примеру, в России на большинстве территорий это означало бы простои по полгода и более.

Допустить такую ситуацию невозможно.

Более того, зимнее бетонирование имеет и свои плюсы:

1. зимой дешевеют многие строительные материалы, и строить становится выгодно;
2. если дороги к строительной площадке грунтовые, подъезд тяжелой строительной техники становится более удобным (и вообще возможным в некоторых случаях), когда грунт замерзает;
3. на слабых грунтах строительство зимой — это иногда единственная возможность строить вообще.

Для проведения зимних строительных работ были разработаны различные мероприятия, которые позволяют зимой бетонировать так же качественно, как и летом.

Важно!

СП 70.13330 определяет зимнее бетонирование как бетонные работы при среднесуточных температурах ниже 5°С либо при минимальных суточных температурах ниже 0°С.

Какие задачи ставит зимнее бетонирование

Основные задачи, которые стоят перед строителями зимой, следующие:

1. не допустить замерзания бетонной смеси при ее транспортировке, укладке, уплотнении;
2. обеспечить благоприятные тепло-влажностные условия для достижения критической прочности.

Какие пути существуют для предотвращения замерзания бетона

Есть два основных направления в зимнем бетонировании — холодный и теплый бетон.

Теплым бетоном называют бетонирование с применением специальных мероприятий, направленных на сохранение тепла либо на прогрев бетона или обогрев окружающего воздуха. Все эти способы связаны с применением специального дорогостоящего оборудования, некоторые из них — с затратами электроэнергии, что удорожает изделие.

Холодным бетоном называют бетон, который получен без применения сохраняющих тепло или обогревающих мероприятий, путем изменения состава бетонной смеси. В этом случае используются противоморозные и ускоряющие добавки.

Каталог продукции CEMMIX

CemStone 5л

Комплексная добавка для кладочных и строительных растворов.

Каталог продукции CEMMIX

CemBase 5л

Cпециализированная высокоэффективная добавка для фундамента.

Каталог продукции CEMMIX

CemFix 5л

CemFix суперпластификатор. Ускоритель твердения.

Важно!

Противоморозные и ускоряющие набор прочности добавки применяют также и для теплого бетона. В этом случае можно сократить время применения обогревающих и прогревающих мероприятий, сэкономить электроэнергию, повысить оборачиваемость оборудования. Выбор оптимального решения зависит от проекта и от конкретных условий (наличие оборудования, тип конструкции, наличие или отсутствие металлической арматуры), а также от экономической целесообразности.

Теплый бетон

Прежде чем перейти к добавкам для холодного бетонирования, рассмотрим вкратце мероприятия, которые применяются для теплого бетона.

В этом случае бетон надо довезти до строительной площадки, уложить в опалубку, не допустив замерзания, а затем обеспечить подходящую температуру твердения.

По прибытии на строительную площадку, отгружаемая бетонная смесь должна иметь температуру не ниже +5°С. Поскольку в процессе транспортировки она будет постепенно остывать (а скорость остывания зависит от окружающей температуры воздуха), ее изначально замешивают на подогретой воде и подогретых заполнителях. Воду при этом прогревают до температуры не выше 70°С, а цемент во избежание заваривания не прогревают.

График показывает, как происходит остывание бетонной смеси при транспортировке.

Если предполагается, что транспортировка будет продолжительной, и смесь успеет остыть, при замесе в ее состав вводят противоморозные добавки.

Укладывают бетон в прогретую горячим воздухом опалубку.

Далее могут применяться следующие мероприятия:

1. метод термоса;
2. обогрев (тепляки);
3. прогрев бетона.

Метод термоса

Как известно, реакции гидратации носят экзотермический характер, то есть, протекают с выделением тепла. Если конструкция массивная, не имеет тонких стенок или больших по площади поверхностей охлаждения, то выделяющегося тепла будет достаточно, чтобы бетон не замерз до набора критический прочности. Нужно просто это тепло сохранить.

Для этого применяют укрывание уложенного бетона теплоизолирующими материалами (пленками, досками, матами, пенопластом, рулонными материалами). Чтобы повысить скорость набора критической прочности, применяют также добавки, ускоряющие набор прочности бетона.

Важно!

Температуру внутри бетона тщательно контролируют, чтобы избежать температурного градиента.

Метод термоса экономичен, но подходит далеко не в любом случае.

Тепляки

Тепляками называют специальные шатры, которые возводят над уложенным бетоном. Внутри устанавливают тепловые пушки, которые позволяют поддерживать температуру воздуха выше +5°С.

Недостатками метода является необходимость иметь специальное оборудование, а также расход электроэнергии. Применение ускорителей твердения и противоморозных добавок позволяет сократить время обогрева и сэкономить электроэнергию.

Прогрев бетона

Для поддержания необходимой для твердения температуры применяются различные методы непосредственного прогрева бетона:

1. электродный;
2. кондуктивный;
3. инфракрасный;
4. индукционный.

Также применяются специальные электрические маты.

Все эти методы считаются технически сложными, требуют наличия дорогостоящего оборудования и расхода электроэнергии. Введение в состав бетонной смеси ускоряющих твердение и противоморозных добавок позволяет сократить время прогрева и сэкономить средства.

Холодный бетон

Методы бетонных работ в зимний период используются уже достаточно давно.

Прежде всего, применяют цемент не ниже марки ЦЕМ I 32,5Н (М400).

В состав бетонной смеси вносят специальные добавки.

Давняя история применения электролитов, натриевых и калиевых солей. Принцип их действия заключается в том, чтобы снизить температуру замерзания воды в бетонной смеси. Но они уместны далеко не всегда:

1. соли натрия вызывают коррозию металлической арматуры, поэтому их нельзя применять в армированных конструкциях;
2. соли-электролиты могут вызывать появление высолов;
3. высокощелочные и некоторые другие типы портландцементов не применяют совместно с электролитами;
4. натриевые и калийные соли не совместимы с заполнителем потенциально реакционно-способных пород.

Кроме того, они эффективны при температуре воздуха не ниже минус 10°С.

Таким образом, применение солей возможно лишь после тщательной проверки их пригодности и совместимости с другими материалами в каждом конкретном случае.

Современные противоморозные добавки не имеют этих недостатков. Они не только более эффективны и позволяют без проблем бетонировать даже при очень низких температурах, но и имеют комплексное воздействие на бетон.

Каталог продукции CEMMIX

CemFrio 5л

Противоморозная высокоэффективная комплексная добавка для бетонных и растворных смесей

Каталог продукции CEMMIX

HotIce 10л

Противоморозная комплексная добавка для бетонных и растворных смесей

Рассмотрим противоморозные добавки Cemmix — CemFrio и HotIce. Это комплексные добавки, которые сочетают свойства пластификатора, ускорителя твердения и противоморозной добавки. Также они имеют следующие преимущества:

1. позволяют вести бетонные работы до температуры минус 20°С, не применяя обогревающие мероприятия;
2. совместимы с любыми цементами, с любыми добавками;
3. не наносят вред арматуре;
4. повышают удобоукладываемость бетонной смеси, позволяют получить более плотный бетон (а значит, более прочный, водонепроницаемый, морозостойкий);
5. повышают прочность бетона за счет более полной реакции гидратации (как минимум, на 10%);
6. улучшают сцепляемость с арматурой;
7. позволяют ускорить набор критическй прочности бетона;
8. безопасны для человека и окружающей среды.

Также необходимо отметить, что применение добавок CemFrio и HotIce позволяет экономить цемент и уменьшать количество воды в замесе на 10–15%, а значит, оно экономически целесообразно.

К примеру, стоимость CemFrio в розничной торговле составляет около 75 руб. за литр. При использовании добавки можно экономить цемент в замесе. Экономический эффект при изготовлении тысячи кубов бетона класса В25 в этом случае составит 130 тысяч рублей.

Каталог продукции CEMMIX

CemBase 5л

Cпециализированная высокоэффективная добавка для фундамента.

Каталог продукции CEMMIX

CemFrio 5л

Противоморозная высокоэффективная комплексная добавка для бетонных и растворных смесей

Каталог продукции CEMMIX

HotIce 10л

Противоморозная комплексная добавка для бетонных и растворных смесей

Важно!

При зимнем бетонировании применяют также добавки ускорители твердения.

Советуем изучить: Для ускорения набора прочности

Противоморозные добавки своими руками: можно ли и нужно ли?

Давайте рассмотрим такой вопрос, как «самодельные» противоморозные добавки. Вообще, при ведении бетонных и кладочных работ своими руками, домашние умельцы стараются не планировать стройку в холодное время года. Но не всегда это возможно; иногда выгоды зимнего бетонирования перевешивают.

В этом случае применяют добавление обычной поваренной соли (хлорида натрия) или электролитов, а также моющих средств (в качестве пластификатора).

Безусловно, какой-то эффект получить при этом возможно.

Однако возникает несколько проблем:

1. сложно выбрать правильную дозировку добавок;
2. невозможно предсказать, как поведут себя добавки, ведь, к примеру, моющие средства содержат не только ПАВ, но и другие ингредиенты;
3. армированные конструкции не совместимы с применением хлорида натрия;
4. есть риск получения высолов на готовом изделии.

В общем, сложных моментов много, результат не гарантирован, а экономического эффекта нет, поскольку готовые противоморозные добавки недороги и доступны для приобретения. Кроме того, применяя готовые добавки, можно еще и сэкономить на цементе.

Современные строители могут вести бетонные и кладочные работы даже в морозы и получать прочные конструкции, если применяют противоморозные добавки CemFrio и HotIce. Приобрести добавки можно оптом, в розницу и онлайн.