При какой температуре можно заливать фундамент

Процесс набора прочности бетонных конструкций

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.

Установка забора в зимнее время

Главным условием правильной заливки бетона при отрицательных температурах является сохранение теплоты, достаточной для обеспечения набора прочности. Популярные способы укладки строительных растворов зимой:

• Предварительный прогрев изготавливаемой смеси;
• Устройство надежной теплоизоляции и уход за раствором;
• Электроподогрев залитого в опалубку бетона;
• Добавка специальных присадок, снижающих температуру замерзания воды и ускоряющих затвердевание.

Таким образом, бетонировать на улице зимой можно без потери показателей прочности, но для этого нужно придерживаться выбранных методик. По затратам использование тепловых пушек является самым нерентабельным вариантом, наиболее дешевой методикой является добавка присадок. Электроподогрев и устройство теплоизоляции представляют собой промежуточные варианты.

Чтобы залить бетон в минусовую температуру, компоненты подогревают. Наполнители нагреваются до 55-60⁰С, а воду подают в раствор при 90⁰С. Цемент перед добавлением разогревается до комнатных температур, иначе он теряет скрепляющие свойства. Перед укладкой температура раствора не должна быть ниже 35⁰С.

При перемешивании требуется использовать бетономешалку, в которую подается сначала нагретая вода, затем наполнители, и только потом цемент. При заливке такой смеси, тепловой энергии монолита хватает, чтобы набрать критическую прочность, с учетом того, что при гидратации цемента выделяется дополнительное тепло.

При очень низких температурах нагретая смесь требует дополнительного утепления или подогрева. Экономически более целесообразно утепление, при помощи недорогих теплоизолирующих материалов, не требующих дополнительных источников энергии. На бетонированной поверхности выстилают сено или солому, используют старые тряпки, торф, пленку или теплоизолирующие покрывала. Иногда устраиваются так называемые «тепляки» схожие с теплицами.

Если бетонировать при температурах ниже -5⁰С, потребуется дополнительный подогрев. Для этого используются следующие технологии:

• Обогрев тепловыми пушками или печами под тепляками. Это затратный метод, требующий постоянного дополнительного увлажнения. Подходит для площадок, к которым не проведено электричество.
• Применение термоматов, работающих от электричества. Они выкладываются на поверхность залитого бетона и подключаются к источнику тока. Требуют большой объем электроэнергии.
  Инфракрасные излучатели устанавливаются над залитой поверхностью или вокруг опалубки, интенсивность и направление нагрева регулируется отражателями. Подходит для вертикальных и малодоступных конструкций.
• Для прогрева бетонированной площади применяют специальные кабеля или электроды, по которым пропускают электрический ток. Методика удобна при использовании, но требует больших объемов электроэнергии. Установка системы электродов требует больше затрат, поскольку при высыхании сопротивление раствора, который сам является проводником, возрастает.

Введение добавок

Улучшение характеристик раствора специальными присадками, это самый удобный и экономный метод заливки раствора зимой. Применяя его совместно с обогревом, можно ускорить выполнение работ и повысить качество бетона. Различают два основных типа присадок для заливки бетоного раствора зимой:

1. Составы, уменьшающие температуру замерзания воды. Раствор застывает довольно долго, но вода не кристаллизуется, поэтому качество бетона не страдает. Для ускорения реакции требуют теплоизоляции. В этом качестве используют соли кальция или натрия и поташ, которые препятствуют кристаллизации воды.
2. Добавки, увеличивающие скорость затвердевания раствора. Сокращают время, необходимо для набирания бетоном критичной прочности, поэтому вода в прогретой смеси не успевает кристаллизоваться. Применяется нитрит-нитрат кальция, тот же поташ, соли кальция в смеси с мочевиной.

Количество присадок зависит от температурного диапазона, в котором будет производиться заливка бетонной конструкции. От -5 до -10⁰С добавляют до 5-8% от массы цемента. Со снижением температуры до -15⁰С концентрацию увеличивают до 10% по массе от добавленного цемента, а до -25⁰С нужно добавлять не менее 15% добавок.

Главная проблема работ зимой — низкая температура, приводящая к замерзанию воды, промерзанию грунта и изменению свойств бетона (естественно, помимо неудобства работы при холоде). Монтаж непосредственно заборных щитов мало чем отличается от процесса в теплое время года, а вот надежная установка столбов для забора усложняется.

При низких температурах (ниже 5ºС) нельзя применять обычный цементно-песчаный раствор в связи с тем, что практически прекращается процесс гидратации цемента (отвердения с набором прочности), а вода в растворе просто замерзает. Монолитная структура бетона не формируется.

Использовать замерший грунт в качестве материала для засыпания лунок становится проблематичным из-за невозможности его уплотнения.

В то же время зимний период имеет некоторое преимущество: при бурении лунки можно определить истинную глубину промерзания грунта, а сам грунт не осыпается.

Но самое главное — при установке столбов для забора в зимний грунт следует прогнозировать их поведение весной при оттаивании почвы, иначе они просто упадут.

• сварочный аппарат;
• болгарка;
• электродрель;
• мотобур;
• кувалда;
• шлифовальная машина;
• лопата;
• молоток;
• отвертка;
• плоскогубцы;
• уровень;
• отвес;
• рулетка.

Строительство забора своими руками в зимних условиях можно проиллюстрировать на примере достаточно распространенного ограждения из профнастила с металлическими столбами. Такое строительство производится в следующем порядке.

Первый этап — подготовительный. Участок монтажа сооружения тщательно очищается от снега и разравнивается; с помощью колышков (стержней) производится разметка мест установки столбов, между которыми натягивается шнур для фиксации направления забора. Расстояние между опорами устанавливается порядка 2,5 м.

Следующий этап — установка столбов для забора. В отмеченных местах производится бурение лунок глубиной, превышающей глубину промерзания грунта на 20-30 см (обычно глубина лунки достигает 130-150 см). Для бурения в промерзшем грунте придется привлечь специальную технику или хотя бы мотобур.

Стандартные трубы имеют размер 60х60 мм и длину 3 и 4 м. В пробуренную лунку засыпается песок слоем порядка 10 см; затем вертикально устанавливается труба и засыпается первая порция щебня и гравия для создания слоя порядка 50 см. При условии жесткой фиксации вертикального положения трубы производится трамбовка щебня с помощью металлических стержней. Затем засыпается следующая партия бута и проводится новая трамбовка.

Третий этап — монтаж пролетов и других элементов забора. Этот этап мало отличается от летнего строительства. Вначале к столбам крепятся горизонтальные лаги (по 2-3 на пролет в зависимости от высоты забора). К лагам с помощью саморезов крепятся листы профнастила. Сверху столбов необходимо установить элементы, герметизирующие внутреннюю полость трубы.

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.

Бетон представляет собой смесь из наполнителей – песка и щебня, скрепленных между собой застывшим цементным молочком. При реакции с водой происходит его гидратация, затем он затвердевает с одновременным испарением воды. Критическая прочность при нормальной температуре набирается в течение одних или полутора суток, в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Оптимальной для протекания реакции является температура около 20⁰С, раствор набирает расчетную прочность в течение 28 суток. Чтобы в первые дни вода не улетучивалась слишком быстро, бетон покрывают гидроизоляцией.

При 5⁰С застывание состава замедляется в 2 раза, а при нулевой температуре гидратация прекращается. Если до этого критическая прочность бетона набрана, с ним ничего не случится, он наберет прочность после потепления. Если же до замерзания набор критической прочности не произошел, материал не наберет нужных показателей, и будет крошиться после размораживания. В этом случае заливать любую марку бетона при минусовой температуре нельзя.

Способ бутования

С учетом проблем, с которыми сталкивается зимнее строительство, решить вопрос, как устанавливать забор зимой, можно двигаясь в трех направлениях: повышение морозостойкости бетона, устранение зависимости грунта от промерзания и применение технологий, не зависящих от состояния почвы.

Можно выделить несколько основных способов, позволяющих поставить забор зимой. Обеспечение бетонирования при низких температурах, которое достигается введением специальных добавок в бетонную смесь, или прогрев материала на стадии заливки и застывания. Такой способ вполне реален, но повышает стоимость работ.

В качестве всепогодных технологий в последнее время находит применение установка винтовых свай, которые представляют собой трубу со шнекообразным участком в нижней части. С помощью такого винта свая закручивается в любой грунт, в т.ч. промерзший. Недостаток способа — высокая цена свай и потребность в специальном оборудовании.

Еще один способ — крепление стойки ниже уровня промерзания грунта. Такой метод подразумевает бурение на глубину, значительно превышающую замерший участок, и крепление столба в обычной почве путем ее уплотнения. Недостаток технологии — бурение на большую глубину (2 и более м) и сложность прогнозирования поведения грунта весной.

Наконец, самым распространенным вариантом монтажа забора зимой является бутование, т.е. крепление столба материалом, не подвергающимся замерзанию, взамен изъятого грунта. Этот метод самый надежный и дешевый.

Чаще всего установка забора зимой производится путем бутования столбов. Данный способ заключается в следующем. В земле пробуривается лунка диаметром до 20 см и глубиной порядка 120-150 см. Весь грунт из лунки удаляется, а на дно засыпается вначале песок слоем до 10-15 см. В отверстие строго вертикально устанавливается заборный столб в виде металлической профильной трубы или бетонной сваи. Вертикальность контролируется отвесом и уровнем.

В пространство между грунтом и стойкой засыпается бут — щебень и гравий мелкой и средней фракции размером до 20 мм. Засыпка производится частями с тщательной утрамбовкой каждого слоя. В процессе забутовки необходимо контролировать, чтобы не нарушилась вертикальность стойки.

Такая достаточно простая технология достаточно хорошо показала себя на практике. Бутовая засыпка не боится промерзания, а весной (если утрамбовка проведена качественно) подвижек стойки не наблюдается.

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%.

Методики бетонирования в зимних условиях

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.

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.

Повышение морозостойкости бетона

В принципе, обеспечить бетонирование в зимнее время можно двумя методами: прогревом массы во время твердения и повышением морозостойкости смеси за счет специальных добавок. С учетом большого количества столбов в заборе и большой его протяженности метод прогревания практически не применяется из-за больших финансовых и энергетических затрат.

• при температуре воздуха до -5ºС — 5-6%;
• при температуре до -10ºС — 6-8%;
• при -15ºС — 8-10%.

Если температура воздуха опустилась ниже -15ºС, то нитрат натрия не эффективен, а концентрацию поташа следует довести до 12-15%. Кроме того, из других доступных средств можно отметить мочевину или смесь нитрата кальция с мочевиной.

Эффективность противоморозных ингредиентов повышается при одновременном введении катализаторов твердения бетона. Одним из характерных представителей является формиат натрия и смесь на основе ацетилацетона. Из готовых добавок с противоморозным эффектом, а также дополнительными пластифицирующими и катализирующими свойствами следует отметить гидробетон С-3М-15, гидрозим, лигнопан, победит-антимороз, бетонсан, сементол.

Действенным методом обеспечения бетонирования при зимнем строительстве считается термосный эффект. Поэтому действие добавок можно усилить путем наложения сверху на каждую забетонированную лунку теплоизоляционного укрытия из пенопласта или минеральной ваты с покрытием полимерной пленки для гидроизоляции.

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.

---