При какой температуре можно заливать фундамент: осенью, зимой, весной

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.

Влияние температуры на характеристики бетона

Все знают, что раствор быстрей застывает, если стоит теплая погода, а вот жара может оказать пагубное влияние на свежезалитый бетон.

При температуре в пределах 5 – 15 градусов выше нуля схватывание состава происходит естественным образом, при этом бетон выделяет тепло в окружающую его среду. Но в жаркие дни этого не происходит.

В подобных условиях бетонный каркас начинает свое формирование при еще увеличенном объеме материала. При потере температуры поверхность постепенно оседает, а сформированная кристаллическая структура данному процессу создает препятствия. В конечном итоге, из-за созданного внутри напряжения, фундамент покрывается трещинами на четвертый – двенадцатый час с момента окончания заливки.

Для того, чтобы фундамент сохранял целостность при двадцати пяти градусах тепла и выше, необходимо для приготовления бетона применять портландцемент быстрого твердения, спустя пять – шесть часов от окончания бетонирования поливая водой и затеняя подручными материалами.

Замедление гидратации достигается вводимыми пластификаторными и модифицирующими добавками. Появляющиеся трещины говорят о том, что необходимо выполнить повторную трамбовку.

Влияние 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.

Оптимальная температура для заливки фундамента

Запланировав строительство основания, следует учесть температурные условия, марку цементного материала и его качественное состояние. Особое внимание уделяется специальным добавкам, снижающим температурный показатель кристаллизации воды, и поддержке должного режима во время застывания бетонной смеси.

Залитый раствор схватывается в течение двадцати четырех часов, после этого на протяжении четырех недель набирает необходимую 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:

• Термоса
• Электронагрева
• Паропрогрева

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.

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.

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.

Но у этого метода есть существенный недостаток. Требуются внушительные затраты на его организацию.

Заливка при минимальной температуре

Чтобы правильно выдерживать бетонный раствор до критических уровней прочности, следует знать особенности существующих для этого способов, их достоинства и недостатки.

Отметим, что определенные методы применяются в комплексе с некоторыми аналогами, в большинстве случаев с предварительным подогревом бетонного раствора.

Условия, способствующие для правильного твердения, должны создаваться снаружи здания. Заключаются они в выдерживании определенной температуры вокруг бетона.

И все же, можно ли заливать фундамент при минусовой температуре? Проблема в том, что в такой работе при отрицательных температурах основная проблема связана с медленным застыванием бетонного раствора.

Если заливка осуществляется при нулевой температуре, процессы, происходящие в растворе во время его застывания, просто прекращаются. Влага, оставшаяся внутри фундаментного основания, существенно увеличивает свои объемы, разрывая поверхность.

Чтобы избежать подобных негативных проявлений, строители пользуются определенными технологическими приемами:

• определенные компоненты растворной смеси и опалубочная конструкция прогреваются;
• внутри конструкции прокладывается специальный провод, осуществляющий подогрев;
• вокруг фундаментной основы монтируются обогревательные устройства;
• в бетонный раствор вводятся специальные противоморозные добавки, ускоряющие застывание или понижающие температуру, при которой вода начинает замерзать.

Необходимо быть готовым к тому, что перечисленные способы существенно повлияют на бюджет строительных работ в сторону его увеличения. Подобные методы, как следует из отзывов, редко используются начинающими застройщиками.

Особой популярностью пользуется метод зимнего бетонирования, предусматривающий снижение количества воды и цементного материала в смеси. Но в этом случае компоненты необходимо смешивать в строгих пропорциях.

В подобных ситуациях применяют быстротвердеющий цементный состав, готовя раствор определенным образом:

• две части воды подогревают до семидесяти градусов;
• выполняется смешивание с песком или щебенкой;
• подается в бетоносмеситель цемент, заливается оставшееся количество воды.

Перед заливкой бетона из опалубки удаляют лед, выполняют подогрев подстилающей подушки. Конструкция ленточного или иного фундамента укрывается полиэтиленом, чтобы тепло возле фундамента сохранялось максимально долго.

Существует много причин, по которым в холодный сезон заливают бетон на фундамент. Но в подобных работах имеются некоторые преимущества, которые рекомендуется учесть:

• без предварительного прогрева раствора можно бетонировать фундамент в части объекта, находящейся ниже поверхности земли. В теплую погоду рыхлая земля осыпается, но при морозе бетон можно лить спокойно, потому что грунт будет удерживать форму;
• разобравшись, какая температура для заливки фундамента в зимний сезон лучше, вы неплохо сэкономите на стоимости материалов, на которые в это время года цены не повышаются.

Для тех, кто интересуется, как залить фундамент зимой при минусовой температуре, отметим наличие определенных недостатков. В первую очередь вас ожидает трудоемкий процесс устройства котлована, потому что грунт промерзнет и будет плохо поддаваться выемке. Кроме этого, работы будут вестись низкими темпами, вас ожидают дополнительные расходы на обогрев.

Приняв во внимание все особенности, каждому застройщику придется решать самому, при какой температуре нельзя заливать фундамент.

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%.

Помогут ли добавки

Специалисты утверждают, что не стоит в зимнее время заливать фундамент без использования в растворе специальных присадок. Считается, что подобные добавки решают все проблемы, так как этот способ наиболее прост для бетонирования при минусовой температуре, особенно – ночью.

Как уверяют застройщики, используя добавки, можно залить фундамент в минусовую температуру, не организуя подогрев. Но если работать комплексно, то за счет обогрева вы снизите денежные затраты.

Если минимальная температура для заливки фундамента вызывает у вас сомнения, воспользуйтесь одним из видов добавок:

• веществами и соединениями, снижающими точку промерзания воды. С их помощью достигается нормальное застывание при отрицательном температурном режиме. В подобную группу входят поташ, кальциевый и натриевый хлориды, натриевый нитрит, сочетания таких компонентов и подобные им вещества. Тип добавки определяется с учетом того, до какой минусовой температуры разрешается выполнять бетонирование;
• компонентами и соединениями, ускоряющими твердение. Среди них выделяют патош, модификаторные добавки на кальциевом хлориде и мочевине и т. п.

Присадки вводятся в количестве двух – десяти процентов от веса цементного материала. Объем их подбирается с ориентированием на температурный режим, необходимый для затвердевания искусственного камня.

При какой температуре зимой следует добавлять присадки? Строители используют их при минусовой температуре до 25 градусов. Но частным застройщикам не следует прибегать к подобным экспериментам, так как в реальности такие добавки используются лишь при первых ночных заморозках либо с наступлением весны, когда фундамент необходим к конкретному периоду, а других вариантов для его устройства не существует.

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.

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.

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.

Что происходит, если не выдержан температурный режим

Если вы сомневаетесь, при какой температуре лучше заливать бетонную смесь, проконсультируйтесь с опытными строителями. В случае несоблюдения существующих требований, предъявляемых к бетонированию в определенное время года, с бетонной основой здания могут произойти изменения негативного характера:

• появятся трещины. Как правило, они образуются при температуре, превышающей двадцать градусов тепла., если не контролировать равномерность высыхания влаги и процесс набора твердости. Как правило, залитое основание укрывается пленкой и периодически увлажняется;
• внутри фундамента образуются микротрещины. При какой температуре весной и при какой осенью это случается? Если воздух не прогрелся выше трех градусов тепла, вода начинает преобразовываться в лед, увеличивая объем. Потом она высыхает, оставляя после себя микроскопические трещины, способствующие разрушению бетонного основания;
• наблюдаются смещения. При использовании для замеса бетонной массы промерзшего песка или гравия, в массу попадают кусочки льда, образующие пустотные участки. От воздействия максимальной нагрузки фундаментное основание смещается;

• повышается натяжение. Сваренный при отрицательной температуре араматурный каркас будущей фундаментной основы в теплую погоду расширится в объеме и создаст повышенное напряжение для конструкции, приводящее к аварийным ситуациям.

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.

---