Зимнее бетонирование

Всем известно, что холода не лучшее время для работ с бетоном, однако, все же иногда возникает необходимость проведения бетонирования в зимнее время.

Зачем нужно прогревать бетон

Работы по бетонированию можно проводить при температуре не менее +5 градусов. После преодоления этой отметки набор прочности бетоном замедляется, и смесь теряет свои качества. 

Причина этому — замерзание и расширение воды при температуре ниже нуля, из-за чего сильно замедляется процесс гидратации (т.е. схватывания и набора прочности бетона). Внутри бетонной смеси возникает давление и качество бетона снижается. Помимо этого, вокруг компонентов бетона возникают ледяные пленки, что нарушает связь между ними. В итоге, залитая при отрицательной температуре бетонная смесь после оттаивания утратит большую часть своих свойств.

Чем в более раннем возрасте замерзнет вода в бетоне тем больше снижается его качество и прочность. Поэтому в зимнем строительстве практикуют укладку бетона, уже набравшего определенную прочность, укладывая его непрерывно (чтобы избежать «холодных швов»).

Бетонирование конструкций в зимних условиях регулируется СНИПом 70.13330

Чтобы иметь возможность проводить работы по зимнему бетонированию, сохранив изначальные качества бетона, существуют различные способы его прогрева.

При какой температуре применяют зимнее бетонирование

Как уже упоминалось выше, для набора прочности температура бетона при прогреве в зимнее время не должна опускаться ниже +5 градусов.

Способы прогрева бетона зимой

Можно выделить 3 группы:

• предварительный нагрев смеси;
• обогрев залитой смеси;
• химические противоморозные добавки.

1.Предварительный разогрев смеси

Он заключается в разведении смеси из предварительно разогретых компонентов. Температура подбирается в зависимости от расстояния до места укладки смеси, способа ее транспортировки и температуры воздуха.

Что необходимо соблюсти при приготовлении смеси для зимнего бетонирования:

• повысить содержание цемента;
• снизить соотношение воды к цементу;
• нагреть зернистые компоненты до + 35°C;
• нагреть воду до + 70°C;
• нагретую воду сначала смешать с зернистым наполнителем, только затем добавить цемент;
• добавить противоморозные и воздухововлекающие добавки;
• разогреть смесь до температуры не более +30°C;
• время перемешивания смеси увеличить в 1,25 - 1,5 раза.

Также отличается и порядок подачи компонентов при смешивании в бетономешалке:

• сначала зернистый заполнитель и основная часть воды; 
• несколько оборотов; 
• затем оставшаяся часть воды; 
• перемешивать как минимум 1,5-2 минуты.

При укладке смеси важно, чтобы ее температура не опустилась ниже +15 градусов. После окончания работ конструкцию необходимо накрыть теплоизолирующим материалом, чтобы бетон набрал прочность в тепле.

2. Методы прогрева бетона

Метод термоса

Данный метод применяется при температуре не ниже -15 градусов.

Метод термоса подразумевает собой укладку бетонной смеси положительной температуры (не менее 10 градусов) в утепленную опалубку. Осуществляется прогрев до 50-70 градусов, затем тепло сохраняется с помощью теплоизоляционных материалов.

Таким образом бетон набирает прочность благодаря содержанию тепла и экзотермической реакции (выделение тепла) при гидратации цемента.

Максимальный эффект тепловыделения дают портландцементы и другие высокопрочные быстротвердеющие цементы.

Для повышения эффективности метода можно использовать противоморозные добавки.

Прогрев бетона в зимнее время проводом ПНСВ

Прогрев бетона кабелем ПНСВ один является одним из самых эффективных способов и часто применяется при прогреве массивных конструкций. У него есть ряд преимуществ:

• провод ПНСВ нагревает бетон постепенно, и набор прочности происходит плавно;
• можно регулировать температуру;
• провод прочный и устойчив к возгоранию;
• можно использовать при очень низких температурах;

Из недостатков можно выделить необходимость подготовки и точных расчетов.

Кабель не должен касаться земли, опалубки, выходить за пределы самого бетона, в общем — взаимодействовать с воздухом. Особенность метода заключается в применении “холодных концов”, подключенных в местах выхода ПНСВ из бетона. После заливки смеси, как она начнет застывать, подключается трансформатор. Схема прогрева бетона проводами в зимнее время может быть однофазной или трехфазной.

Также важно, чтобы расстояние между линиями было минимум 15мм, сила тока не была выше 15А, а длина секций была в два раза меньше, чем напряжение в трансформаторе.

Средний расход провода — 60 м на 1 м3 смеси.

• Индукционный метод прогрева бетона

Под индукционном прогревом понимается нагрев стальной опалубки, арматурных деталей и изделий с помощью электромагнитного поля катушки-индуктора. Применяется при незначительных габаритах отдельных элементов армированной конструкции.

• Инфракрасный метод прогрева бетона

Бетон поглощает инфракрасные излучение выделяя тепло. Для нагрева используют кварцевые и трубчатые металлические излучатели. 

Обычно с помощью инфракрасного прогрева отогревается арматура, промороженная бетонная поверхность или тепловая защита уложенной смеси.

• Прогрев бетона электродами

Электропрогрев бетона чаще применяется на больших стройках. Технология заключается в прогреве бетонной смеси электродами при помощи трансформаторов. Тепло выделяется при пропускании электрического тока через смесь.

Обычно используются пластинчатые электроды. Пластины прикрепляются к опалубке, в местах соприкосновения с бетоном. Затем подключаются к разноименным фазам сети.

• Прогрев бетона тепловой пушкой

Такой способ зимнего бетонирования применяется при температуре воздуха примерно от -5 до -15 градусов. Для обогрева над бетонной конструкцией сооружается «палатка» из пленки ПВХ, под нее устанавливаются тепловые пушки. От температуры под шатром зависит скорость набора прочности бетоном. Обычно требуется около 1-3 суток такого прогрева для набора 50% прочности.

Использование химических добавок

Для бетонирования в зимних условиях производятся специальные добавки. Можно купить бетон с уже добавленными химикатами либо сделать смесь самостоятельно.

Самые популярные и эффективные химические добавки - хлорид и нитрат кальция. Их применяют для снижения температуры замерзания воды и ускорения процесса затвердевания бетона. Бетонную смесь с химическими добавками можно укладывать при температуре до -20 градусов.

Из побочных эффектов — возможна коррозия арматура или появление высола (белого налета) на бетоне. Поэтому такие добавки строго дозируются.

• хлорид кальция (ХК);
• нитрат кальция (НК);
• смесь, состоящую из нитрита кальция и нитрата кальция (ННК);
• смесь из нитрита, нитрата и хлорида кальция (ННХК);
• хлорид натрия (ХН);
• нитрит натрия (НН);
• сульфат натрия (СН);
• карбамид (мочевина);
• поташ (П);
• формиат натрия;
• фильтрат технического пентаэритрита.

Есть ли плюсы у бетонирования в зимний период?

Несмотря на все сложности можно выделить и плюсы:

• сокращение сроков строительства
• более низкие цены на строительные материалы и рабочую силу
• удобнее хранить материалы (не впитывается влага от земли, а от снега можно просто укрыть)
• можно проводить работы на слабом грунте
• облегченный въезд на строительную площадку, т.к. грунт замерзший.