Температура замерзания бетона: Бетон — до какой температуры можно заливать

Бетонирование при отрицательной температуре — работа с бетоном при низкой температуре

Для получения качественной строительной конструкции или изделий из бетона необходимо, чтобы во время производства, транспортировки и заливки смеси соблюдался температурный режим. Оптимальная температура, при которой должно происходить схватывание и твердение бетона до критической прочности, составляет примерно +20 °C. Но в холодных регионах часто возникает необходимость продлить строительный сезон, чтобы сдать строящийся объект в назначенные сроки. В этом случае на помощь приходят современные технологические мероприятия, которые позволяют вести бетонные работы не только при температурах немного выше нуля, но даже до -25 °C.

Влияние температурных условий на поведение бетонной смеси

Бетон – это строительная смесь, в которую входят следующие основные компоненты: вяжущее (в рассматриваемых случаях – это цемент), крупный и мелкий заполнители, вода. При взаимодействии цемента и воды происходит гидратация вяжущего с выделением тепла. При этом осуществляются: схватывание цементного камня (процесс длится примерно сутки) и твердение (для набора марочной прочности в стандартных условиях нужно 28 дней).

Оптимальная температура окружающей среды – +20 °C. В таких условиях бетон достигает 70 % прочности в течение недели. Наименьшей допустимой (без применения спецмероприятий) является температура +5 °C. 70 % прочности в этом случае достигается в течение 3-4 недель. Заливка бетона при отрицательных температурах без специальных технологических приемов не проводится, поскольку в таких условиях процесс твердения смеси не происходит.

При минусовых температурах происходит еще один негативный процесс – внутри бетона развиваются силы внутреннего давления. Их появление объясняется тем, что вода при замерзании и превращении в лед увеличивается в объеме. В результате структура не отвердевшего бетона нарушается, прочностные характеристики бетонного продукта снижаются. Падение прочности тем больше, чем раньше произошло замерзание воды. Наиболее опасна ситуация, при которой вода замерзает на стадии схватывания смеси.

Специалисты считают, что смесь способна выдержать однократное замораживание при условии, что после размораживания температура воздуха в течение трех последующих суток будет +10 °С и выше. В любом случае бетон, прошедший через стадии замораживания-размораживания до достижения критической прочности, значительно уступает по прочности материалу, твердение которого проходило в нормальных условиях. Снижение температуры окружающей среды после набора материалом критической прочности на характеристики готового бетонного продукта не влияет.

Определение! Критической прочностью бетона в рядовых строительных конструкциях называют величину, равную 50 % от марочной прочности. Для ответственных конструкций этот показатель равен 70 %.

В каких случаях работы с бетоном при низких температурах оправданы и даже полезны?

Бетонирование при низких температурах имеет следующие преимущества:

• Возможность ведения строительства на сыпучих непрочных грунтах. При минусовых температурах прочность такого грунта повышается.
• Снижение сметной стоимости строительства. В холодный период года материалы обычно продаются с существенными скидками.
• Сокращение сроков строительства.

Если строительный объект расположен в регионе с суровыми климатическими условиями, то ведение бетонных работ при низких положительных и отрицательных температурах является вариантом, которого избежать практически невозможно.

Какие методы бетонирования применяют при низких положительных и отрицательных температурах

Существует несколько видов технологических мероприятий, позволяющих выполнять бетонирование в температурных условиях, далеких от оптимальных. Конкретный способ или комплекс мероприятий обеспечения качества зимнего бетонирования выбирают на основании сравнительных технико-экономических расчетов, которые обычно проводятся на стадии проектирования объекта.

Повышение температур компонентов перед замешиванием

Один из вариантов бетонирования при пониженных температурах – подогрев компонентов:

• крупного и мелкого заполнителей – до +60 °C;
• воды – до +90 °C;
• цемента – только до комнатных температур, выше его нагревать нельзя, поскольку он утратит свои вяжущие свойства.

Метод термоса

Разогрев компонентов может быть частью технологического приема, называемого «горячим термосом». В этом случае смесь заливается в утепленную опалубку. Благодаря начальному теплосодержанию смеси и выделению тепла при гидратации цемента, создаются приемлемые условия для схватывания продукта. Утепленная опалубка сохраняет выделенное тепло. Для теплоизоляции используются: сено, солома, ветошь. При зимнем бетонировании (при -5 °C и ниже) утепления опалубки недостаточно. В этом случае понадобится ее обогрев одним из ниже описанных способов, что повлечет дополнительные материальные затраты.

Внимание! Максимальное выделение тепла при гидратации обеспечивают высокомарочные портландцементы.

Наиболее эффективным является сочетание метода «термоса» и противоморозных добавок.

Обогрев тепловыми пушками или печами в «тепляках»

«Тепляками» называют временные сооружения по типу теплиц, внутри которых устанавливают тепловые пушки, работающие на дизтопливе или газе. При использовании этого метода требуется постоянное увлажнение поверхности бетонного элемента. Такой способ обогрева применяют на стройплощадках, удаленных от источников централизованного электроснабжения.

Технологии электрического подогрева

Один из способов подогрева твердеющего бетона – использование электрических термоматов, которые раскладывают по поверхности бетонного элемента и подключают к источнику электропитания. Температурный режим работы термоматов определяется в проектной документации.

Для вертикально расположенных и труднодоступных бетонных элементов используют инфракрасные излучатели. Интенсивность и направление нагрева регулируются отражателями.

Один из современных способов электроподогрева – использование специальных кабелей и электродов, которые укладывают в опалубку перед заливкой смеси. Это затратный способ, требующий предварительного определения его экономической целесообразности.

Противоморозные добавки для зимнего бетонирования

Распространенный способ укладки бетона при низких положительных и отрицательных температурах – применение противоморозных добавок. Противоморозные добавки могут использоваться самостоятельно или быть частью комплекса технологических мероприятий по зимнему бетонированию. Такие добавки делят на два основных типа.

Присадки для уменьшения температуры замерзания воды, используемой для затворения цемента

К составам, предотвращающим быструю кристаллизацию воды и ее превращение в лед, относятся: соли кальция, натрия, поташ. Реакция гидратации при этом протекает медленно. Для ее ускорения применяют различные способы подогрева смеси и обогрева опалубки.

Присадки для ускорения процесса твердения

Применение этих добавок сочетают с предварительным подогревом компонентов. Присадки сокращают период набора бетоном критической прочности, и вода просто не успевает трансформироваться в лед. К таким присадкам относятся: нитрит-нитрат кальция, поташ, смесь солей кальция и мочевины. Концентрация противоморозных присадок зависит от температуры, при которой осуществляется бетонирование, максимально возможная отрицательная температура – -25 °C:

• до -10 °C – содержание присадок составляет 5-8 % от массы вяжущего;
• -10…-15 °C – 10 %;
• -15…-25 °C – не менее 15 %.

Общие рекомендации по зимнему бетонированию

Перед началом работ необходимо точно знать, при каких температурных условиях они будут производиться. А также необходимо придерживаться следующих советов:

• Опалубка перед бетонированием должна быть очищена от снега и льда.
• Грунт и арматуру желательно прогреть с помощью тепловых пушек или инфракрасных излучателей. Тающий грунт будет источником дополнительного тепла для твердеющей смеси.
• Независимо от типа бетонируемой конструкции, важна непрерывность заливки смеси в опалубку.
• Особенное внимание необходимо уделять подогреву тонкостенных конструкций, в которых бетонная смесь остывает очень быстро.

Правильный выбор современных технологических мероприятий по обеспечению зимнего бетонирования позволит создать прочную и надежную строительную бетонную конструкцию c требуемой марочной прочностью.

Зависимость прочности бетона от температуры затвердевания.

Зависимость прочности бетона от температуры затвердевания.

 Как правило, нормальной температурой твердения бетона принято считать 15 – 20°. Чем ниже температура, тем медленнее нарастает прочность. Если отметка падает ниже ноля, бетон будет твердеть только в том случае, если в воду добавлены соли, которые снижают точку замерзания.

В случае, когда бетон начал твердеть, а затем замерз, после оттаивания процесс продолжится. Если замерзшая вода изначально не повредила структуру бетона, то прочность материала значительно возрастет.

Твердение при высоких температурах. 

 В условиях повышенной температуры бетон затвердевает быстрее, особенно если процесс происходит в условиях повышенной влажности. При высоких температурах сложно защитить бетон от высыхания, потому нельзя нагревать его сильнее 85°. Пример исключения – обработка в автоклавах паром под высоким давлением на заводах.

 Прочность бетона, который твердеет при разных температурах (скорость не имеет значения), приблизительно определяется по проектным показателям бетона R28 умножением на коэффициенты таблицы С. А. Миронова (см. таблицу). R28 затвердевает при нормальной температуре за 28 дней. 

Производство работ и основные требования к бетону в зимний период. 

 Важно, чтобы бетон, уложенный в зимнее время, затвердел и набрал прочность этой же зимой. Прочности должно хватить на распалубку, частичную или даже полную загрузку строения.

В любом случае, бетон не должен замерзнуть пока не наберет хотя бы половину своей проектной прочности. Даже если используются быстротвердеющие материалы, время затвердевания в теплых условиях не должно быть менее 2 – 3 суток, если используется обычный бетон – от 5 до 7 суток. 

Негативное влияние низких температур. 

 Как показывает практика, замерзание бетона на раннем этапе сильно снижает его надежность в дальнейшем. Замерзающая вода в свежем растворе нарушает связь между цементным камнем и заполнителем, а также сцепление с арматурой в железобетонных конструкциях.

Чем позднее бетон замерз, тем выше его прочность. Чтобы бетон набрал нужные характеристики, зимой нужно обеспечить его затвердевание в теплых и влажных условиях на весь необходимый срок. 

Обеспечение правильного твердения бетона зимой. 

 Стимулировать процесс можно двумя путями:

• используя внутреннее тепло бетона;
• передавая дополнительное тепло извне.

 В первом случае нужно использовать только быстротвердеющие высокопрочные марки цемента, например, глиноземистый или портландцемент. Рекомендуется также применить ускоритель твердения, такой как хлористый кальций, уменьшить объем воды в растворе, уплотнить его высококачественными вибраторами. Это позволит бетону набрать нужную прочность не за 28 дней, а всего за 3 – 5 суток.

Температура твердения бетона

7 распространенных ошибок, которых следует избегать

Хотя подрядчики могли бы пожелать, чтобы им не приходилось выполнять такие задачи, как заливка бетона зимой, строительство не останавливается, когда температура падает. Поскольку температура бетона колеблется в ответ на изменение погодных условий, бетон подвергается различным условиям отверждения, что приводит к спорадическому увеличению прочности. Подрядчики должны подготовиться задолго до изменения погоды, чтобы должным образом защитить свежий бетон. Наличие подходящего оборудования, готового к использованию на стройплощадке, такого как брезент и одеяла, может помочь избежать ненужных задержек и небезопасной разработки бетона в холодную погоду.

В Американском институте бетона (ACI) 306: Справочник по бетонированию в холодную погоду «холодная погода» определяется как три или более последовательных дня низких температур, в частности температура наружного воздуха ниже 40 градусов F (4 градуса C) и температура воздуха ниже 50 градусов по Фаренгейту (10 градусов по Цельсию) в течение более чем 12-часового периода.

Холодная погода может не только замедлить процесс отверждения, но также может привести к замерзанию и расширению воды в бетоне, растрескиванию и ослаблению бетона. В некоторых случаях бетон может даже оказаться бесполезным для вас из-за износа. Свежий бетон может замерзнуть при температуре 25 ° F (-4 ° C), поэтому важно прогревать свежий бетон до тех пор, пока он не получит надлежащее измерение прочности на сжатие.

Чтобы избежать структурных проблем при заливке бетона зимой и задержек проекта, важно ознакомиться с тем, что можно и чего нельзя делать при бетонировании в холодную погоду. Взгляните на эти 7 распространенных ошибок, которых следует избегать при укладке бетона в холодную погоду.

Нужен план бетонирования в холодную погоду? Узнайте больше здесь!

1. Укладка бетона на мерзлый грунт

При укладке бетона размещение плиты влияет на эффективность условий отверждения бетона. Замерзший грунт может оседать при оттаивании, что приводит к растрескиванию бетона. Ближайший к земле свежий бетон также затвердевает медленнее, чем поверхность, а это означает, что верхняя часть вашей плиты застынет, а нижняя останется мягкой. Это проблема, потому что бетон с разным температурным градиентом не набирает прочности должным образом, что приводит к растрескиванию и возможному разрушению конструкции.

2. Дайте температуре бетона упасть ниже точки замерзания

Бетон следует поддерживать в тепле (около 50°F (10°C)) для правильного затвердевания. Свежий бетон может замерзнуть при температуре 25°F (-4°C), поэтому важно прогревать свежий бетон до тех пор, пока он не получит надлежащее измерение прочности на сжатие. Это можно сделать более эффективно с помощью измерителя температуры и зрелости бетона, такого как SmartRock®.

3. Использование холодных инструментов

Согревать инструменты и строительные материалы так же важно, как и бетон. Если формы или инструменты слишком холодные, это может изменить бетон, который вступает с ними в контакт. Это может негативно повлиять на увеличение прочности вашей плиты и качество бетона для холодной погоды.

4. Не использовать нагреватели для повышения температуры бетона

Бетон должен оставаться теплым, чтобы продолжать затвердевать и набирать прочность. Если температура вашей плиты становится слишком низкой, отверждение полностью прекращается. Портативные обогреватели подают дополнительное тепло в землю и непосредственно на бетон, обеспечивая непрерывное затвердевание и набор прочности бетона. Будьте осторожны при использовании тепла; неправильный нагрев бетона может привести к ослаблению конструкции.

5. Герметизация бетона для холодной погоды в неблагоприятных условиях

Герметики для бетона делают ваш бетон более устойчивым к атмосферным воздействиям и другим внешним воздействиям. Если вы укладываете бетон в холодную погоду, лучше всего приобрести герметик, который хорошо работает в экстремальных погодных условиях, по рекомендации производителя/производителя. Как правило, герметизацию не следует выполнять, если температура ниже 50°F (10°C).

6. Неверная оценка дневного света

В холодные месяцы количество дневного света уменьшается. Очень важно использовать свое время с умом, так как отставание от графика может привести к большим проблемам. Дневной свет не только дает вам обилие света, но и приводит к более теплым температурам. Если бетон необходимо укладывать до или после наступления светового дня, обязательно обратитесь к пункту 4 в этом списке.

7. Отказ от использования датчиков температуры бетона в режиме реального времени

Мониторинг температуры бетона в холодную погоду важен для обеспечения производства высококачественного бетона, соответствующего требованиям плана теплового контроля. Если не уделить должного внимания развитию прочности бетона, может возникнуть несколько общих проблем. Среди этих проблем:

• замерзание бетона в раннем возрасте,
• отсутствие необходимой прочности,
• резкие перепады температур,
• неадекватная защита конструкции и ее пригодность к эксплуатации, а также
• неправильные процедуры отверждения.

Этих проблем, связанных с заливкой бетона зимой, можно избежать, используя датчики температуры в режиме реального времени, чтобы обеспечить поддержание оптимальной температуры бетона на этапах отверждения. Убедитесь, что ваш бетон не замерзает, ваш перепад температур поддерживается в определенных пределах, ваша максимальная температура не достигает максимальных пределов, и ваш бетон правильно набирает прочность, важно в любом массовом применении бетона для холодной погоды.

7 типичных ошибок, которых следует избегать при бетонировании в холодную погоду

Посмотрите это видео на YouTube

*Примечание редактора. Этот пост был первоначально опубликован в октябре 2017 г. и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

5 ошибок, которых следует избегать при укладке бетона в холодную погоду

Перейти к содержимомуПерейти к навигации

Поскольку строительная отрасль работает круглый год, бетон заливают и укладывают независимо от времени года. Хотя бетон можно укладывать в холодную погоду, необходимо принять определенные меры предосторожности, чтобы обеспечить правильное выполнение работы. Взгляните на следующие пять ошибок, которых следует избегать при заливке бетона в холодную погоду.

ОШИБКА №1: УКЛАДКА НА МЕРЗЛЫЙ ЗЕМЛЕ

Если земля промерзла или покрыта льдом или снегом, не следует укладывать бетон. Замерзший грунт будет оседать по мере оттаивания, из-за чего бетон может растрескиваться. Кроме того, если влажный бетон положить на холодную поверхность, бетон будет схватываться медленнее. Это также может привести к растрескиванию или образованию накипи в бетоне.

OzFlat-W от Ozinga, часть нашей серии OzFlat, специально разработан для зимних заливок. Эта запатентованная смесь включает в себя дополнительный цемент, который обеспечивает более быстрое время схватывания, что способствует набору прочности в раннем возрасте и сводит к минимуму проблемы, связанные с ночными отрицательными температурами.

ОШИБКА №2: ЗАМЕРЗАНИЕ БЕТОНА

Пластичный бетон замерзает при температуре около 25°F, что может снизить его окончательную прочность более чем на 50%. Поэтому важно не допустить замерзания свежего бетона, пока он не достигнет прочности на сжатие не менее 500 фунтов на квадратный дюйм.

Очень важно защитить бетон и поддерживать его как можно более теплым (не менее 50°F). Этого можно добиться с помощью изолирующих одеял или обогревателей.

Также может помочь бесхлорная или жидкая хлоридная смесь. Более низкие температуры замедляют время схватывания бетона, но добавки, не содержащие хлора, могут обеспечить нормальную скорость схватывания бетона. Жидкий хлорид также является отличным ускорителем для бетона, помогая вашим плоским изделиям быстрее схватываться, улучшая удобоукладываемость и отделочную способность.

Не используйте жидкий хлоридный ускоритель, если ваши плоские изделия будут содержать стальную или другую металлическую арматуру, поскольку жидкий хлорид может вызывать коррозию металлов.

ОШИБКА №3: НЕПРАВИЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАГРЕВАТЕЛЕЙ

Для поддержания температуры бетона на уровне не менее 50° F рекомендуется использовать нагреватели. Однако неправильное использование этих обогревателей или нагревательных шкафов может привести к серьезным повреждениям. Например, если вы используете обогреватель, работающий на топливе, убедитесь, что он хорошо вентилируется.

В противном случае углекислый газ, выделяющийся с выхлопными газами, может вызвать химическую реакцию, называемую карбонизацией, которая может привести к тому, что поверхность бетона станет слабой и пыльной.

ОШИБКА №4: НЕПРАВИЛЬНАЯ ОЦЕНКА ДНЕВНОГО СВЕТА

В зимние месяцы кажется, что дневной свет уходит так же быстро, как и появляется. Если вы отстаете от графика, вы можете потерять дневной свет, необходимый для завершения работы. Всегда старайтесь планировать заливку бетона в течение дня.

Это не только дает достаточно света, но и позволяет поддерживать более теплую температуру. Если вам придется укладывать бетон до восхода солнца или после его захода, убедитесь, что у вас под рукой достаточно источников света и обогревателей.

ОШИБКА № 5: ГЕРМЕТИЗАЦИЯ, КОГДА СЛИШКОМ ХОЛОДНО

Большинство бетонных подрядчиков либо герметизируют бетон после процесса отверждения, либо рекомендуют его заказчику.