Зимний бетон: бетонирование в условиях холода

Между тем в большинстве российских регионов отрицательные температуры держатся в среднем по полгода. Это требует разработки и применения эффективных технологий мероприятий с бетоном в холодный период.

Что такое зимнее бетонирование

Для начала уточним, что подразумевается под понятием зимнее бетонирование. Оно не определяется «на глазок» и не ориентируется на календарные даты. Есть очень четкий критерий. В соответствии с СП 70.13330.2012, регламентирующим несущие и ограждающие конструкции, так называется проведение бетонных работ, когда среднесуточные температуры наружного воздуха ниже +5°С, а минимальные суточные температуры ниже 0°С. Таким образом, под это определение подпадает ведение «мокрых» работ в достаточно широком диапазоне температур и охвате времен года – от поздней осени до ранней весны, независимо от выпадения снега. В этом же нормативе указано, что укладка бетона при отрицательных температурах возможна только при создании определенных условий, обеспечивающих получение необходимых свойств и характеристик стройматериала и, соответственно, конструкций из него. Иначе это приведет к неисправимым изменениям в структуре.

Особенности зимнего бетонирования

Холодный воздух негативно влияет на схватывание бетона и достижение им необходимой прочности. Чем температурные показатели дальше от оптимальных, тем медленнее идет твердение и набор прочности стройматериала, а при приближении к нулевой отметке эти процессы практически замирают. Причина в том, что для наступления реакций гидратации (образования молекулярных связей) при смешивании цемента с водой требуется определенное время, поэтому внутри бетонной смеси довольно долго сохраняется свободная вода. В условиях низких температур она замерзает, реакции гидратации останавливаются, и даже при дальнейшем оттаивании смеси прочность конечного продукта будет ниже требуемой.

Кристаллизация воды не только негативно сказывается на реакциях гидратации, но и существенно повышает пористость материала. При замерзании заполнившей пустоты воды происходит увеличение внутреннего давления, материал расширяется, и арматура недостаточно сцепляется с бетоном. Это снижает прочность и морозостойкость искусственного камня.

Таким образом, бетонирование в зимнее время должно решить следующие задачи:

• предотвратить замерзание бетонной смеси в ходе перевозки, укладки и уплотнения;
• не допустить замерзания «мокрого» бетона до набора им критической прочности;
• создать благоприятные по температуре и влажности условия для набора бетоном прочности в процессе затвердения.

Зимнее бетонирование должно обеспечить набор критической прочности стройматериала, которая составляет 30–50% от проектной прочности. При наличии необходимых условий она набирается через 3-5 дней после заливки. Таким необходимым условием является оптимальная температура бетонной смеси. Она должна быть не ниже 5°С для стандартной заливки монолитных конструкций и не ниже 20°С для тонкого слоя.

Важно! Для получения зимнего бетона следует применять портландцементы и высокомарочные быстротвердеющие цементы. Марка бетона должна быть не ниже М400 (B 32,5).

Технологии бетонирования зимой

Все методы зимнего бетонирования делятся на две категории: «теплый» и «холодный» бетон.

1. В первую группу входит материал, который тем или иным способом подогревается. Сюда относятся:

• Метод термоса, основанный на использовании собственного тепла бетонной смеси. Она замешивается на теплой (70-80°С) воде и заранее прогретых заполнителях. Опалубку также прогревают, а залитый бетон укрывают теплоизолирующим материалом. Данная технология зимнего бетонирования подходит для крупных массивных конструкций с толстыми стенками. Вариант – метод горячего сухого термоса, при котором бетонную смесь можно укладывать даже на промерзшее основание, если предварительно засыпать его горячим (200–300°С) керамзитом.
• Устройство тепляков. Над залитым бетоном сооружают шатры, внутри которых устанавливают тепловые пушки или горелки для поддержания нужной температуры.
• Искусственный прогрев бетона различными способами (проводом, электродами, инфракрасным излучением, кондуктивным, индукционным методом и т.д.).

Следует учесть, что для прогрева и обогрева бетона потребуется дополнительное оборудование и расход электроэнергии, к тому же надо будет постоянно контролировать температуру в толще бетона во избежание большого температурного градиента.

2. «Холодным» бетоном называют методы зимнего бетонирования с применением противоморозных добавок и ускорителей твердения бетона. Некоторые присадки сочетают эти функции со свойствами пластификаторов. Преимущества «холодного» метода:

• возможность бетонирования при низких температурах вплоть до -20°С.
• не требуется тепловой обработки уложенного бетона;
• снижение расхода воды.
• увеличение прочности бетона не менее чем на 10%;
• усиление сцепления с арматурой;
• повышение водонепроницаемости и морозостойкости бетона.

Конкретные способы зимнего бетонирования выбирают в зависимости от ряда факторов: имеющегося оборудования, типа конструкции, температуры воздуха, состава бетонной смеси, наличия и типа армирующих элементов, рентабельности.

Уход за бетоном в зимний период

Основные правила по уходу за бетоном зимой изложены в уже упомянутом СП 70.13330.2012. Согласно этому документу, температурно-влажностное выдерживание бетона в зимних условиях производят следующими способами:

• методом термоса;
• с применением противоморозных добавок;
• с электротермообработкой бетона;
• с обогревом горячим воздухом, в тепляках.

В Своде правил подробно рассматривается, в каких условиях и каким образом применять ту или иную методику ухода за набирающим прочность бетоном, а также приведены правила контроля этого процесса. Так, следует обратить внимание, что при электродном зимнем прогреве бетона недопустимо использовать в качестве электродов арматуру заливаемой конструкции.

Данный вид прогрева проводится до набора бетоном не более 50% расчетной прочности. Если требуемая прочность бетона превышает этот показатель, для дальнейшего ухода за бетоном применяется способ термоса.

На практике, в особенности в частном секторе, широко применяется также дополнительное утепление опалубки. Это очень актуально для небольших конструкций, зимой промерзающих насквозь.