Особенности проведения «мокрых» работ зимой с использованием противоморозных добавок

При широком применении бетона люди сталкиваются с одной существенной проблемой — зимнее бетонирование. Сегодня основным строительным материалом считается именно бетон, который используется при возведении любого сооружения.

Бетонные работы в зимний период

В южных районах можно приостановить работы в холод, а вот как быть в местах, где минусовые температуры держатся длительный период? Зимнее бетонирование — это вполне реальный процесс строительства, который неоднократно проверен на практике и нормируется рядом документов.

Особенности строительства в зимний период

Главная особенность зимнего периода — низкая температура, которая оказывает существенное влияние на свойства бетона. Основной процесс формирования бетонной структуры — гидратация цемента. Повышение температуры играет роль катализатора в этом процессе и обеспечивает ускорение оформления окончательной структуры (набора прочности).

Расчеты прочностных свойств основаны на оптимальной температуре около 18-20° С, при которой бетон набирает свою планируемую прочность через 28 дней после заливки.

Снижение температуры замедляет процесс гидратации цемента, и при температуре укладываемого раствора в 5° С бетон достигает через 4 недели только 70% необходимой прочности. При температуре ниже 0° С гидратация останавливается из-за замерзания воды, без которой этот процесс невозможен. Таким образом, надо сделать следующий вывод: при температурах бетона менее 10° С заметно удлиняется период набора прочности материала, что необходимо учитывать при строительстве при минусовых температурах (замерзание воды) процесс упрочнения прекращается.

Прогрев бетона электродами

Принцип работы данного типа устройств прост: сам бетон, который включается в электрическую сеть, выступает в роли проводника. Повышение температуры потребует значительных затрат электрического тока. Именно его энергия превращается в тепловую. Сам процесс происходит либо внутри бетонной смеси, либо просто на поверхности будущей конструкции. Электроды могут использоваться разных видов.

Обратите внимание на тот факт, что нагрев бетона посредством трансформатора в холодное время года до определенного уровня происходит за конкретный временной промежуток. Поэтому очень важно правильно подобрать мощность тока, чтобы получить нужный результат без неоправданных затрат.

Чем хороши трансформаторы для подогрева бетона? Тем, что они могут работать в нескольких режимах. При обогреве электродами или проводом у вас отсутствует такая возможность. В результате работа становится максимально эффективной. Производительность ощутимо повышается. Учитывая, что затраты электричества могут быть солидными, такой метод нагрева бетона экономически оправдан только при работе с большим объемом бетонной смеси. Для небольших конструкций затраты будут непомерно велики, поэтому используются иные методы и технологии.

Даже в мороз можно нагреть бетонную смесь до температуры, превышающей +50 градусов. Скорость ее достижения можно урегулировать исходя из собственных потребностей и сроков этапов строительства. При высокой мощности тока вы сможете получить нужный эффект за несколько минут. Чем ниже этот показатель, тем больше времени придется потратить для получения нужного результата.

Требования к зимнему бетонированию

Установлено, что температура бетонного раствора в момент заливки не должна быть ниже 5° С для монолитных конструкций, ниже 20° С — для тонких слоев бетона. В процессе гидратации цемента внутри смеси выделяется тепло, но его хватает для того, чтобы снизить температуру замерзания воды только на 2-3° С (сравнение с окружающим воздухом).

Помимо этого, сам раствор после смешения должен иметь температуру не ниже 20° С (желательно 30° С), иначе теряется его пластичность, укладка станет большой проблемой. Уплотнение холодной массы не достигнет нужного эффекта — появятся зоны недостаточного уплотнения смеси.

Вышеуказанные условия, необходимые для формирования качественной структуры, вызывают необходимость применения специальных мер при укладке бетона в зимний период. Технология должна обеспечивать или прогрев раствора и поддержание нужной температуры, или введение добавок, которые способны понизить температуру замерзания воды, ускорить процесс упрочнения бетона при низких температурах и повысить пластичность раствора в холодное время.

Какие условия считаются «зимними» при бетонировании и ведении кладочных работ

Перед тем, как разобраться, какие особенности и ограничения влекут за собой отрицательные температуры при «мокрых» процессах, надо понять, что подразумевается под зимними условиями бетонирования.

Многие полагают, что зимние – это условия, при которых на улице стабильно установились отрицательные температуры, и идёт снег. На самом деле это не совсем так. В соответствии с СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» зимние условия – это когда среднесуточная температура наружного воздуха ниже +5 °С, или минимальная суточная температура ниже 0 °С.

Т.е., как видно, понятие «зимние» условия охватывают широкий диапазон температур. Они могут возникнуть, в зависимости от региона проживания, и осенью, и ранней весной, причем, без выпадения осадков в виде снега.

Также среди начинающих застройщиков распространено убеждение, что при отрицательных температурах, а тем более, если столбик термометра падает ниже -15…-25 °С, залить фундамент или вести облицовочную кладку стен невозможно. Хотя, если посмотреть на коммерческое строительство, то работы по возведению монолитных многоэтажек и жилых многоквартирных домов ведутся круглый год, независимо от погодных условий.

Это связано с использованием особых методик бетонирования и применением специальных противоморозных добавок — химических веществ, модифицирующих бетонную смесь.

Способы зимнего бетонирования

В зимнее время раствор бетонируется 4 основными способами, способными удовлетворить предъявляемые требования, или (чаще всего) сочетанием таких способов. К ним относятся:

  1. Разогрев бетонного раствора при смешении и укладке.
  2. Введение специальных добавок противоморозной направленности.
  3. Обеспечение термосного эффекта.
  4. Длительный прогрев бетона во время твердения.

Разогрев раствора может производиться разными методами. Наиболее распространены разогрев паром, прогрев потоком воздуха (конверторный метод), индукционный разогрев, нагрев при помощи инфракрасного излучения, прямой электрический нагрев.

Длительный прогрев осуществляется в специальных опалубках, где размещены нагревательные элементы, обеспечивает принудительное нагревание бетона в процессе его твердения до температуры не ниже 5-10° С. Термосный эффект достигается сохранением тепла, выделяемого при гидратации цемента или другой реакции при введении добавки, за счет обеспечения хорошей теплоизоляции бетонной конструкции после заливки.

При зимнем бетонировании потребуются следующие инструменты:

  • миксер строительный;
  • лопата;
  • весы;
  • мастерок;
  • шпатель;
  • термометр;
  • болгарка;
  • электродрель;
  • молоток;
  • плоскогубцы;
  • отвертка;
  • отвес;
  • уровень;
  • рулетка;
  • молоток;
  • лом;
  • терка;
  • кельма.

Есть ли плюсы у зимних бетонных работ

В целом работа с бетоном в суровых условиях низких температур влечет дополнительные сложности, но невозможно прекращать стройку на полгода всякий раз с наступлением осени, к тому же, у зимних работ есть и существенные плюсы:

  1. Зимние скидки на строительные материалы и спад востребованности рабочей силы позволяют сэкономить.
  2. Зимой можно бетонировать фундаменты на слабом или хрупком грунте.
  3. Замерзшие подъездные пути позволяют без проблем доставить на стройку тяжелую технику и материалы.

Специальные добавки в бетон

Зимнее бетонирование расширяет свои возможности при введении противоморозных добавок. Такие бетонные смеси без подогрева можно использовать при температуре 0-5° С. Самой распространенной противоморозной добавкой являются поташ и нитрат натрия. Количество вводимой добавки зависит от условий твердения бетона:

  • при температуре воздуха до -5° С потребуется 5-6% указанных добавок;
  • при температуре до -10° С — 6-8%;
  • при -15° С — 8-10%.

Если твердение массы проходит при большем морозе, то нитрат натрия не применяется, а количество поташа увеличивается до 12-15%. Помимо этих веществ, можно использовать мочевину или смесь нитрата кальция с мочевиной.

Эффект повышения морозостойкости усиливается при одновременном добавлении ускорителей твердения массы. К наиболее распространенным можно отнести формиат натрия, асол-К, смесь на основе ацетилацетона и некоторые другие. В качестве стандартных противоморозных добавок с дополнительными пластифицирующими и ускоряющими свойствами можно рекомендовать:

  • гидробетон С-3М-15;
  • гидрозим;
  • лигнопан;
  • победит-антимороз;
  • бетонсан;
  • сементол.

Наиболее экономичной добавкой для самодельных смесей является аммиачная вода.

Метод «термоса»

Технологическая сущность метода «термоса» заключается в том, что имеющая положительную температуру (обычно в пределах 15… 30°С) бетонная смесь укладывается в утепленную опалубку. В результате этого бетон конструкции набирает заданную прочность за счет начального теплосодержания и экзотермического тепловыделения цемента за время остывания до 0°С.

В процессе твердений бетона выделяется экзотермическая теплота, количественно зависящая от вида применяемого цемента и температуры выдерживания.

Наибольшим экзотермическим тепловыделением обладают высокомарочные и быстротвердеющие портландцементы. Экзотермия бетона обеспечивает существенный вклад в теплосодержание конструкции, выдерживаемой методом «термоса».

Поэтому при применении метода «термоса» рекомендуется применять бетонную смесь на высокоэкзотермичных портландских и быстротвердеющих цементах, укладывать с повышенной начальной температурой и тщательно утеплять.

Бетонирование методом «Термос с добавками-ускорителями»

Некоторые химические вещества (хлористый кальций СаСl, углекислый калий — поташ К2СО3, нитрат натрия NaNO3 и др.), введенные в бетон внезначительных количествах (до 2% от массы цемента), оказывают следу ющее действие на процесс твердения: эти добавки ускоряют процесс твердения в начальный период выдерживания бетона. Так, бетон с добавкой 2%-ного хлористого кальция от массы цемента уже на третий день достигает прочности, в 1,6 раза большей, чем бетон того же состава, но без добавки. Введение в бетон добавок-ускорителей, являющихся одновременно и противоморозными добавками, в указанных количествах понижает температуру замерзания до -3°С, увеличивая тем самым продолжительность остывания бетона, что также способствует приобретению бетоном большей прочности.

Бетоны с добавками-ускорителями готовят на подогретых заполнителях и горячей воде. При этом температура бетонной смеси на выходе из смесителя колеблется в пределах 25…35°С, снижаясь к моменту укладки до 20°С. Такие бетоны применяют при температуре наружного воздуха -15… -20°С. Укладывают их в утепленную опалубку и закрывают слоем теплоизоляции. Твердение бетона происходит в результате термосного выдерживания в сочетании с положительным воздействием химических добавок. Этот способ является простым и достаточно экономичным, позволяет применять метод «термоса» для конструкций с Мп

Бетонирование «Горячий термос»

Заключается в кратковременном разогреве бетонной смеси до температуры 60… 80°С, уплотнении ее в горячем состоянии и термосном выдерживании или с дополнительным обогревом.

В условиях строительной площадки разогрев бетонной смеси осуществляют, как правило, электрическим током. Для этого порцию бетонной смеси с помощью электродов включают в электрическую цепь переменного тока в качестве сопротивления.

Таким образом, как выделяемая мощность, так и количество выделяемой за промежуток времени теплоты зависят от подводимого к электродам напряжения (прямая пропорциональность) и омическогосопротивления профеваемой бетонной смеси (обратная пропорциональность).

В свою очередь, омическое сопротивление является функцией геометрических параметров плоских электродов, расстояния между электродами и удельного омического сопротивления бетонной смеси.

Электроразофев бетонной смеси осуществляют при напряжении тока 380 и реже 220 В. Для организации электроразофева на строительной площадке оборудуют пост с трансформатором (напряжение на низкой стороне 380 или 220 В), пультом управления и распределительным щитом.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляют в основном в бадьях или в кузовах автосамосвалов.

В первом случае приготовленную смесь (на бетонном заводе), имеющую температуру 5…15°С, доставляют автосамосвалами на строительную площадку, выгружают в электробадьи, разогревают до 70… 80°С и укладывают в конструкцию. Чаще всего применяют обычные бадьи (туфельки) с тремя электродами из стали толщиной 5 мм, к которым с помощью кабельных разъемов подключают провода (или жилы кабелей) питающей сети. Для равномерного распределения бетонной смеси между электродами при загрузке бадьи и лучшей выгрузке разогретой смеси в конструкцию на корпусе бадьи установлен вибратор.

Во втором случае приготовленную на бетонном заводе смесь доставляют на строительную площадку в кузове автосамосвала. Автосамосвал въезжает на пост разогрева и останавливается под рамой с электродами. При работающем вибраторе электроды опускают в бетонную смесь и подают напряжение. Разогрев ведут в течение 10… 15 мин до температуры смеси на быстротвердеющих портландцементах 60°С, на портландцементах 70°С, на шлакопортландцементах 80°С.

Для разогрева смеси до столь высоких температур за короткий промежуток времени требуются большие электрические мощности. Так, для разогрева 1 м смеси до 60°С за 15 мин требуется 240 кВт, а за 10 мин — 360 кВт установленной мощности.

Использование термосного эффекта

Бетонирование в зимних условиях с использованием термосного эффекта заключается в увеличении времени остывания бетонной конструкции на период, достаточный для набора нужной прочности. Главная задача — сохранить тепло раствора, обеспеченного при его приготовлении, и тепло, выделяющееся при гидратации цемента.

Способ термоса обычно используется совместно с введением добавок, ускоряющих застывание массы и снижающих температуру замерзания воды. В качестве таких добавок применяются хлористые кальций и натрий или нитрит натрия в количестве до 5% от веса цемента.

Сам «термос» монтируется в виде утепленной опалубки, стенки которой покрываются теплоизоляционными материалами в несколько слоев. Хорошими теплоизоляторами являются пенополистирол и минеральная вата. Термосные стенки изготавливаются в следующем порядке: на опалубку крепится слой гидроизоляции (полиэтиленовая пленка), поверх — теплоизоляция, сверху — еще один слой гидроизоляции. Сверху бетонная конструкция также надежно укрывается аналогичными слоями изоляции. Термосный эффект наиболее заметен в монолитных конструкциях со значительным объемом бетона и может использоваться до температуры -5° С.

Электрический разогрев

Бетонные работы зимой можно проводить при предварительном электрическом разогреве раствора. Технология способа основана на нагреве с помощью электродов, опущенных в бетонный состав. Обычно применяются электроды пластинчатого типа на напряжение в 380 В, при этом емкость должна быть заземлена.

В результате разогрева массы раствор может потерять свои эластические свойства, поэтому рекомендуется вводить пластифицирующие добавки. Прогрев смеси можно проводить и в барабане бетономешалки с применением электродов в виде стержней. Прогрев производится с таким учетом, чтобы укладываемый раствор имел температуру 30-40° С.

Электрический метод можно использовать для разогрева раствора во время заливки опалубки. Применение находят два способа: периферийный нагрев (плоские электроды размещаются по поверхности бетонного элемента) и сквозной разогрев (стержневые электроды пропущены через толщу бетона и опалубку). В последнем случае следует исключить контакт электродов с арматурой бетонной конструкции.

Инфракрасный нагрев

Технология зимнего бетонирования может быть основана на разогреве массы с помощью инфракрасных лучей. Источником их служат стандартные нагреватели мощностью до 1.2 кВт на напряжение 220 или 380 В и керамические стержневые излучатели диаметром до 50 мм. Излучение направляется отражателями параболического или сферического типа. Такие устройства используются в скользящей опалубке, когда обогрев можно обеспечить с обеих сторон. Излучатели закрепляются к опалубке, а бетонная конструкция прикрывается брезентовым щитом. При кладке стен в щитовой и объемно-переставной опалубках находит использование нагрев с одной стороны с помощью излучателя сферического вида. С целью повышения поглощения тепла щиты опалубки целесообразно покрыть черным ла­ком. Температура разогрева может достигать 80° С.

Прогрев бетона проводом

Обогрев бетона можно производить разными методами. Оптимальным вариантом по таким показателям, как экономичность и эффективность, являются станции для прогрева бетона и провод ПНСВ для прогрева.

Прогрев бетона кабелем

До бетонирования необходимо непосредственно в основание будущей конструкции установить провода для прогрева бетона марки ПНСВ. После включения трансформатора в сеть именно посредством их производится непосредственный нагрев. Уровень нагрузки можно регулировать. Ток нагрузки контролируют с помощью амперметра.

Применение станций прогрева бетона

Станции для прогрева бетона марки КТПТО предназначены для нагрева не только бетонной смеси, но и грунта. Оснащены ручным и автоматическим управлением степенью нагрева. Оборудованы специальными блокировками в целях повышения уровня безопасности персонала, который работает на данном оборудовании на объекте.

Станция для прогрева бетона КТПТО-100-А-(С-автоматикой)

При работе происходит нагрев проводов до +80°C. Именно они и производят передачу тепловой энергии бетонной смеси. Для ее нормального твердения необходимы определенные компоненты станции для нагрева:

  • понижающий трансформатор. Его подключение производится только к трехфазной сети переменного тока. Именно она позволит понизить уровень напряжения до требуемой величины;
  • автоматический прерыватель. Он защищает станцию от перепадов напряжения тока, поступающего от сети и коротких замыканий. Расположен строго на вводе прогревочного трансформатора. Уровень напряжения контролируется посредством сигнальных ламп и встроенных измерительных приборов;
  • специализированные провода для нагрева. Их располагают прямо в опалубке перед самой заливкой бетонной смеси. Используются проводники в поливинилхлоридной изоляции (ПНСВ) с диаметром стальной жилы 1,2 мм или двойные (ПНСЖ) – 2х1,2 мм.

Наша компания предлагает станции для прогрева бетона марки КТПТО (КТПТО-80, КТПТО-80 А (с автоматикой), КТПТО-100, КТПТО-100 А (с автоматикой)). Управление нагрузкой может производиться в ручном или в автоматическом режиме в зависимости от модели устройства. Это комплектная трансформаторная подстанция внешнего типа. Обратите внимание, что ее недопустимо использовать в случаях, когда присутствует ряд неприемлемых условий:

  • сильные вибрации;
  • высокой уровень опасности получения ударов механического типа;
  • наличие агрессивной среды.

Условия работы станций обогрева бетона

  • монтаж греющих проводов производится сразу после того, как был уложен каркас из арматуры в опалубку. Провода марки ПНСВ укладывают без натяжки на каркасы. Они не должны выступать за пределы бетонной смеси. Точная схема монтажа проводников, подключенных к станции, определяется такими параметрами, как сечение, габариты и конструктивные особенности самого железобетонного элемента, нужной температурой нагрева;
  • нагревательный провод должен иметь сечение в 2-3 раза выше аналогичного показателя греющего проводника;
  • места, где происходят соединения греющего и выходного проводников требуют качественной изоляции посредством пластмассовой трубки;
  • к работам допускаются только электрики, которые прошли специальную подготовку с присвоением уровня квалификации и допуска к таким работам;
  • обязателен инструктаж по электрической безопасности для всех сотрудников, работающих на данном строительном объекте.

Опалубки с подогревом

Качественные бетонные работы зимой можно проводить при обеспечении твердения бетона (при разогреве) за счет использования нагреваемых опалубок. Для этого стенки опалубки выполняются многослойными, а между слоями закрепляются нагревательные элементы. Сверху на опалубке монтируется теплоизоляционный экран. Таким методом можно обеспечивать длительный прогрев не очень массивных бетонных конструкций. В качестве нагревателей обычно применяются трубчатые ТЭНы. Прогрев следует равномерно распределять по площади бетона.

Современные составы для противоморозных добавок в бетонные смеси и различные способы разогрева массы позволяют проводить бетонные работы в зимнее время. Контроль за исключением замерзания воды обеспечит надлежащее качество и достижение нужной прочности бетонной конструкции.

Мероприятия, увеличивающие эффективность применения противоморозных добавок

Противоморозные добавки выполняют важную роль – активируют процессы твердения смеси и снижают температуру замерзания жидкой фазы. Но для получения эффективного результата, наряду с использование модификаторов, необходимо выполнять ряд сопутствующих мероприятий.

  • Созданию внутренней теплоты в бетонной смеси способствует предварительный прогрев ее компонентов.
  • После окончания укладки поверхность бетона необходимо утеплить матами, что позволит сохранить тепло, выделенное в результате экзотермической реакции цемента и воды, и сохранить условия, подходящие для твердения.
  • Зимой наиболее эффективно использовать портландцементы и высокомарочные быстротвердеющие цементы.

При изготовлении бетонной смеси из подогретых компонентов применяют иной порядок загрузки всех элементов, чем в традиционных летних условиях, когда все сухие составляющие одновременно загружаются в заполненный водой барабан смесителя. Зимой, чтобы избежать заваривания цемента, сначала в барабан заливают воду, затем засыпают крупный заполнитель, а потом проворачивают барабан несколько оборотов и засыпают песок и цемент.
Продолжительность перемешивания компонентов в зимнее время должна быть увеличена примерно в полтора раза.

  • Места погрузки и выгрузки бетонной смеси необходимо изолировать от воздействия ветра, а средства подачи смеси – тщательно утеплить.
  • Опалубка и арматура должны быть очищены от снега и наледи, арматуру необходимо отогреть до положительной температуры.
  • Обязательное условие зимнего бетонирования – быстрые темпы его проведения, для минимизации потери тепла в бетонной смеси, так как гидратация цемента в смеси наступает через сорок минут после затворения.
Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: