Температура застывания бетона: как застывает бетонный раствор

При работе с бетоном крайне важно учитывать влияние температуры окружающей среды на скорость его застывания и прочность. Игнорирование этого момента может привести к снижению качества материала, что в некоторых случаях просто недопустимо. Поэтому далее мы рассмотрим, какая оптимальная температура для застывания бетона, и что делать, если температура окружающей среды значительно ниже этого показателя.
Выполнение стяжки в холодное время года

Общие сведения

Итак, наилучшей температурой для твердения бетона считается около 20 градусов по Цельсию. Однако, не всегда получается выдержать подобные условия. Бывают случаи, когда необходимо выполнить бетонирование в холодное время года.

К примеру, потребность в зимних работах может возникнуть в следующих случаях:

• Бетонирование при осыпающихся грунтах, что сложно выполнить в теплое время года.
• Зимние скидки на цемент. Иногда цена материала может быть действительно очень низкой, но, в то же время, хранить его до наступления потепления не имеет смысла, так как качество цемента будет снижаться. В такой ситуации оптимальным вариантом будет проведение работ в условиях низкой температуры.
• При частном строительстве. Зачастую, зимой легче получить отпуск, чем в летнее время.

Обратите внимание! Зимой дороже копать траншеи, к тому же, необходимо предусмотреть место для обогрева людей. Поэтому заниматься строительством не всегда выгодно.

Заливка фундамента в зимнее время

В первую очередь следует разобраться, какую температуру, при работе с бетоном, следует считать низкой. Среди строителей принято считать погоду холодной, если среднесуточная температура опускается ниже 4 градусов по Цельсию. В этом случае, для успешного проведения данной строительной операции своими руками необходимо предпринять специальные меры предосторожности, которые защитят раствор от негативного влияния холода.

Дело в том, что застывание бетона при низких температурах происходит особым образом. Скорость протекания этого процесса и качество итогового результата во многом зависит от температуры воды в составе.

Чем она выше, тем, соответственно, быстрей происходит застывание. Оптимальный ее показатель составляет 7-15 градусов.

Однако, низкая температура окружающей среды в любом случае оказывает критическое воздействие на скорость гидратации цемента. В итоге, набор прочности и застывание происходит значительно медленнее.

Утепление свежезалитого фундамента

Чтобы высчитать, сколько застывает бетон при минусовой температуре, нужно учесть, что ее падение на 10 градусов снижает скорость твердения в два раза. Подобные расчеты важны при планировании строительных работ и снятии опалубки.

Обратите внимание! Если температура опустится ниже -4 градусов по Цельсию, то раствор просто замерзнет, и, в таком случае, процесс застывания вообще прекратится, а бетон потеряет до 50 процентов своей прочности.

Однако, имеются и положительные стороны заливки при низкой температуре – при правильной организации процесса, есть шанс получить более качественный результат, так как меньшая исходная температура в итоге дает большую прочность. Единственное, необходимо помнить при какой температуре застывает бетонный раствор, т.е. следить, чтобы она не опускалась ниже -4 градусов.

Добавка для увеличения скорости застывания

Так как застывает бетон при минусовой температуре очень медленно, а сроки строительства зачастую ограничены, строители придумали несколько способов, как ускорить этот процесс.

Наиболее распространенные из них следующие:

• Добавление специальных присадок в раствор;
• Подогрев бетона электрическим кабелем;
• Использование большего количества цемента в составе.

Теперь подробней рассмотрим особенности каждого из этих методов.

Сложно назвать зимние месяцы благоприятным периодом для бетонирования монолитных конструкций, заливки фундаментов и формирования буронабивных опор. Это связано с кристаллизацией воды. Она затрудняет процесс гидратации, в результате которого формируются прочные связи на молекулярном уровне. При расширении воды в результате кристаллизации возрастает пористость, снижаются прочностные характеристики, происходит растрескивание массива.

Чтобы зимний бетон был крепким, необходимр создать условия или присадки для его вызревания

После бетонирования происходят следующие процессы:

• схватывание. Продолжительность данной стадии составляет не более 24 часов, на протяжении которых осуществляется переход из жидкого состояния в твердую фазу. Прочностные характеристики при этом довольно низкие;
• твердение. Это длительный процесс, в результате которого на протяжении месяца приобретаются эксплуатационные характеристики. Они зависят от марки раствора, введенных модификаторов, а также окружающей температуры.

Процесс гидратации при нормальном протекании процесса твердения проходит следующим образом:

• образуется на поверхности тонкий слой натриевого гидросиликата;
• цементные зерна постепенно поглощают воду, связывая все компоненты смеси;
• внешние слои массива стают более плотными при испарении из раствора воды;
• процесс твердения постепенно переходит в глубину массива;
• концентрация влаги снижается до достижения эксплуатационной прочности.

Прежде всего, необходимо правильно выбрать цемент для зимнего бетонирования фундамента

При бетонировании зимой применяют различные методы, позволяющие изменить порог замерзания и сократить продолжительность схватывания:

• вводят модифицирующие добавки, снижающие порог кристаллизации. Специалисты индивидуально определяют, сколько соли в бетон зимой необходимо вводить, а также в каких пропорциях добавлять модификаторы;
• нагревают раствор, используя различные способы. Выбор оптимального варианта разогрева бетонного раствора осуществляется в зависимости от специфики работ и уровня затрат на реализацию выбранного способа;
• применяют в составе бетонного раствора портландцемент более высоких марок. Такой цемент достигает необходимой для эксплуатации прочности за более короткое время и интенсивно поглощает влагу.

Остановимся детально на нюансах заливки бетона в зимнее время.

Мнение эксперта: Заливка бетона зимой

Наиболее оптимальной для качественного схватывания бетона без потери характеристики прочности, образовании пористости и растрескивания в бетоне считается температура до 3… 5⁰С. Чтобы улучшить качество застывания бетонной смеси при низких температурах используют портландцемент высоких марок, а также дополнительные противоморозные добавки.

Дмитрий Орлов

Хлорид натрия в борьбе с морозом

На фото — добавка в мешках

NaCl – хлорид натрия(ХН) или обычная техническая соль. Бетон с солью технической является прекрасным веществом для производства строительных работ в зимнее время в условиях отрицательных температур.

Основные характеристики ХН

Техническая соль в бетонный раствор добавляется для того, чтобы наделить его противоморозными характеристиками.

Данная добавка обладает следующими свойствами и характеристиками:

• Соль, введенная в раствор своими руками, позволяет снизить температуру замерзания воды, что позволит избежать разрушения структуры изделия и образования полостей в монолитной конструкции, заливаемой зимой;
• Цена данной добавки невысока;

Обратите внимание! Данный компонент для бетона является самой дешевой противоморозной добавкой.

• NaCl не оказывает влияние на скорость застывания раствора, поэтому бетон зимой с солью может быть замешан задолго до его заливки. Таким образом, замешивание строительной массы с данной добавкой может быть произведено, к примеру, на заводе еще задолго до его транспортировки к строительной площадке без потери основных свойств;
• Подобная добавка увеличивает подвижность частиц раствора, что облегчает процесс формирования из данной массы изделий необходимой формы;
• Она не меняет структуру цементной массы.

Читать также: Делаем розетки в квартире

Совет. Рекомендуется применять хлорид кальция совместно с хлоридом натрия.

Доступность такого рода противоморозной добавки и ее низкая цена зачастую и является причиной того, что большинство строителей прибегают к применению совершенно других, более дорогих средств.

Помимо множества преимуществ такой добавки, есть у нее и один существенный недостаток, который зачастую и становится причиной невозможности применения ее для бетона. Дело в том, что соль обладает высоким уровнем коррозийной активности.

А это говорит о том, что использование арматуры из металла одновременно с цементной смесью с добавлением хлорида натрия приведет к процессу ржавления и отслаиванию данной конструкции от бетона.

Таким образом, железобетонная конструкция теряет свою целостность, что качественно снижает уровень прочности всего изделия.

Процесс добавления соли в раствор

Инструкция, оговаривающая пропорции соли в бетонный раствор, опирается на среднесуточную температуру и ожидаемую прочность:

Совет. Пропорции соли в бетон предполагают также добавление и хлорида кальция в первом случае в размере 0,5% от массы раствора, а во втором 2%.

Заливаем бетон зимой – достоинства зимнего бетонирования

Для того чтобы разрешить данный спор необходимо рассмотреть все достоинства и недостатки подобного способа и на их основании сделать вывод. При этом на вопрос о том, сколько добавлять соли в бетон стоит отвечать только при положительном результате исследования.

Последствия использования соли в качестве добавки при зимнем монтаже сказываются не только на внешнем виде, но и прочности

Принято считать, что если добавить соль в бетон, то он получает дополнительные характеристики, которые позволяют не замазать воде на морозе, а значит, можно производить работы зимой при минусовой температуре.

Также некоторые мастера утверждают, что благодаря такой доставке увеличивается скорость застывания, поскольку данное вещество вытягивает влагу.

Стоит помнить, что бетон также подвержен коррозии, а соленая среда только ускоряет этот процесс

• Стоит отметить, что на вопрос о том, сколько добавить соли в бетон точный ответ не может дать ни один специалист. Дело в том, что некоторые строители считают, что это зависит от общего объема раствора, в то же время другие мастера утверждают, что процентное соотношение соизмеряется с температурой на улице.
• Также необходимо сказать и о том, что вопрос, сколько соли добавлять в бетон зимой задают люди, которые затянули ремонт или неправильно распределили время на изготовление того или иного процесса. Профессионалы же если планируют, строительство в холодную погоду используют не добавки, а дополнительные системы обогрева и соответственные температуре смеси.

Внешний вид коррозии бетона

• Очень важно сказать о том, что добавка соли в бетон для придания ему особых качеств является своеобразным мифом. Дело в том, что пользы от этого нет практически никакой, поскольку по заявлению тех, кто это использует, температура не должна быть меньше 7 градусов.

Совет! Намного проще приобрести готовый бетон на предприятии, которое делает горячие смеси с высокой температурой застывания. Однако работать с таким составом нужно очень быстро, чтобы он не схватился.

Существует масса других, более эффективных способов подогрева раствора

Недостатки

Прежде всего, следует отметить, что материал с добавками соли можно пилить обычными кругами. Больше не потребуется резка железобетона алмазными кругами, поскольку застывшее изделие будет менее прочным, что также отразится на сроке его эксплуатации.

Стоит отметить, что соленая среда отрицательно сказывается на арматуре. Поэтому если мы добавляем соль в бетон с включениями металла, то необходимо помнить, что она практически сразу начнет вызывать коррозию и ослабит всю конструкцию с течением времени.

Для некоторых видов бетонных конструкций такое решение может оказаться фатальным

Также такое техническое решение со временем начнет давать и визуальные эффекты. Соль будет выступать на поверхность в виде белого осадка, который очень некрасиво смотрится.

Учитывая всю серьезность данных недостатков, профессионалы не рекомендуют использовать такой метод. При этом вопрос о том, сколько соли надо добавлять в бетон естественно остается без ответа.

Совет! Использование теплой опалубки или искусственного подогрева бетона намного практичнее, хотя и приводит к дополнительным расходам.

Некоторые добавки от замерзания также значительно улучшают прочность готовой продукции

Выполнение работ в условиях отрицательных температур имеет определенные плюсы:

• позволяет осуществлять заливку на сыпучих почвах. На таких грунтах проблематично выполнять земляные работы в теплый период, так как почва осыпается. Повышение твердости грунта при замерзании облегчает выполнение работ;

Для замеса в зимнее время используют горячую воду и подогретую засыпку. Цемент греть нельзя

• существенно уменьшает сметную стоимость работ. Это достигается за счет снижения стоимости строительных материалов зимой. Благодаря сезонным скидкам уровень затрат может быть намного ниже;
• обеспечивает сокращения сроков выполнения строительных мероприятий. При неблагоприятных природных условиях строители вынуждены работать оперативнее, что позволяет осуществлять строительство ускоренными темпами.

Где вы предпочли бы жить: в частном доме, или квартире?

При выполнении бетонных мероприятий в зимний период используются следующие способы:

• повышение температуры бетонной смеси, за счет использования предварительно нагретой воды;
• ведение пластифицирующих добавок и модификаторов, значительно снижающих порог замерзания воды;
• повышение температуры раствора специальными методами электрического и инфракрасного разогрева.

Остановимся детально на особенностях каждого технического приема.

Проведение строительных работ не всегда производится при благоприятных погодных условиях. Заливка бетонного пола или возведение фундамента – то есть все процессы, связанные с приготовлением и укладкой бетонной смеси, ограничены довольно узким температурным диапазоном окружающей среды. В частности, пониженные значения в немалой степени влияют на процессы схватывания и твердения, а также на время набора бетоном марочной прочности. Существует ли возможность проведение таких работ при минусовой температуре и насколько это оправданно? Попробуем ответить на этот вопрос.

Физико-химические свойства бетона определяют оптимальный диапазон температур при работе с ним, находящийся в пределах от 17 до 25 градусов. Нормальные условия обеспечивают заявленную марочную прочность отвердевшего раствора примерно через 28 суток.

Скорость процесса гидратации цементной смеси сильно замедляется в случае снижения температуры и практически приостанавливается при 5 градусах. При дальнейшем понижении до отрицательных значений, вода, содержащаяся в растворе, замерзает, а ее объем значительно увеличивается. Возникающие силы внутреннего давления приводят к разуплотнению и разрыхлению структуры бетона, а его монолитность обеспечивается лишь за счет смерзшейся влаги.

При повышении температурных значений до положительных значений происходит оттаивание воды, возобновление реакции гидратации цемента и постепенное отвердение бетона. Однако последствия нарушения структуры при заморозке значительно сказываются на прочности монолита.

Экспериментальным путем и после проведения различных расчетов были определены критические точки, когда различные марки бетонного раствора могли бы подвергаться замораживанию без ощутимых последствий. Критическая прочность бетона, по достижении которой негативный процесс перестает оказывать заметные воздействия на характеристики конструкции, была установлена на уровне 50% от марочного показателя прочности.

Таким образом, заливка бетоном при минусовых температурах сводится к комплексу мер, предотвращающих замерзание воды до набора им критической прочности. Для этого существует несколько методов:

• изготовление раствора из предварительно подогретых компонентов;
• утепление опалубки;
• подогрев уложенной смеси;
• холодное бетонирование с помощью различных химических добавок, снижающих точку замерзания.

Рациональное применение одного из способов обуславливается объемом возводимой конструкции, исполнением заявленных прочностных характеристик, наличием и доступностью энергоресурсов. Но метеорологические условия, все же, являются решающим фактором при выборе варианта заливки.

Все озвученные методы неплохо работают как поодиночке, так и в совокупности.

Данный способ применяется при суточных колебаниях температуры с ее переходом через нулевую отметку, а также при незначительных заморозках. Суть заключается в том, что в подготовленную утепленную опалубку укладывается прогретая бетонная смесь, для приготовления которой важно правильно подобрать марку цемента. Чем выше она будет, тем быстрее произойдет схватывание и отвердевание раствора, и тем больше выделится тепла при гидратации.

Замес производят на воде, имеющей температуру не менее 90 градусов, и наполнителях, предварительно прогретых путем обдува горячим воздухом. При этом изменяется порядок закладки компонентов смеси: сначала в бетономешалку заливается вода, потом – строительный песок и щебень. Добавление цемента, который должен иметь комнатную температуру, производится в последнюю очередь, после нескольких оборотов бака.

Ни в коем случае не допускается нагревание цемента или его засыпка в горячую воду!

При зимней заливке рекомендуется использовать бетономешалку с электрическим подогревом барабана. Температура раствора на выходе должна составлять 35-45 градусов.

Для набора бетоном критической прочности необходимо как можно дольше сохранять оптимальный тепловой режим, не допуская быстрого остывания. С этой целью используют любые материалы – полиэтиленовую пленку, брезент, соломенные маты. Наиболее эффективным считается применение утепленной опалубки из пенополистирола.

Заливка бетона в зимний период при минусовой температуре требует постоянного прогрева уложенного раствора, не допуская его замерзания. Обеспечить условия для набора монолитом критической прочности можно несколькими способами.

Применение технической соли

Соль техническая – это сыпучий природный кристаллический продукт, галит, каменная соль, натрий хлористый технический NaCl, который получают во время переработки самосадочной соли.
Техническая соль популярна, широко пользуется спросом, особое применение нашли для борьбы с гололедом, обледенением, также она применяется в химической, пищевой, металлургической промышленности и в сельском хозяйстве. Жилищно-коммунальные предприятия покупают соль техническую с доставкой в компаниях, торгующих строительным сырьем, сайт компании.

Соль техническая обладает такими свойствами:

• Цвет – зачастую белый, встречается сероватый и желтоватый, оттенки вещества зависят от месторождения добываемого сырья. Ей присущи темноватые частицы, которые представляют собой остатки нерастворимые, появляющиеся из-за оксида железа.
• Вкус – обычный соленый без присутствия посторонних ноток.
• Запаха совершенно нет.
• Внешне кристаллический и сыпучий материал.

Где применяется соль техническая?

Как упоминалось выше, галит широко используется для снижения и уничтожения льда на дорогах. Она является самым дешевым сырьем для борьбы с гололедом, сохраняет свои свойства даже при температуре -30˚. Единственным минусом этого компонента является то, что он приносит вред растительности. Если соблюдать рекомендации по эксплуатации с точки зрения экологии, то негативное влияние природе можно снизить. Использование соли в нефтяной промышленности заключается в размораживании твердого грунта в вечной мерзлоте. Если залить раствор из соли и воды в скважину, земля оттает быстрее.

Другие добавки

Стоит отметить, что навязчивое желание производить работы своими руками и при минусовой температуре порой совершенно не оправдывает расходы. Однако если бюджет невелик, то можно воспользоваться специальными присадками для бетона, которые продаются на рынках строительных материалов.

Эти материалы позволяют работать даже при температуре минус 17, хотя это зависит от марки выбранного средства. При этом прочность раствора нисколько не уменьшается и алмазное бурение отверстий в бетоне снова станет актуальным.

Противоморозные присадки не содержат соли, но являются экологически чистыми

Некоторые мастера считают, что подобные смеси не являются экологически чистыми. Однако их инструкция обычно утверждает обратное, поскольку в состав таких присадок входят только натуральные компоненты.

Среди основных достоинств таких составов является их экономичность. Дело в том, что цена на них и расход очень малы, особенно по сравнению с другими вариантами подогрева.

Данный минерал отрицательно влияет на строения из бетона и все его положительные качества не оправдывают побочных эффектов

Можно ли заливать бетон зимой – проблемные моменты

Ряд застройщиков считает, что целесообразно воздержаться от зимнего бетонирования и выполнить весь объем работ с наступлением теплых месяцев.

Они руководствуются при этом следующими соображениями:

• приобретение покупного материала, содержащего противоморозные добавки, повысит объем затрат;
• создание специальных условий по укладке и применение методов разогрева повлечет дополнительные расходы;
• сокращенная продолжительность зимнего дня потребует дополнительного финансирования, связанного с освещением площадки и теплоизоляцией бытовок;
• использование сложных методов прогрева потребует привлечения специалистов и применения специального оборудования;
• при значительном снижении температуры потребуется больше времени для набора эксплуатационной прочности;
• малейшее отклонение от проверенной технологии и резкое изменение погодных условий является причинами повышенной хрупкости.

При зимнем замесе раствора меняется порядок закладки составляющих: заливается вода, в нее засыпается щебень и песок

Назначение

Нанесение противоморозных добавок подразумевает несложный технологический процесс, который без труда выполняется своими руками. Предназначена противоморозная добавка для сохранения нужной подвижности раствора, ускорения затвердевания смеси и ускорения гидратации бетонного состава. Использование примесей против замерзания экономит затраты на дополнительное отопительное оборудование и оплату центральной подачи тепла в помещение в зимнее время года. Благодаря противоморозным добавкам для бетона ускоряется возможность эксплуатировать здания и сооружения, а также уменьшается расход примесей в растворе и экономится электроэнергия.

Читать также: Как хранить цветную капусту в погребе

Примеси, которые позволяют бетону сохранять свои прочностные характеристики и улучшают микроклимат помещений в холодное время года, подразделяют на следующие виды:

• Примеси, которые путем снижения температур промерзания рабочей смеси выступают барьером для процесса кристаллизации, находящейся в бетонном составе воды. Такие добавки именуют замедлителями застывания цементной смеси или слабыми ускорителями застывания. Процесс снижения температур осуществляется электролитами, которые бывают сильными и слабыми.
• Примеси против замерзания бетонного состава — ускоряют твердение раствора и обладают немалыми антифризными свойствами.

Вернуться к оглавлению

Как воздействует температура на бетон, можно ли заливать бетон зимой

Одна из важнейших проблем строительного производства – зимнее бетонирование. В мире ежегодно укладывается более 2 млрд. м3 бетона. 34 всего объёма производится и используется в строительстве в зимнее время, при низких температурах.

Это вовсе не означает, что сейчас проблема с укладкой бетона зимой решена, но существует комплекс мер и много способов для успешного бетонирования.

В результате замерзания прекращается процесс гидратации цемента, превращения его в камень. При этом объём замёрзшей в бетоне воды увеличивается примерно на 9 %.

Три основных момента для понимания процесса:

• Если бетонная смесь замёрзла сразу после замешивания, то есть до начала схватывания бетона – то он не будет схватываться и после оттаивания.
• Если твердение началось, то после оттаивания процесс возобновится, но структура бетона изменится, что означает снижение прочности.
• Окончательная прочность бетона будет тем выше, чем позже он начнёт замерзать.

Оптимальная температура схватывания бетонной смеси 20 С0. Если обеспечить такой температурный режим для смеси в течении как минимум 7 суток, то дальнейшее замерзание не приведёт к значительным потерям прочности.

Для строителей разработаны соответствующие методики по бетонированию в мороз.

Они включают в себя:

• Методы начального прогрева исходных материалов;
• Прогрев опалубки паром, электричеством с помощью обогревательных устройств, прогрев методом индукции;
• Утепление опалубочных систем;
• Методы самосогревания смеси при больших объёмах конструкций;
• Применение химических добавок в качестве ускорителей твердения.

Профессионалы работают в соответствии с планами производства работ, которые учитывают погодные условия и включают обязательное применение того или иного способа защиты бетона от низких температур.

Частным застройщикам с относительно небольшими объёмами работ, при самостоятельном приготовлении бетона можно порекомендовать применение комплекса мероприятий по защите бетона:

• Приготовление смеси должно происходить только в обогреваемых помещениях;
• Песок, щебень не должны содержать льда и снега, их следует хранить под навесом а перед замешиванием подогреть любым способом;
• Воду нагреть минимум до 30 С0, максимум до 80 С0;
• При устройстве фундамента можно использовать утепление опалубки как специальными утеплителями, так и вспомогательными: ткани, маты из камыша и соломы, плёнки полиэтиленовые – это называется способом термоса;
• По возможности использовать электрообогревательные приборы;
• Сверху бетонная конструкция укрывается плотным материалом для защиты от влаги;
• Если конструкцию предполагается армировать, то арматуру перед установкой также необходимо прогреть;
• Использовать ускорители твердения: хлористые соли, поташ, нитрит натрия, хлористый аммоний.

В случае заказа бетонной смеси на заводе необходимо проконсультироваться со специалистами фирмы по поводу применения той или иной добавки в бетон для ускорения процесса его созревания.

Большую роль играет расстояние от завода-производителя до стройплощадки, бетон может остынуть в пути и замёрзнет в опалубке до начала процесса твердения.

Применение добавок в бетон допускается в строго регламентированном количестве. Превышение нормы отрицательно влияет на качество бетона, а арматура подвергается ускоренной коррозии.

При температуре ниже -15 С0 в домашних условиях бетонные работы проводить не стоит.

Для бетонирования неблагоприятна и слишком высокая температура воздуха. Выше 30 С0 сложности возникают с поддержанием влажности конструкции на начальном этапе твердения.

Для работ в жару рекомендован целый ряд защитных мероприятий, в основном это внешнее укрытие бетона и регулярное увлажнение.

Можно ли добавлять соль в бетон зимой и модифицирующие добавки

Введение специальных пластификаторов позволяет уменьшить уровень замерзания воды. При этом гидратация будет осуществляться по стандартной схеме, несмотря на пониженную температуру окружающей среды.

Наиболее распространенная присадка, повышающая «морозоустойчивость» бетона и ускоряющая его твердение, — хлористый кальций

Наряду с готовыми составами, которые можно приобрести в магазинах, используют следующие ингредиенты:

• хлористый кальций:
• поташ;
• хлорид натрия;
• натриевый нитрат.