Бетонирование в зимний период
Низкая температура является главной проблемой, сопровождающей зимнее бетонирование. Для начала нужно разобраться, каким образом отрицательная температура может повлиять на процесс схватывания и твердения бетона. Существует две основных причины:
1. Затормаживание процесса гидратации цемента (увеличение сроков набора прочности бетона);
2. Вымерзание воды, входящей в состав бетона (полная остановка процесса набора прочности).
Разберемся по порядку: каким же образом каждая из причин воздействует на поведение набирающего прочность бетона? В чем основная проблема бетонирования при низких температурах? Почему для свежеуложенного бетона опасна отрицательная температура? Что конкретно не хватает цементу для полноценного схватывания и образования цементного камня, при бетонировании зимой?
Низкая температура (0+10 градусов) существенно затормаживает процесс гидратации цемента. Проще говоря, растягиваются сроки набора прочности бетона. К примеру: в нормальных условиях (+20 градусов Цельсия) за неделю бетон набирает до 70% прочности. При температуре окружающего воздуха +5 градусов, срок набора 70% марочной прочности бетона может растянуться на 3-4 недели.
Высокая температура является катализатором большинства химических процессов. Не исключением является и процесс гидратации цемента. Именно поэтому, при изготовлении ЖБИ изделий применяется пропаривание свежеотлитых изделий из бетона. При пропаривании, в камере с погруженными в неё свежеизготовленными железобетонными изделиями поддерживается 70-80 градусная температура и повышенная влажность. Благодаря таким условиям, бетон ускоренными темпами набирает марочную прочность. И пресловутые 70% прочности бетон может набрать за 8-12 часов (в стандартных 20-градусных условиях аналогичная прочность бетона достигается за неделю).
И если низкая положительная температура тормозит процесс схватывания и набора прочности бетона, то отрицательная - полностью его останавливает. Причина тому – вымерзание воды в молодом бетоне. Сам процесс гидратации цемента невозможен в отсутствие воды. Вода является необходимым компонентом для образования цементного камня. Цемент должен находиться в контакте с водой (влагой) в течение всего времени созревания.
Классический срок набора марочной прочности бетона – 28 суток. Именно в таком возрасте он должен набрать прочность, которая была рассчитана и спрогнозирована лабораторией бетонного завода. Однако, как мы уже выяснили, при бетонировании в зимних условиях, процесс схватывания и набора прочности может растянуться, а то и вовсе остановиться, вплоть до наступления оттепели.
Как бетонировать зимой
Коль уж мы завели речь о зимнем бетонировании, будем считать, что температура, при которой мы производим монолитные работы, – отрицательная. Основная задача – не дать замерзнуть воде, входящей в состав бетона. Цемент нуждается в воде. Это его жизнь и его сила. По сути, технология зимнего бетонирования и нацелена на сохранение воды от замораживания (кристаллизации).
Какие же методы зимнего бетонирования наиболее часто используются в современном строительстве? Существует несколько основных способов сохранения воды затворения бетона от вымерзания:
• Применение противоморозных добавок в бетон (ПМД)
• Использование электропрогрева бетона
• Укрывание бетона пленкой ПВХ, утеплителями и т.п.
• Сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками.
Применение противоморозных добавок в бетон - наиболее распространённый способ, применяемый при бетонировании в зимних условиях. Большинство бетонных заводов выпускают бетон с зимними добавками ПМД. Так называемый «зимний бетон» производится в различных вариациях, отличающихся между собой процентным содержанием добавок.
Противоморозные добавки вводятся в бетон в строгом процентном соотношении с количеством цемента, входящего в ту или иную марку бетона. Так же, количество противоморозной добавки зависит от предполагаемой температуры воздуха, при которой будет происходить бетонирование.
Электропрогрев бетона чаще применяется на больших стройках, где имеется техническая возможность использовать трансформаторы большой мощности (30-80 кВт). В российских реалиях дряхлых подстанций и электросетей недостаточной мощности, зимний прогрев бетона - это малореальное мероприятие для частного застройщика. Электрический прогрев бетона зимой - лучший метод при проведении монолитных работ. Укрывание бетона – наиболее рациональный метод бетонирования в зимнее время, при пограничных температурах воздуха от+3 до -3. Схватывание и твердение бетона – изотермический процесс, то есть при застывании и наборе прочности, цемент, контактируя с водой, выделяет тепло. И было бы неплохо сохранить это тепло. Для этого необходимо свежеотлитую конструкцию из бетона укрыть ПВХ плёнкой и утеплителем. В некоторых случаях, если при бетонировании в зимнее время применялся обычный бетон без противоморозных добавок, а температура воздуха резко упала до низких минусовых значений (-5-15), целесообразно использовать газовые или электрические пушки.
Если будет использоваться дополнительный прогрев тепловыми пушками, то укрытие из плёнки ПВХ укладывается не на поверхность бетона, а на временный каркас из досок, брусков и т.п . Создаётся нечто наподобие низкой «палатки» или «шатра» над бетонной конструкцией и под это укрытие ставятся тепловые пушки. Чем выше будет температура под шатром, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев.
В большинстве случаев, для первичного набора прочности бетона, достаточной для проведения дальнейших работ, хватает 1-3 суток прогрева тепловыми пушками. За это время бетон может набрать до 50% марочной прочности.
Возможные последствия зимнего бетонирования
Чаще всего подобное «издевательство» проходит с незначительными потерями для залитой бетонной конструкции. Конечно же, имеет место быть снижение марочной прочности бетона, подмороженного в раннем возрасте. Однако, учитывая проектные запасы этой самой прочности, после испытаний образцов бетона и согласования с проектировщиками конструкцию возможно будет далее эксплуатировать. В том случае, если марочная прочность бетона не будет соответствовать требованиям, позволяющим дальнейшую эксплуатацию, конструкцию необходимо демонтировать и возводить заново.
Как правило, при подмораживании страдает самый верхний слой бетона. Если отливается плита перекрытия или фундаментная плита, то при резких заморозках пострадает поверхность, а не массив конструкции. В дальнейшем эта поверхность, сродни облупившейся краске, обсыпется шелухой. Причин тому немного.
• Во-первых, внутренний массив бетонной конструкции спасает тепло, выделяемое реакцией взаимодействия цемента и воды (изотермический процесс). Ну и конечно же, помогают защитные функции опалубки и внешнего слоя бетона.
• Во-вторых, вода, как самый легкий компонент бетона, во всех случаях поднимается наверх. Особенно, если бетон при заливке разбавлялся водой. В результате мы получаем излишнюю несвязанную воду в верхней части плиты, ну и конечно же, нарушенной водоцементное отношение в этой части конструкции. А тут ещё и мороз «помогает».
В данном случае возникает необходимость в производстве ремонтных работ конструкции, после чего возможна её дальнейшая эксплуатация.
