Зимнее бетонирование — как залить фундамент в мороз?

Технология бетонных работ в зимнее время — обширная и сложная тема, но начнем мы с простого, казалось бы, вопроса: какие условия считаются зимними? Ответ не очевиден. Многие считают, что это лютые морозы, метель и гололедица. Но согласно действующим нормативам СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» достаточно, чтобы среднесуточная температура воздуха была ниже 5°С, или минимальная суточная — ниже 0°С. Говоря простыми словами, зима начинается осенью.

Плюсы и минусы

Оговоримся сразу — минусов у зимнего бетонирования намного больше, чем плюсов, так что прибегают к нему только при острой необходимости. С чем же придется столкнуться? Прежде всего — с дополнительными расходами. Какие бы меры не предпринимались — сооружение тепляка, подогрев смеси, внедрение специальных добавок — все это влечет за собой дополнительные расходы. И выгода от относительно дешевой в несезон рабочей силы едва ли покроет убытки.

Но вторая проблема еще серьезнее. Если, несмотря на все усилия, содержащаяся в растворе вода замерзнет, бетон может просто не набрать проектную прочность, что особенно критично при строительстве фундамента.

Плюсы же у зимнего бетонирования лишь в том, что проще будет залить фундамент на слабом грунте и подогнать технику по окаменевшему от морозов бездорожью.

Теперь же попробуем разобраться с самой сутью проблемы зимнего бетонирования.

Особенности работы с бетоном зимой

Главный враг зимнего бетонирования — холод. Дело в том, что строительная смесь твердеет в результате гидратации, то есть присоединения молекул воды к молекулам или ионам другого вещества (в нашем случае — цемента). Когда вода замерзает, то есть при температуре ниже 0°С, эта химическая реакция резко замедляется, а то и вовсе прекращается.

Впрочем, температура немного выше нуля тоже не гарантирует успех. Для того, чтобы бетон набрал проектную прочность, нужно, чтобы воздух был прогрет до 12-15°C. И не только во время заливки, но на протяжении всего срока затвердевания, который занимает 28 суток. Достичь таких условий в зимний период, мягко говоря, затруднительно. Но так ли велики будут потери, если предоставить цемент на морозе самому себе? К сожалению, да.

Влияние низких температур на свойства бетона

Даже на небольшом, казалось бы, холоде (всего лишь ниже 5°С), процесс гидратации уже не идет так, как следует. Жидкость замерзает, превращаясь в кристаллики льда, которые буквально разрывают бетон. А это чревато образованием трещин. Даже если поначалу они выглядят мелкими и не опасными, со временем некоторые (особенно диагональные) могут углубиться и просто расколоть фундамент. Но даже если этого не случится, его прочность будет критически снижена.

Проблема еще и в том, что замерзшая на холоде вода не останется в таком состоянии навечно. С наступлением весны лед неизбежно растает и снова вступит в реакцию с зернами цемента, структура которых уже была нарушена. А это чревато образованием каверн.

Но и это не все. Еще одна опасность связана с арматурой. Быстрее всего вода замерзает вокруг холодного металла. На прутах образуется ледяная пленка, из-за которой цементный гель не может с ними сцепиться. Говоря иными словами, бетон и арматура в таком фундаменте будут существовать отдельно друг от друга.

Все эти беды приводят к тому, что прочность бетонной плиты снижается на 50% и даже больше. Очевидно, что заливка фундамента при столь печальных цифрах просто не имеет смысла.

Но что насчет других «мокрых» процессов, при которых необходима вода и материалы на основе цемента? Например, кирпичной кладки? Тут тоже все непросто. Клеевой шов из-за небольшого объема смеси промерзает насквозь и полностью теряет пластичность. Фактически, кирпичи скрепляются льдом. Да, существует метод кладки замораживанием, который рассчитан на то, что заледеневшие зимой швы оттают по весне и и процесс полимеризации цемента продолжится. Но и тут, как говорится, овчинка не стоит выделки. Слишком велики риски неравномерной усадки.

Существенный минус бетонирования на холоде состоит в том, процесс затвердевания смеси замедляется и занимает намного больше нормативных 28 дней

Но значит ли это, что на зимнем бетонировании можно поставить крест? Нет. Но нужно создать условия, при которых раствор не будет замерзать и наберет проектную прочность хотя бы на 30–50%, после чего влияния холода будет уже не так критично. Обычно эти показатели достигаются на 4-6 день после того, как завершена заливка. Значит, нужно так или иначе прогревать смесь меньше недели. А это выполнимая задача.

Подготовка к зимнему бетонированию

При подготовке к зимнему бетонированию прежде всего нужно уделить внимание опалубке и арматуре. И то, и другое необходимо защитить от осадков, укрыв водонепроницаемой пленкой. Перед тем, как приступать к заливке раствора, котлован тщательно осматривают, сметают снег, если таковой есть, а лед растапливают, обливая кипятком.

Рабочие температуры

Бетонная смесь для заливки должна иметь температуру не ниже 5°С (для цемента с низким классом прочности минимум составляет 10С°). Для этого сухую смесь прогревают, а замес производят в теплой (до 70°С) воде. При этом греть раствор во время транспортировки нельзя — слишком велик риск заваривания дорогостоящего материала. Поэтому путь от завода до стройки не должен занимать более 1-2 часов. Если же это условие соблюсти нельзя, производитель должен использовать противоморозные добавки, о которых мы поговорим ниже.

Согревающие системы

Чтобы залитый фундамент затвердевал, а не замерзал, его прогревают. Лучше всего для этой цели подходят прогревочные станции, предназначенные для бетона. По своей сути такая станция – это мощный понижающий трансформатор, который питается от трехфазной электросети с напряжением в 380 В. При выборе оборудования такого рода (которое, кстати, можно взять в аренду) нужно в первую очередь обращать внимание на мощность, которая варьируется в пределах 20-100 кВт. Этот показатель напрямую связан объемом прогреваемого бетона. Арифметика проста — на 1 кВт приходится 1 кубометр бетона. Например, модель мощностью в 100 кВт прогревает до 100 м3 бетона.

Добавки и ингибиторы

Противоморозные добавки и ингибиторы служат для защиты бетонной смеси от промерзания. Работают такие препараты комплексно — снижают температуру замерзания воды, чтобы бетон твердел так же, как в теплую погоду, ускоряют процесс затвердения на холоде (вплоть до -25 °С) и даже повышают прочность монолита.

Но самая главная задача противоморозных добавок и ингибиторов в том, что они помогают свежезалитой смеси быстро набрать минимальную прочность. Уже через 3-5 суток фундамент становится настолько твердым, что отрицательные температуры уже не могут ему навредить. Речь идет о наборе критической прочности, которая составляет 30–50% от расчетной. Но снимать опалубку и нагружать такой фундамент нельзя. Нужно дождаться так называемой распалубочной прочности — 70%.

Нюансы использования противоморозных добавок

Противоморозные добавки и ингибиторы (они же антифризы) продаются отдельно — для самостоятельной заливки раствора в мороз. Но также производители могут добавлять их в смесь при необходимости. Так что при заказе раствора для зимнего бетонирования нужно указать, что потребуются противоморозные добавки и, соответственно, доплатить. Экономить на этих препаратах неразумно — стоят они ничтожно мало по сравнению с ценой фундамента в целом.

Отметим также, что существую несколько видов противоморозных добавок, рассчитанных на разные температуры воздуха: до -15, -20 и -25°C.

Важно! Если заливка будет самостоятельной, при покупке антифриза нужно выбирать только ту, на которой указано, что ее можно применять в железобетонных конструкциях. Дело в том, что некоторые препараты могут вызывать коррозию металлических прутов.

Для зимнего бетонирования желательно использовать портланцементы марки не ниже М400 или высокомарочные быстрозатвердевающие цементы высокого качества

Технология бетонирования в зимних условиях

Меры предупреждения промораживания бетона до достижения критической прочности

Помимо описанных выше технологий использования добавок и электрических систем обогрева существуют другие методы защиты бетона от промерзания. И мы рассмотрим все.

Метод термоса при зимнем бетонировании

Данная технология основана на том, что при реакции гидратации, о которой мы говорили в начале статьи, выделяется тепло. И его может быть достаточно, если фундамент достаточно массивен, то есть имеет большую глубину залегания.

Бетон с противоморозными добавками заливают в утепленную опалубку, а после застилают его водонепроницаемой пленкой и укрывают теплоизолирующими матами, пенопластом и другими материалами, защищающими от холода. Под таким «одеялом» фундамент может пережить несколько холодных дней без критической потери прочности.

Метод термоса хорош тем, что позволяет не тратить время, силы и деньги на электрический обогрев, да и технологически он довольно прост. Но применять его можно только в массивных конструкциях с относительно небольшой поверхностью охлаждения.

Термосный метод нельзя использовать при температуре ниже -10С°. Исключение можно сделать лишь для глубокого и объемного (более 20 м3) фундамента из высокомарочной смеси

Метод «горячего сухого термоса»

Этот метод, как и описанный выше, позволяет производить заливку бетона без дополнительного подогрева. Для этого потребуется утепленная опалубка и теплоизолирующий материал — керамзит, который разогревают до температуры порядка 300°С, а затем, дав остыть до 100°С, насыпают на дно котлована. Далее следует заливка раствора, для замеса которого использовалась теплая вода. После этого фундамент можно предоставить самому себе — тепло от медленно остывающих керамических гранул не даст ему замерзнуть.

Устройство тепляков

Для сохранения комфортного для зимнего бетонирования климата над фундаментом зачастую сооружают тепляки — своего рода шатры из плотной пленки или брезента, натянутых на каркас. Под этим куполом ставят тепловые пушки с тем расчетом, чтобы достичь температуры 5°С и выше. При сооружении такой конструкции важно стремиться к максимальной ее герметичности, проклеивая все стыки скотчем.

Методы искусственного прогрева бетона

Искусственный обогрев бетона нельзя отнести к простым методам. Дешевым его тоже не назовешь — электроэнергия, как говорится, «влетает в копеечку», как и оборудование, без которого тут не обойтись. И все же считаем нужным его упомянуть. Итак, существует четыре способа электрообогрева:

1. Электродный. Внутри опалубки закрепляются электроды — пластинчатые, полосовые, стержневые или  струнные. Тепло выделяется при пропускании тока через бетонную смесь.
   
2. Кондуктивный (контактный). Тепло выделяется в проводнике при прохождении через него тока и от него передается бетонной смеси.
   
3. Инфракрасный. Излучение используется для прогрева основания, арматуры и нагревания бетона без переносчика тепла.
   
4. Индукционный. Тепло выделяется арматурой, находящейся в электромагнитном поле индуктора.
   

Если нужно прогреть стены и плитное основание, наиболее эффективным будет проводной электропрогрев. Для ленточного основания и ростверка оптимален прогрев электродами

Приготовление бетона в зимнее время

Резюмируя написанное выше, можно сказать, что для эффективного бетонирования зимой нужно:

• Подогреть воду, на которой затворяется смесь;
  
• Добавить раствор противоморозные добавки;
  
• Использовать электрический подогрев и/подогреваемый тент;
  
• Подогреть раствор и/или арматуру.
  

Возможные последствия

Если соблюсти все рекомендации, приведенные в этой статье, с большими шансами зимнее бетонирование пройдет без затруднений. И все же дело это рискованное. Всегда остается некоторый риск того, что раствор замерзнет и плита фундамента пойдет трещинами. Для дома это будет иметь катастрофические последствия. Так что, повторимся, по возможности зимнего бетонирования нужно избегать.

Рекомендации

В этой статье мы рассмотрели все основные способы и методы зимнего бетонирования, и убедились, что бетонные работы виды в холодное время года возможны В завершении темы дадим несколько рекомендаций:

Подогрев бетона желателен, если среднесуточная температура ниже 5С°. Уповать исключительно на добавки нельзя.

Даже если риск замерзания раствора относительно невелик, прогревание ему не повредит. Напротив — плита быстрее наберет прочность.

Делать приемку бетонной смеси нужно как можно быстрее. Желательно уложиться в 30 мин.

Выбирать морозоустойчивую добавку желательно с запасом: при температуре воздуха -10 С° или -15С° использовать ту, что рассчитана на -25С°.

FAQ.

1. Если бетон с противоморозной добавкой, то это гарантирует, что его можно заливать зимой?

К сожалению, нет. Добавка для зимнего бетонирования — не панацея. В холодное время года, при устойчивых минусовых температурах помимо добавок и ингибиторов потребуются дополнительные меры — электрический обогрев, сооружение тепляка, создание термоса и проч.

2. Можно ли добавлять в бетон соль и модифицирующие добавки?

Добавки применять не только можно, но и нужно, ведь для этого они собственно и предназначены. А вот использования солей следует избегать — зачастую они приводят к коррозии арматуры и появлению высолов на поверхности плиты.

3. В каком состоянии должен находиться цементный раствор, чтобы его можно было прогревать?

Важно, чтобы смесь была текучей, подвижной, а на поверхности не было инея и льда. Цвет должен быть серым или серо-коричневым. Если бетон почернел, значит, он уже замерз.