При какой прочности можно замораживать бетон

При какой прочности можно замораживать бетон

С понижением температуры ниже +15°С скорость реакции гидратации цемента сильно снижается. При +5°С она измеряется уже не часами, как, например, летом, а сутками, а при 0°С и ниже — останавливается вообще. В купе с образованием льда при отсутствии прогрева и замораживании структура бетона разрушается, и дальнейший набор прочности может быть очень сильно ограничен. К сожалению, это заблуждение. Уход (прогрев) за свежеуложенным бетоном необходим при пониженных температурах.

Согласно ГОСТ 24211-2008 даже при использовании ПМД для «холодного бетона и раствора» их эффективность может измеряться в пределах 30%-40% от прочности бетона в нормальных условиях в 28 суток. Что это значит – вместо ожидаемых 32 МПа для класса В25 на 28 сутки мы увидим прочность около 11-15 МПа. Дальнейший набор прочности будет очень медленным. Очевидно, что данный вариант подходит только для специальных задач и условий.

Именно поэтому рекомендуется рассматривать применение противоморозных добавок в разрезе т.н. «теплого» бетона по ГОСТ 24211-2008. Это бетон или раствор, изготовленный из бетонной или растворной смеси с противоморозной добавкой, обеспечивающей незамерзание смеси при отрицательной температуре на время от ее изготовления до начала обогрева забетонированной конструкции (в течение 4 часов при -18 °С). Тогда на 28 сутки вы гарантированно получите прочность 95% от нормального твердения.

Зачем нужны противоморозные добавки?

Применение противоморозных добавок в виде растворов солей позволяет снизить температуру замерзания воды в капиллярах. Чем меньше размеры пор и капилляров в бетоне, тем ниже в них температура замерзания воды затворения. Даже при небольшой концентрации солей данный механизм позволяет сохранить жидкую фазу в порах бетона даже при низкой отрицательной температуре. Этот механизм позволяет бетону набирать прочность.

Однако, противоморозные добавки не помогут против замерзания смеси! Количество вводимых добавок слишком мало, чтобы снизить точку замерзания всей воды в бетонной смеси. Именно поэтому бетонную смесь следует производить теплой от +15 до + 25 °С.

ПМД позволяют ускорить процесс гидратации цемента для достижения критической прочности. Важно, чтобы к моменту начала активного льдообразования цемент успел прореагировать с водой. А твердеющий цементный камень уже способен противостоять разрывающему усилию замерзающей воды, которая не поместилась в поры и капилляры. Исследованиями многих мировых ученых установлено, что бетоны с противоморозными добавками при достижении некой начальной «критической» прочности уже способны безболезненно выдерживать последующее замораживание.

Критическая прочность – прочность бетона на сжатие, при достижении которой, возможно последующее «безболезненное» замораживание бетона.

В соответствии с различными мировыми рекомендациями и в зависимости от класса бетона, критическая прочность бетона составляет в среднем от 10 МПа или 30% от требуемой прочности на 28 сут. нормального твердения.

Растворы ПМД в виде солей представляют собой растворы электролитов, которые повышают электропроводимость бетона и способствуют повышению эффективности электропрогрева. ​ Необходимо обратить внимание на пластификаторы, которые оказывают влияние на твердение бетона зимой.

Вода снижает все показатели цементного камня, и в первую очередь, скорость схватывания, конечную прочность и эксплуатационную долговечность.

Если летом это практически незаметно, то при температурах ниже +10°С влияние «дополнительной» воды становится определяющим, а при +5°С и ниже — решающим в процессе схватывания цемента. Поэтому правильный подбор пластификатора и снижение водоцементного отношения поможет получить наилучший результат при зимнем бетонировании.

Подводя небольшой итог, можно сказать, что для зимнего бетонирования наиболее эффективным решением является комплексное использование связки «пластификатор-ускоритель. В нашем портфолио продукты для зимнего бетонирования представлены в различных линейках MasterPozzolith, MasterRheobuild, MasterPolyheed​, MasterGlenium:

Противоморозные добавки (ускорители) на основе солей электролитов:

• MasterPozzolith 501, MasterPozzolith 503, MasterPozzolith 506, MasterPozzolith 507, MasterPozzolith 515

Комплексные решения 2 в 1 c пластификаторами:

• MasterPozzolith MR 55 W,​ MasterPozzolith 3150 W, MasterPozzolith 3155​ – комплексы солей с добавками на основе лигносульфонатов
• MasterRheobuild 181A, MasterRheobuild 872 W, MasterRheobuild 189, MasterRheobuild 190 – комплексы солей с добавками на основе нафталинсульфонатов
• MasterPolyheed 3400, MasterPolyheed 3500,​ MasterPolyheed 3505​, MasterGlenium 166 W – комплексы солей с добавками на основе полимеров (эфиров полиарилатов и поликарбоксилатов)

Строительство

Холод и мороз могут отрицательно повлиять на качество и конечные характеристики бетона. Их можно контролировать, принимая меры предосторожности при составлении, производстве и транспортировке бетоне, а также при укладке и выдержке свежего бетона. Примечание: укорочение бетона под действием низкой температуры и особенно образование температурных градиентов между сердцевиной и поверхностью бетона может вызвать трещины внутри бетона.

Температурное воздействие

Схватывание и твердение бетона замедляется из-за понижения температуры. В результате прочность бетона, подвергшегося воздействию низких температур, очень низкая даже через несколько дней. Поэтому в случае низких температур рекомендуется увеличить время очистки. При температуре ниже 5*C настройка может быть достаточно изменена, чтобы изменить ход реакций гидратации. При низких температурах, но выше 0*C, реакции гидратации цемента замедляются. Происходит задержка начала схватывания и увеличение времени затвердевания. Кинетика гидратации цемента прекращается, как только температура бетона опускается ниже 0*C. Время схватывания составляет порядка 10 часов по сравнению с 2,5 часами при 20*C. Прочность на сжатие через 2 дня составляет порядка 2 МПа по сравнению с 15-20 МПа при 20*C. На объекте следует регулярно регистрировать температуру, и от ее значения будут зависеть меры, которые необходимо принять. Термометр на площадке будет размещен на высоте 1,50 м над землей и защищен от дождя и солнца. Холод может необратимо повлиять на физико-механические характеристики бетона. Эффект пропорционален снижению температуры и касается как свежего бетона (до схватывания), так и молодого бетона (сразу после схватывания). Эффект замерзания бетона зависит от степени его схватывания. Перед началом схватывания бетон все еще остается пластичным, и увеличение объема за счет затвердевания воды для затворения (около 9%) может происходить без разрушения. Отверждение возобновляется, как только температура превышает 5 C, не влияя на характеристики бетона. Между началом и концом схватывания действие геля вредно. Первые кристаллизационные связи разрушаются. Снижается адгезия пастообразных заполнителей. В этом случае бетон имеет более пористую структуру и, следовательно, меньшее сопротивление. Во время оттепели физико-химический процесс схватывания может возобновиться, но нарушения, вызванные льдом, необратимы. Окончательная прочность бетона тем больше зависит от того, чем раньше бетон замерзнет на этапе схватывания. Действие геля после схватывания зависит от уровня сопротивления, достигаемого бетоном. Часто считается, что к моменту замерзания бетон должен достичь прочности на сжатие не менее 5 МПа, чтобы не ухудшить его характеристики. Действие геля после схватывания зависит от уровня сопротивления, достигаемого бетоном. Часто считается, что к моменту замерзания бетон должен достичь прочности на сжатие не менее 5 МПа, чтобы не ухудшить его характеристики. Время после нанесения, необходимое для «замораживания» бетона, составляет порядка 3 дней при температуре не менее 5*C. Бетон, замерзший ниже этого времени, практически не подлежит восстановлению (в этом случае необходимо разрушить промерзшие части бетона), а после этого холод только вызывает замедление твердения.

Как только температура воздуха упадет ниже 5*C в течение нескольких дней подряд, следует принять эффективные меры профилактики и принять минимальные меры для защиты свежего бетона и ограничения воздействия низких температур.

Зимнее бетонирование

В последнее время в консультационный отдел нашей компании довольно часто стали поступать звонки с вопросами – как бетонировать зимой, какой бетон использовать, стоит ли применять противоморозные добавки в бетон или лучше устроить электропрогрев? Давайте попробуем вкратце описать основные способы зимнего бетонирования.

Низкая температура является главной проблемой сопровождающей зимнее бетонирование. Для начала стоит упомянуть — каким образом отрицательная температура может повлиять на процесс схватывания и твердения бетона. Существует две основных причины:

• Затормаживание процесса гидратации цемента (увеличение сроков набора прочности бетона)
• Вымерзание воды, входящей в состав бетона (полная остановка процесса набора прочности)

Разберем 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. Попросту — 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. Как говорится в рекламе: «Не дай себе засохнуть». В данном случае – не дайте засохнуть цементу. 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 на современной стройке. 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. Более подробную информацию читайте в разделе противоморозные добавки для бетона.

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, на мой взгляд — лучший метод, при проведении монолитных работ, но. Как говорится: «Чем богаты, тем и рады».

Укрывание бетона – наиболее рациональный метод бетонирования в зимнее время, при пограничных температурах воздуха +3-3. 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, или 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

В любом случае, даже если ничего не сделано, и бетон всё таки замерз – не стоит отчаиваться. Процесс набора прочности возобновится как только восстановится положительная температура и вода оттает. Довольно часта ситуация, когда в октябре-ноябре прихватывают морозы на насколько дней, а потом на протяжении месяца стоит положительная температура. В данной ситуации, бетон, примороженный в эти несколько холодных дней, продолжит набор прочности с наступлением оттепели.

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, можно закрыть глаза на это недоразумение.

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».

Если случилась беда: бетон все же замерз, и оттепелей не ожидается, примите хоть какие-то меры по спасению конструкции. Накройте бетонное сооружение плёнкой ПВХ, дабы заморозки и оттепели, которые неизменно будут происходить весной не разрушали и без того слабый верхний слой бетона. В таком случае Вы дадите хоть какой-то шанс цементу продолжить процесс гидратации весной. Прочность будет ниже, чем расчётная марка бетона, но не так критично, как в случае с просто брошенным под снегом и дождями неокрепшим бетоном.

Не укрытый, замороженный бетон, весной может потерять значительную часть своего верхнего слоя. Вы буквально сметёте веником пласты и крошки несхватившегося цемента, песка и щебня. И это немудрено. Снег, лежащий на конструкции, весной будет таять днём и подмерзать ночью, разрушая тем самым и без того слабую поверхность.

Вот собственно и всё, что хотелось рассказать про способы зимнего бетонирования. Всего конечно не упомянешь, но основные рекомендации по зимнему бетонированию я постарался написать. Если определенные моменты остались непонятыми, и у Вас возникли какие-то вопросы, пишите на адрес eduard@avtobeton.ru. Глядишь, Вы узнаете что-то нужное, а я какие-то дополнения внесу в эту статью. С элетроподогреваемым незамерзающим приветом, Эдуард Минаев.

PS. Компания БЭСТО поставляет зимний бетон с противоморозными добавками, не провоцирующими процесс корродирования строительной арматуры. Заводы, с которых происходит отгрузка бетона, используют исключительно современные виды противоморозных добавок. Такие виды добавок не оказывают отрицательного влияния на схватывание, твердение, окончательную прочность и долголетие бетонной конструкции. Благодаря современным видам добавок, Вы можете спокойно проводить бетонирование в зимний период, без оглядки на память прошлых лет, когда использовались противоморозные добавки разрушающие арматуру и отрицательно влияющие на долголетие и прочность сооружения из железобетона.

Зимнее бетонирование

Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция гидратации между цементом и водой.

• Снижение температуры бетона с 20° С до 10° С уменьшает скорость реакции на 50%!
• При 5° С скорость набора прочности составляет всего 30% от нормальной (при 20° С)
• Ниже 0° С скорость набора прочности ничтожно мала, а вода, замерзая, разрушает бетон изнутри.

По норвежским нормам критической считается прочность в 5 МПа. До набора этой прочности замораживание бетона не допускается. Ответственность за соблюдение этого требования несет подрядчик.
В России критическая прочность для разных условий составляет от 20% до 80% проектной прочности. Набрав критическую прочность, бетон выдерживает замораживание без последствий, а после оттаивания продолжает набирать прочность. Бетон, замороженный в первые дни, не набирает проектной прочности!

Что же делать?

1. Подогрев бетонной смеси.
2. Применение бетона с большим количеством цемента (более высокого класса по сравнению с проектом) для увеличения тепла гидратации.
3. Применение химических добавок:
   • суперпластификатор Dynamon SX-N–для снижения количества воды в бетоне;
   • ускоритель схватывания Mapeset SA–для более раннего и интенсивного выделения тепла при твердении;
   • противоморозные добавки – для предотвращения образования льда при минусовой температуре.
4. Укрытие, утепление забетонированной конструкции.
5. Теплоизоляция опалубки.
6. Прогрев (электро, инфракрасный).

Если конструкция массивная, то при гидратации цемента выделяется много тепла, и укрытие может быть достаточной мерой.

Однако, при малых объемах, длительной транспортировке, большой площади поверхности конструкции и контакте с холодным основанием и/или опалубкой простого укрытия недостаточно и необходимо предпринимать дополнительные меры.

Противоморозные добавки

Противоморозные добавки предотвращают образование льда вплоть до -20° С. Однако, для гидратации цемента нужна не только жидкая вода, но и тепло.

Мы рекомендуем проводить бетонные работы при температуре не ниже — 10° С, так как при более низкой температуре реакция практически прекращается. В качестве противоморозных добавок, как правило, применяются различные нитраты и нитриты.

Высокие дозировки противоморозных добавок усложняют технологию и увеличивают конечную стоимость бетона. Их влияние на свойства бетона неоднозначно. Некоторые из этих веществ ядовиты.

Мы рекомендуем применять подогретую бетонную смесь и утепление конструкции после бетонирования. Это предпочтительнее, чем применить противоморозные добавки, но при этом позволить бетону замерзнуть.

Уход за бетоном после укладки

Для успешного бетонирования укладка соответствующей бетонной смеси должна сопровождаться выдерживанием в корректных условиях твердения. Особенно важными являются первые критические часы и дни, когда трещины могут появиться, если бетону позволить высохнуть или замерзнуть.

Поэтому всегда нужно защищать бетон после укладки, и это особенно важно для высокопрочных бетонов. У таких бетонов пониженное водоцементное отношение, и они содержат меньше дополнительной воды, которая, выступая на поверхность в начальный период, может служить защитой от высыхания.

При бетонировании всех видов плит не забудьте предусмотреть работы по уходу за свежеуложенным бетоном:

• нанесение пленкообразующих водоудерживающих составов сразу после укладки;
• укрытие пленкой или другим водонепроницаемым материалом поверхности бетона;
• увлажнение сразу по окончании схватывания как под, так и над пленкой;
• выдерживание бетона укрытым в течение 2-3 дней и постоянно влажным в течение минимум 7 дней;
• в результате тщательного ухода за бетоном после укладки Вы получите более качественный бетон, и сможете избежать появления трещин некоторых типов;
• эта небольшая дополнительная работа окупается с лихвой!

Комплексный подход

Строительные работы в северных районах часто приходится выполнять в мороз и стужу. Поэтому работы с материалами на основе цемента и воды, требуют принятия дополнительных мер по предотвращению их замораживания.

В некоторых случаях достаточно следующих мер: отогрев основания и опалубки, прогрев конструкции, применение быстротвердеющих цементов, увеличение количества цемента, теплоизоляция опалубки, укрытие после бетонирования, снижение водоцементного отношения (количества воды), применение химических добавок.

Как правило, применение одного из методов не достаточно, и только комбинация нескольких мер позволяет достичь желаемых результатов.

Успехов Вам при производстве бетонных работ!

Вакансии

• Инженер по производству ЖБИ
• Производственный рабочий
• Транспортный менеджер