Добавки для зимнего бетона

Климатические условия в большинстве регионов России не позволяют вести бетонные работы при положительных температурах круглый год.

Во многих районах более 6 месяцев в году держатся низкие температуры, вот почему осуществляется зимнее бетонирование.

Что такое зимнее бетонирование

Согласно СП 70.13330, зимним называется бетонирование при среднесуточных температурах ниже 5°С или минимальных суточных температурах ниже 0°С.

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.

Особенности зимнего бетонирования

Зимой основной враг качественного бетонирования – низкие температуры, которые оказывают негативное влияние на процессы, происходящие как при бетонировании, так и при твердении бетона.

Образование твердого вещества – бетона – происходит в результате реакции гидратации минералов, входящих в состав портландцемента. Чтобы эта реакция шла, необходима температура выше 0°С, поскольку при отрицательных температурах вода замерзает, и реакция гидратации прекращается.

Уже при температуре ниже 5°С скорость протекания реакции резко тормозится, и набор прочности бетона замедляется.

Низкие температуры вызывают следующие проблемы:

1. прекращение реакции гидратации;
2. рост внутреннего давления из-за промерзания и связанного с ним расширения материала;
3. образование кристаллов льда вокруг арматуры, что приводит к плохому сцеплению ее с бетоном;
4. получение бетона низкой прочности.

Основная задача зимой – обеспечить набор критической прочности бетона (30–50% от проектной прочности), после чего отрицательные температуры уже не оказывают негативного воздействия на бетон. Как правило, в оптимальных условиях критическая прочность достигается на 4–6-й день после укладки.

Поэтому зимой главное значение приобретает температура.

Температуру бетонной смеси измеряют до укладки, во время и после.

Для зимнего бетонирования рекомендуется использование портландцементов и высокомарочных быстротвердеющих цементов.

Технология бетонирования в зимних условиях

В составе проекта производства работ разрабатываются мероприятия, которые обеспечивают:

1. Предотвращение замерзания бетонного раствора в период транспортировки, укладки и уплотнения.
2. Предупреждение замерзания свежеуложенного бетона вплоть до достижения критической прочности.
3. Благоприятные тепло-влажностные условия набора прочности твердеющего бетона.

Приготовление бетона зимой. Меры предотвращения замерзания готовой бетонной смеси при транспортировке, укладке и уплотнении

Готовая бетонная смесь, поступающая на стройку, должна иметь температуру не ниже 5°С. Для этого замешивание производят на теплой (до 70°С) воде, а заполняющие материалы прогревают.

Цемент не подвергают прогреванию во избежание заваривания. Время транспортировки готового бетонного раствора не должно превышать 4 часов.

Поверхности под бетонирование и арматура должны быть прогреты близко к температуре бетонного раствора, для чего используется теплый или горячий воздух, но не пар и не вода.

При длительной транспортировке готовой бетонной смеси и невозможности использовать подогрев, применяют противоморозные добавки.

Меры предупреждения промораживания бетона до достижения критической прочности

Различают два основных метода зимнего бетонирования:

Холодным называется бетон, который будет твердеть без подогревающих мероприятий. Обеспечить его твердение призваны специальные противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды и одновременно ускоряют реакции гидратации с тем, чтобы количество несвязанной воды в растворе как можно быстрее уменьшалось.

Широко распространенные противоморозные присадки – электролиты, соли Na и K, но их применение имеет некоторые ограничения:

1. натриевые соли не применяют в армированном бетоне, поскольку они приводят к коррозии арматуры;
2. некоторые виды портландцемента (например, высокощелочные или полученные из клинкера с высоким содержанием алюмосиликатов) не применяются совместно с электролитами;
3. соли натрия и калия не применяются в смесях с заполнителем потенциально реакционно-способных пород;
4. соли-электролиты должны проверяться опытным путем на образование высолов.

Современные комплексные противоморозные добавки не имеют недостатков солей-электролитов, обеспечивают возможность вести бетонные работы при низких температурах и обладают комплексным действием (не только противоморозным, но и пластифицирующим и другими).

Теплым называют бетон, который после укладки подвергается различным прогревающим и обогревающим процедурам.

Методы прогрева бетона

После того, как бетон уложен и уплотнен, необходимо поддерживать оптимальную температуру до достижения критической прочности, для чего применяют три вида мероприятий:

1. метод термоса;
2. устройство тепляков;
3. прогрев бетона.

Эти мероприятия применяются как самостоятельно, так и в сочетании с противоморозными добавками.

Выбор метода производится в зависимости от многих факторов:

1. тип конструкции;
2. состав бетонной смеси;
3. наличие и тип арматуры;
4. наличие или отсутствие соответствующего оборудования;
5. экономическая целесообразность.

Сохранение тепла или «метод термоса»

Метод термоса применяется в массивных конструкциях самостоятельно или в сочетании с добавками-ускорителями. Ускорители способствуют более быстрому отвердеванию бетона, а значит, критическая прочность будет набрана быстрее.

Реакция гидратации является экзотермической, то есть, протекает с выделением тепла.

В массивных конструкциях тепла выделяется достаточно для обогрева, поэтому, если заливать бетон в утепленную опалубку, а после заливки укрыть пленкой ПВХ и теплоизолирующими материалами (маты, рулонные материалы, доски, пенопласт), бетон будет сохранять температуру, подходящую для твердения вплоть до набора критической прочности.

1. экономия электроэнергии;
2. использование собственного тепла бетона;
3. относительная простота.

Недостатки метода термоса:

1. применение только в массивных конструкциях;
2. неэффективность при особо низких температурах (решается добавлением противоморозных добавок);
3. не подходит для конструкций с большой площадью поверхности охлаждения.

Метод «горячего сухого термоса»

В этом случае можно укладывать бетон на промороженное основание без подогрева. В утепленную опалубку насыпается слой керамзита, разогретого до температуры 200–300°С, а после его остывания до 100°С выполняется укладка бетона, замешанного на теплой воде. В результате тепло остывающего керамзита используется для подогрева бетона.

Устройство тепляков

Тепляки – это своеобразные шатры, которые устанавливаются над замоноличенными конструкциями. Внутри тепляков устанавливают тепловые пушки в таком количестве, чтобы обеспечить необходимую температуру твердения (выше 5°С). Особенную важность имеет герметичность укрытия.

Методы искусственного прогрева бетона

Наиболее высокая скорость твердения бетона при температуре 50°С.

Обеспечить расчетную температуру отвердевания бетона до достижения критической прочности можно, применяя искусственный нагрев бетона различными методами:

1. Электродный. Внутри опалубки закрепляются электроды, которые могут быть пластинчатыми, полосовыми, стержневыми, струнными. Тепло выделяется при пропускании тока через бетонную смесь.
2. Кондуктивный (контактный). Тепло выделяется в проводнике при прохождении через него тока и передается бетонной смеси.
3. Инфракрасный. ИК-излучение используется для прогрева основания, арматуры и нагревания бетона без переносчика тепла.
4. Индукционный. Тепло выделяется арматурой, находящейся в электромагнитном поле индуктора.

Недостаток методов – необходимость использования дорогостоящего оборудования и электроэнергии.

Применение противоморозных и ускоряющих добавок позволяет бетону быстрее набирать критическую прочность и таким образом экономить электроэнергию и повышать оборачиваемость оборудования.

Заливка бетона зимой технически сложными способами

Целесообразно использование технически сложных способов зимнего бетонирования с применением утепленной опалубки, электродов для подогрева, укладки нагревающего кабеля и т.д. Эти методы требуют проведения тщательных предварительных расчетов.

Зимний бетон в домашних условиях

При домашнем строительстве бетонирование в условиях отрицательных температур допустимо для объектов невысокой важности.

Для самостоятельных работ используют замес на подогретой (не выше 70°С) воде.

Порядок закладки компонентов бетонной смеси меняют: сначала в воду засыпают крупный заполнитель, затем песок и цемент.

Совет: Зимой рекомендуется применять портландцемент марки не ниже М400.

В домашних условиях применение прогрева бетона или устройства тепляков не выгодно; на первый план выходят специальные противоморозные добавки, которые позволяют успешно проводить бетонные работы в зимнее время.

Можно ли добавлять в бетон соль и модифицирующие добавки?

В зимнее время для понижения температуры замерзания свободной воды в бетонный раствор добавляют соль (хлорид натрия) или другие соли натрия и калия, которые работают как электролиты.

Применение солей может привести к коррозии арматуры и появлению высолов на готовом бетоне. Оптимальный вариант – использование комплексных противоморозных добавок и пластификаторов.

Возможные последствия зимнего бетонирования

Несоблюдение технологий укладки бетона зимой приводит к получению бетонных изделий пониженной прочности, с трещинами, высолами и прочими дефектами, а также к плохому сцеплению с арматурой. Изделия получаются недолговечными в эксплуатации.

Следует помнить, что критическая прочность бетона составляет 30–50% от расчетной прочности, а распалубочная – 70%. После достижения бетоном критической прочности мороз ему уже не вредит, и меры по обогреву можно сворачивать. Но в этот момент еще нельзя производить распалубку и давать нагрузку на бетон.

Бетонные работы зимой – чаще всего, вынужденная мера, но и в этом случае есть свои преимущества. При выборе технологии проведения зимних работ учитываются многие факторы: тип конструкций, состав бетонной смеси, наличие оборудования и экономический эффект от их применения. Противоморозные добавки желательны к применению при выборе любого метода ведения бетонных работ зимой.

Все о изделиях из бетона и гипса

Применение присадок для бетона, в условиях мороза

Несмотря на то, что с каждым годом появляется все больше ранее неизвестных строительных материалов, бетон и не думает сдавать свои позиции. Ведь время не стоит на месте, и появление новых присадок заметно улучшают его качества и позволяют не сдавать свои позиции самого востребованного строительного материала, улучшая его сильные стороны и нивелируя недостатки.

Виды присадок в бетон

Присадки позволяют решить практически любые задачи, благодаря тому, что могут в корне изменить свойства и характеристики строительного материала, а также помогут адаптировать его к различным погодным и температурным условиям.

Добавки в бетон для морозостойкости делятся по своему химическому составу, а также по влиянию на основные свойства бетона на следующие типы:

• суперпластификаторы. Это химические вещества, которые усиливают такую характеристику бетонной смеси, как подвижность. Кроме того, они оказывают влияние на такие показатели бетона, как твердость, прочность и водонепроницаемость. Ко всему прочему, их использование существенно экономит общий объем используемого бетона;
• ускорители. Это вещества значительно сокращают время схватывания, и позволяют бетонной смеси на самом начальном этапе обрести требуемую проектом твердость. Эти присадки несколько ухудшают показатели пластичности, но зато увеличивают прочность бетона, которая увеличивается одновременно с застыванием;
• регуляторы пластичности значительно продлевают время использования уже готовой бетонной смеси, при ее длительной транспортировке;
• Морозоустойчивые добавки используются при работе, в условиях отрицательных температур;
• Модификаторы хорошо усиливают прочность бетона, положительно сказываются на его морозоустойчивости и сопротивлению коррозии;
• И последний вид присадок, это комплексные, которые воздействуют одновременно по нескольким направлениям;

Для получения ожидаемого результата крайне желательно использовать присадки для морозостойкости и бетон одного производителя, иначе эффект от ее использования может не оправдать ожиданий.

Добавки для работы в условиях отрицательных температур

В зимний период, из-за морозной погоды большинство строительных работ приостанавливается. Особенно мороз влияет на технологические свойства бетона.

Присадки для работы в зимнее время делятся на два типа: ускоряющие схватывание бетонной смеси, в температурных пределах от -5 до -20 градусов Цельсия, и влияющие на воду внутри цементной смеси, снижая ее температуру замерзания.

Противоморозные добавки в бетон, технические характеристики

Существует достаточно большое число компонентов используемых в присадках для работы с бетоном в мороз. Вот некоторые из них:

• П—поташ, или карбонат кальция. При его использовании бетонная смесь начинает твердеть при -30 градусах и мгновенно схватывается;

• НК – нитрат кальция, оказывает сильное воздействие на продолжительность затвердевания бетона;

• НН, ННК – так обозначается два вещества: нитрат натрия, который имеет формулу NаNО2, и нитрит нитрат кальция Са(NН2)2+Са(NО3)2. Кроме свойства ускорять затвердевание бетона в мороз, эти добавки оказывают антикоррозийное действие, но требуют особого внимания в работе с ними, так как ядовиты.

• М – мочевина. Оказывает замедляющее действие на схватывание бетона.

• НКМ, НК+М – смесь мочевины и нитрата кальция. Применяется как вместе, так и по отдельности.

• ХК – продукт воздействия соляной кислоты на кальций, из-за этого не используется в бетоне, укрепленном арматурой, так как вызывает ее коррозию.

Использование добавок для приготовления бетонного раствора

Заливка бетона проводится в разных категориях строительства. Она может быть использовано при строительстве таких объектов, как фундаменты домов, дамбы, портовые сооружения, военные объекты и так далее. Перед тем как использовать ту или иную добавку, необходимо учитывать тип объекта и то, в каких условиях он будет эксплуатироваться.

Строительные работы при минусовой температуре возможны при следующих вариантах:

• В бетонных конструкциях, в которых используется ненапрягаемая арматура диаметром свыше 5 мм. возможно применение всех перечисленных добавок;
• Если диаметр арматуры в этих же конструкциях меньше 5 мм, то запрещается применять добавки типа ХК+НН и ХК;
• Если в конструкции присутствуют выпуск арматуры, а также имеются закладные элементы, то в случае отсутствия защиты стали из которой изготовлена арматура используют добавки: П, НКМ, СН, НН и НК. Если же сталь имеет комбинированное покрытие, нельзя использовать ХК+НН;
• Если бетонная конструкция будет использоваться в условиях постоянного погружения, к ней можно применять все виды добавок, вне зависимости от агрессивности среды, в которой она находится;
• Такие присадки как НН, НКМ, НК и СН, подходят при переменном воздействии агрессивных вод на конструкцию;
• Если же бетонная конструкция будет находиться в окружении агрессивной газовой среды, то не следует применять присадку ХК.

Следует запомнить, что ни одна морозостойкая присадка не должна использоваться в бетоне, который был изготовлен из глиноземного цемента.

Посмотрите видео по теме: Противоморозные добавки Sika

Больше полезной информации читайте в разделе Статьи

Особенности зимнего бетонирования

В связи с тем, что скорость твердения бетона и раствора при небольшой положительной до 5°С температуре снижается, заполнители и воду перед дозированием подогревают. Температура воды и заполнителей в момент загрузки в бетоносмеситель должна быть такова, чтобы было обеспечено получение заданной температуры бетонной смеси при выходе ее из бетоносмесителя. Температура подогрева составляющих бетонной смеси или раствора устанавливается с учетом потерь тепла во время загрузки и смешивания материалов, транспортирования и укладки бетонной смеси или раствора в конструкцию.

Нормальная температура для твердения (схватывания) бетона и раствора от 15 до 20°С. При снижении температуры твердение бетона и раствора замедляется, а при 0°С и ниже прекращается, поэтому при зимнем бетонировании используются специальные противоморозные добавки, позволяющие бетонировать при температурах до -15°С.

Наибольшие трудности при зимнем бетонировании в работе смесительных установок и заводов возникают из-за смерзания заполнителей. Поэтому основное внимание эксплуатационщиков должно быть направлено на оттаивание и подогрев заполнителей, которое можно осуществлять на складах заполнителей или в расходных бункерах установок и заводов. На складе заполнители подогревают как острым паром, так и глухим паром в регистрах (трубопроводах), а также во вращающихся барабанах. В расходных бункерах заполнители подогревают глухим паром в регистрах. Кроме того, для приготовления бетонной смеси заданной температуры вода обязательно должна быть подогретой.

Продолжительность смешивания бетонной смеси или раствора при зимнем бетонировании должна быть увеличена против норм летнего времени не менее чем на 25%. При применении подогретой воды в смеситель одновременно с началом подачи ее загружают крупный заполнитель, а после заливки примерно половины требуемого количества воды и нескольких оборотов барабана (чаши, ротора) смесителя — песок и цемент. Зимой употребляют либо чистые цементные растворы, либо цементные с некоторой добавкой извести. Чисто известковые растворы в зимних условиях не пригодны.

Добавки для зимнего бетонирования

Для приготовления бетонов и растворов, твердеющих при отрицательных температурах, «холодных бетонов и растворов» применяют зимой жидкие антиморозные добавки в виде солей натрия, калия, комплексных присадок, растворов хлористых солей (хлористого гранулированного кальция или хлористого натрия). Величины добавок хлористых солей не должны превышать 10-15% от количества воды затворения и 5-7% от веса цемента.

На данный момент в практике зимнего бетонирования используются следующие варианты понижения точки замерзания воды затворения:

• Вводят один хлористый натрий в соотношении до 7% от цемента — в неармированных конструкциях.
• Хлористый кальций, как правило, один не вводят, т.к. требуется дополнительная пластификация раствора.
• Применяют также комбинированный вариант хлористых солей: хлористый кальций плюс хлористый натрий.
• Кроме того, отдельно применяют углекислый калий поташ с замедлителями схватывания
• Успешно применяется технический нитрит натрия, являющийся также ингибитором коррозии
• Применяют также раствор формиата натрия, как правило также в комплексе с пластификатором.
• Экономичный вариант — комплексный зимний противоморозный состав — ускоритель твердения — пластификатор "АрмМикс Нордпласт"

Последний вариант является оптимальным в применении, т.к. данная добавка для бетона зимой не требует ни замедления схватывания, ни пластификации бетонной смеси. Это уже готовый раствор на водной основе, не замерзающий до -40°С, позволяющий работать с бетоном при температурах до -15°С.

Работы с хлористыми добавками

В остальных случаях количество хлористых и пластифицирующих добавок устанавливают в лаборатории. Это количество должны строго выдерживать машинисты, обслуживающие оборудование установок и заводов. Кроме того, в целях повышения подвижности бетонной смеси или раствора с введением растворов хлористых солей одновременно вводят и пластифицирующие добавки.

• При небольшой положительной температуре во время приготовления бетонной смеси или раствора добавки хлористых солей вводят после предварительного смешивания цемента, заполнителей и 70% воды.
• Заполнители в этом случае не должны иметь смерзшихся комьев или наледи. Температура бетонной смеси или раствора на выходе из смесителя при введении хлористых солей должна быть не ниже 5°C.
• Температуру бетонной смеси или раствора при выходе из смесителя, а также температуру воды и заполнителей при загрузке в смеситель следует контролировать не реже чем через каждые 2 ч.
• При работе в зимних условиях особое внимание должно быть обращено на противопожарную безопасность, так как в этот период опасность возгорания помещений увеличивается.

При работе с хлористыми солями в помещениях, где их растворяют, необходимо следить за тем, чтобы вентиляция велась непрерывно; следует работать с респираторами; необходимо надевать резиновые сапоги, перчатки и фартуки.