При какой минимальной температуре можно заливать бетон: При какой температуре можно заливать бетон

Подогревая фундамент зимой любым из способов, важно не забывать о необходимости сохранения оптимального уровня влажности. Пересушив бетон, вы нанесете большой вред конструкции фундамента.

Подогрев паром

Залить фундамент в минусовую температуру также можно, подогревая конструкцию паром. При сооружении опалубки в ней готовят отверстия, через которые затем запускается пар. Этот метод обеспечивает практически идеальные условия для качественного застывания, так как позволяет поддерживать не только необходимую температуру, но и оптимальный уровень влажности. В результате бетонная смесь застывает за пару дней довольно качественно.

Присадки

До какой температуры можно заливать бетон, мы уже определились. Теперь решим вопрос, как осуществить заливание при отрицательных значениях температуры, используя специализированные добавки.

В продаже сейчас представлено большое количество присадок такого рода. Некоторые позволяют даже вовсе не пользоваться подогревом.

Минусы присадок:

• Могут спровоцировать ржавление металла. В связи с этим лучше использовать их в неармированном бетоне.
• Благодаря присадкам бетон набирает лишь 30% проектной прочности, дальнейший процесс запускается лишь при установлении температуры выше 0⁰С. Поэтому добавки нельзя использовать при динамических нагрузках на фундамент (вибростанок, молот т.д.).

При какой температуре можно заливать бетон?

Заливка бетона – это один из основных этапов деятельности на строительном участке. Ну и конечно же, каждый уважающий себя строитель просто обязан знать, какая должна быть оптимальная температура для качественного выполнения работы. Ведь от этого полностью зависит надежность построенного здания. При этом деле просто необходимо учитывать множество факторов, чтобы не допустить ошибки, особенно при отрицательных температурах.

Почему не рекомендуют заливать бетон при минусовой температуре?

Конечно же, для каждого не секрет, что заливкой бетона лучше заниматься в теплое время года. Не нужно отчаиваться и тем, кто хочет продолжить свои ремонтные работы при отсутствии плюсовой температуры. В этом решении есть как позитивные, так и негативные стороны.

Всегда нужно помнить, что при сильном морозе компоненты, которые содержат в себе жидкость, не могут нормально полимеризироваться. Часто бетон твердеет за счет отдачи собственного тепла, при этом вода, которая содержится в микротрещинах, замерзает и может начать увеличиваться, что в свою очередь приводит к появлению трещин. Также в минус бетон начинает замерзать, не успев набрать необходимую прочность, в результате срок эксплуатации всей конструкции резко уменьшается.

Технологии заливки

Без особенной и тщательной подготовки нельзя браться за работу, ведь не каждый профессионал может сделать все качественно. Нужно каждые несколько часов проверять смену низких и высоких температур. На сегодняшний день применяются различные технологии укладки в холодное время года, которые помогут затвердеть бетону при минусе.

Добавление в бетон противоморозных добавок

Это одна из наиболее популярных техник. Потому что она не требует огромных финансовых затрат и является доступной. Также вы можете пользоваться специальным бетоном, уже готовым, купленным в магазине, ведь все добавки будут в нем. Обычно они содержат в себе разные химические примеси, такие как соли монокарбоновых кислот, нитрит, формиат натрия и многие другие, с помощью которых вы сможете ускорить сам процесс твердения.

Противоморозные добавки намного увеличивают прочность и самое главное, они не дают воде, которая содержится в бетоне, замерзнуть, что поможет избежать нежелательных трещин.

Минусом данного средства является то, что его использование ограничивается температурой около минус пять градусов. Обязательно нужно учитывать, что некоторые компоненты добавок могут негативно влиять на металлическую арматуру, которую часто используют строители.

Электропрогрев бетона изнутри и снаружи

Эта технология зачастую выполняется несколькими способами. К первому относят пропускание тока через бетон с помощью электродов, а ко второму пропускание тока через уже заложенный провод в средине самого фундамента.

Если вы решите применить первый способ, то сможете сэкономить, ведь в роли электродов выступает арматура. Но при этом обязательно нужно придерживаться всех правил, например, иметь дополнительное спецоборудование. Не забывайте что при наличии арматуры бетон прогревают током до ста двадцати семи вольт, но если ее нет, напряжение увеличивают до триста восьмидесяти вольт.

Второй несет за собой затраты на нагревательный кабель, его обычно закладывают по арматурному каркасу, подключая к нему напряжение через специализированые подстанции. Этот способ является более эффективным, нежели первый. Основной минус — будут дополнительные расходы, которых можно было бы избежать. Также обязательно нужно следить за температурой подогрева бетона, ведь возможно пересыхание, что будет не очень хорошо сказываться на будущей конструкции.

Утепление объекта заливки

При укладке фундамента также часто применяются обычные методы утепления. Часто утепляют все видимые части бетона, опалубку. При этом используются самые различные материалы, начиная от опилок, заканчивая пенополистиролом.

Строители советуют утеплять бетонные конструкции с помощью небольшого шатра, который специально создается вокруг строительного объекта. Также туда можно установить обогревательные пушки, которые послужат точной гарантией, что минус на улице не будет страшен вашему фундаменту. Основным недостатком этого метода является то, что при очень сильных морозах обычное утепление не будет достаточно эффективным.

Общие рекомендации

Огромным плюсом при укладке бетона в зимнее время года будет то, что обычно у строительных компаний нет огромного количества заказов, поэтому стоимость выполнения работы будет намного меньше, нежели весной и летом. При низких температурах сроки окончания строительства значительно уменьшаться. Также не стоит забывать и о том, что когда станет тепло, все уже будет готово для того, чтобы возводить стены, делать крышу, выполнять различные отделочные роботы, и ваш дом будет готов уже к осени.

При отрицательных температурах специалисты рекомендуют перед началом работы установить опалубку, полностью удалить из территории, которая будет заливаться бетоном при укладке фундамента, снег и мусор и, конечно же, подвести кабель питания к объекту. Также это место должно быть очищено от верхнего слоя земли и размечено соответствующим образом.

Еще одной сложностью может оказаться необходимость вырыть траншеи под фундамент. Ведь прежде чем рыть, нужно разметить внутренние границы. Их глубина зависит от типа местности, промерзания земли, особенностей возводимого здания.

На дно этой самой траншеи помещается специальная гидроизолирующая и укрепляющая подушка. Потом все это засыпается песком примерно на десять – пятнадцать сантиметров и утрамбовывается. Сверху — щебенка. Дальше можно приступить к установке самой опалубки, для этого берем доски или деревянные щиты и изолируем их полиэтиленовой пленкой. Затем устанавливается арматурная конструкция, и можно приступать к укладке.

Вывод

Вы должны помнить, что для заливки бетона при отрицательных температурах не используется один способ, а нужно продумать заранее целый комплекс мероприятий. Также если на улице минус, сложно будет поддерживать температуру для подогрева.

При какой температуре можно заливать бетон на улице

Прочность фундамента строения определяется качеством раствора, соблюдением последовательности его укладки и погодными условиями в конкретной местности. Поэтому необходимо выяснить, при какой температуре можно заливать бетон в теплый и холодный сезон.

Особенности набора прочности бетонными конструкциями

Чтобы уточнить, при какой температуре воздуха можно заливать цементную смесь, нужно разобраться с процессом отвердевания. В готовом растворе происходит реакция между компонентами цемента и воды – гидратация. Процесс протекает в два этапа:

• схватывание при участии алюминатов СЗА. Внутри бетона генерируются кристаллы-иголки, связывающиеся друг с другом. Через 6-10 часов образуется своеобразный скелет смеси;
• твердение с участием клинкерных минералов C3S и C2S. Во время твердения бетона формируется силикатная мелкопористая масса из мелких кристаллов.

Интересно знать! При низких температурах вода в фундаменте становится льдом, что приводит к окончанию твердения и схватывания.

Опасность влияния минусовых температур на состояние смеси

Скорость реакций гидратации и набора прочности бетоном привязаны к температуре окружающей среды. При ее понижении с +20 до +5 градусов время твердения увеличивается в 5 раз. Процесс застывания проходит еще медленнее, если на улице похолодало до нуля.

Замерзание воды при отрицательной температуре приводит к ее расширению. Далее происходит повышение давления внутри смеси, которое становится причиной распада кристаллической решетки. Последствие реакции – разрушение фундамента и ухудшение свойств монолитности из-за обволакивания льдом заполнителей.

Важно! После оттаивания жидкости процесс отвердевания восстанавливается, но качество бетона будет хуже – арматура отслаивается, а монолит растрескивается.

Какая температура воздуха является приемлемой для раствора?

Специалисты выяснили, при какой оптимальной температуре воздуха следует и можно заливать готовый бетон. Работы по строительству фундамента лучше проводить в промежутке от +5 до +15°. Уличный температурный режим в пределах от +5 до минус 3° предусматривает, что свежеуложенный бетон марки М200 весом 240 г/м³ должен быть не ниже +5 градусов.

На заметку! При использовании меньшего количества цемента оптимальная внутренняя температура состава равняется  +10°.

Показатели морозостойкости различных марок бетона

Чтобы выяснить, до какой самой низкой минусовой температуры на улице можно строить фундамент и заливать бетон, необходимо разобраться в его морозостойкости. Данная характеристика влияет на количество циклов заморозки и оттаивания смеси без потери ею не более 5 % прочности.

  Дорожная геосетка в базальтовом варианте

ГОСТом 10060-2012 регламентированы 5 групп морозостойкости производимых марок бетона:

• F50 – низкая устойчивость к замерзанию свойственна смесям М100 и М150, поэтому их применяют для внутренних работ;
• F100 – марки бетона М200 и М250 отличаются нормальной устойчивостью, но подходят только для строительства домов в теплом или умеренном климате;
• F150-300 – составы с маркировкой М300, М350 и М400 актуальны при постоянных низких температурах и на почвах с большой глубиной промерзания;
• F300-500 – такой показатель морозустойчивости у марок М450, М500, М550 и М600, рекомендованных для работ в условиях северных областей.

Важно! Составы F500-1000 не используются для частного строительства, они подходят только для промышленных зданий, исследовательских и военных комплексов.

Технология и особенности заливки в осеннее время

При какой средней летней температуре начинать строительство? Теплое время года – от +15 до +30 градусов подходит для строительных работ. Заливка бетона летом допустима. Единственное условие – защита свежеуложенного монолита от дождя.

Выбор подходящего времени

В осеннее время погода отличается непредсказуемостью, поэтому важно знать, при какой температуре можно заливать бетон осенью.

Оптимальная температура воздуха составляет от +20 до +5°, поэтому начинать устройство основания рекомендуется в сентябре-октябре до заморозков. В процессе обустройства фундамента важно учитывать, до какой отметки на градуснике нужно выполнить работы перед похолоданием. Она должна равняться +10 градусов по Цельсию. Бетонная масса набирает прочность на протяжении 1 месяца. Перед заморозками рекомендуется сделать укрытие, а в первые двое суток – защитить смесь пленкой от дождя.

Совет! Перед тем, как заливать фундамент осенью, посмотрите прогноз погоды.

Факторы, влияющие на схватывание теста в осенний период

Заливка монолита будет качественной, если учесть несколько моментов:

• температура воздуха. При каких показателях температуры можно заливать бетон осенью, чтобы начать строить дом? Нормальный показатель – плюс 16°. В этот период раствор затвердевает медленно, что обеспечивает качество постройки. Заморозки припадают на конец октября, поэтому лучше заняться строительством в середине сентября;
• характеристики влажности. Сырая погода и влажный грунт способствуют процессу отвердевания. Свежеуложенный раствор не нужно регулярно сбрызгивать водой, а медленное высыхание обеспечивает повышение прочности;
• наличие осадков. Если вы разобрались, при каких оптимальных температурах можно заливать основание, то нужно учесть и наличие дождя. Переувлажнение монолита приводит к вымыванию цементного молочка;
• уровень грунтовых вод. На болотистых участках осенью меньше воды, что позволяет сделать свайное основание. Проверить, поднялась ли вода, можно путем выкапывания траншеи. Если в ней поднялась вода, фундамент заливать нельзя.

Важно! При несоответствии хотя бы одного фактора конструкция потеряет прочность.

Процесс работ в зимнее время

Основное условие, при котором получится уложить бетон зимой, – температура на улице до -3 градусов. В условиях ее понижения есть риски перемерзания цементного теста. Если вам интересно, при каких максимально низких наружных температурах допустимо заливать бетон с обогревом, то эта величина – от +5 градусов.

  Тёплая плитка (пенокерамика) для пола: технология изготовления, плюсы

Строительная практика отмечает две технологии работ  – использование морозостойких составов и искусственное повышение устойчивости теста к холодам.

Правильный замес смеси

Цемент марки М400 в морозных условиях набирает более 30 % своей максимальной прочности.

Раствор готовится в стандартных пропорциях:

• 1 часть цемента;
• 2,5 части песка;
• 8-10 частей воды.

При известковании количество компонентов изменяется:

• 1 часть цемента;
• 2,5-4 части песка;
• 1,3:10 извести;
• 8-10 частей воды.

Для приготовления марки бетона М400 также используют пластификаторы и антифризы.

Прогрев цементного теста

При какой минимальной температуре можно заливать бетон с подогревом монолита, вы уже разобрались. Строители рекомендуют в процессе замеса повышать и температуру раствора до 35-40 ° путем разогрева воды до 90 °,  щебня и песка – до 60 °. Сухой цемент не греют, а оставляют в помещении до набора комнатной температуры.

Вода прогревается в железной емкости, а добавки при помощи обдува воздухом. Для этого внутрь кучек стройматериалов от печи протягивается трубопровод. Укладку после нагрева осуществляют за один раз, подавая смесь непрерывно.

Совет! Если организуется доставка бетона на объект в зимнюю погоду, уточните, прогревает ли поставщик материал в специальной печи.

Можно ли искусственно повысить морозостойкость раствора?

Чтобы ускорить работы и предотвратить деструкцию фундамента допускается использовать антиморозные средства, выполнять прогрев бетона или его утепление.

Виды добавок

При соблюдении дозировок специальных продуктов легко предусмотреть, при какой предельной отрицательной температуре заканчивать стройку. Допустимо продолжать работы до -25 градусов. Средства классифицируются в зависимости от воздействия на смесь.

Присадки

Специальные жидкие продукты для гидратации раствора в условиях минусовой температуры. Используются вместе с подогревом для ускорения реакций отвердевания и схватывания.

Антифризы

Средства, повышающие активность цементного теста в любых условиях:

• поташ или вещества на основе солей монокарбоновых кислот. Повышают температурный диапазон работы с бетонным составом до -30 градусов, ускоряют отвердевание состава. Армирующий каркас не подвергается коррозии, на поверхности монолита нет высолов;
• хлорид натрия – используется для пластификации смеси из портландцемента, исключает загустение. Стальная арматура может ржаветь;
• нитрит натрия – подходит для всех типов цементов, кроме глиноземных. После добавления продукта со смесью можно работать при низких температурах, но до -15 градусов;
• формиат натрия – предусматривает использование пластификаторов. Без них в монолите из-за скопления солей появляются пустоты.

На заметку! Антифризы исключают нагревание конструкции.

Ускорители схватывания

Отличаются быстрым выделением теплоты, поэтому температура воды остается стабильной и монолит греется сам.

Важно! При несоблюдении дозировки веществ есть риски коррозии армирующего каркаса.

Способы подогрева

Прогрев бетона актуален, если требует залить фундамент малоэтажного здания. Если интересуетесь, до какой максимальной отметки можно повысить температуру, этот показатель составляет 15-20 градусов. Антифризовые смеси начинают вводить при температуре от -15 градусов. Сейчас мы кратко будем рассматривать варианты электрообогрева бетона:

• по всей площади строения устанавливается каркас из деревянного бруса, на котором организуется пленочный шатер. Внутри конструкции устанавливаются пушки на газе или электричестве. После подъема температуры устройства поддерживают ее на протяжении цикла застывания бетона;
• обмотка армирующего каркаса греющим кабелем до того, как вы начнете заливать фундамент. Электрика включается в сети после укладки смеси. Помимо кабеля можно использовать нихромовые спирали или ТЭНы.

Важно! В условиях сильных холодов и промерзания грунтов методика неэффективна.

Особенности укрытия и утепления

Используя этот способ, по достижению 3-х – 7-ми градусной уличной температуры можно заливать бетон.

  Ламинат с фаской (фото): преимущества и недостатки, особенности монтажа, отзывы

Чтобы защитить свежеуложенный бетон в условиях заморозков, организуется специальное укрытие. Закрыть будущий фундамент утеплителем можно так:

1. Заливка раствора в опалубку и его контроль до момента схватывания.
2. Засыпка в ленту смоченных водой опилок слоем

марки бетона, при какой температуре их можно использовать

Зима — суровое время года, не слишком благоприятное для работ на улице. Но если построить дом нужно срочно, то каждый день на счету. Порой от правильного определения, при какой температуре можно заливать фундамент, зависит будущее здания. Его прочность и надёжность, а также долговечность во многом определяются именно крепостью основания.

Классификация бетона

Как известно, бетон — это смесь цемента с водой и щебнем. Он затвердевает со временем и служит для формирования фундаментов, стен и перекрытий зданий. Для того чтобы бетон стал твёрдым, он должен пройти две стадии изменений после заливки:

1. Схватывание. Переход бетонного раствора из жидкого состояния в твёрдое. Обычно протекает в течение суток, но на время сильно влияет качество бетона, его марка и температура окружающей среды.
2. Затвердевание. Очень длительный процесс. В ходе него бетон набирает нужные кондиции твёрдости и становится пригодным для эксплуатации. Этот ответственный период может длиться несколько недель, а при неблагоприятных условиях даже несколько месяцев.

Классификация бетона:

Параметры и производственные качества бетона обычно указывают в его маркировке. В зависимости от марки материала строители выбирают технологию укладки. Основной показатель, определяемый маркой бетона, говорит о его прочности на сжатие после месяца затвердевания.

Для определения критических температур существует показатель критической прочности. Эта величина указывает процент твёрдости в зависимости от температуры, при которой происходит процесс затвердевания.

Именно показатель критической мощности определяет целесообразность заливки фундамента при минусовой температуре.

Заливка фундамента:

Определение условий для заливки

Будущее всего здания зависит от заливки фундамента, во время которой уделяют повышенное внимание температуре. Этот показатель оказывает самое сильное влияние на качество готового бетона.

Оптимальной считается температура воздуха при заливке и затвердении в пределах +15…+25°С. Показатели, которые значительно выше или ниже этих величин, считаются неблагоприятными. Строительство — процесс трудоёмкий и не терпит несерьёзного подхода к себе.

Как залить фундамент зимой:

Вот что может произойти с бетонным основание дома, если к его изготовлению отнеслись не должным образом:

1. Появление трещин. Наступает при высоких температурах (выше +20°С), если не следить за равномерностью высыхания воды и процессом затвердевания. Обычно залитый фундамент укрывают целлофановой плёнкой и поливают водой для устранения подобных проблем.
2. Микротрещины внутри. При температуре воздуха ниже +3°С начинается преобразование воды в лёд, от этого объём увеличивается. При повышении температуры вода высыхает и остаются микротрещины, из-за которых бетон может раскрошиться.
3. Смещения. Если замес бетона производится с применением замёрзшего гравия или песка, то внутрь могут попасть куски льда, которые благоприятствуют образованию пустот. В результате этого фундамент может сместиться при максимальной нагрузке.
4. Повышенное натяжение. Сваренный на морозе металлический каркас будущего основания при нагревании летом расширяется в объёме и создаёт на конструкцию повышенное напряжение, способное привести к аварийной ситуации.

Когда нужно греть бетон зимой:

Проанализировав все за и против зимнего строительства, время и опыт показывают, что заливать фундамент в минусовую температуру можно только при острой необходимости с соблюдением многих дополнительных требований.

Сопряжённость таких работ с большими материальными и энергетическими затратами обычно заставляет отказаться от них, чтобы подождать более благоприятных условий. Но в ряде случаев такие мероприятия необходимы. Вот лишь несколько таких ситуаций:

1. Состояние грунта. В месте строительства очень подвижные слои почвы, поэтому вести земляные работы можно только в зимнее время года, когда они находятся в замёрзшем состоянии.
2. Доставка материалов и спецтехники. Из-за бездорожья в некоторых местах невозможно в летнее время добираться до строительства, поэтому ждут морозов.
3. Экономия финансов на закупке материалов и произведении работ. Кое-кто решает таким образом сэкономить на заливке фундамента. Однако это спорный вопрос, и только тщательный подсчёт всех затрат сможет ответить, что выгоднее.

Месим раствор зимой:

Так или иначе, но выбор времени заливки и начала строительства определяет заказчик, поэтому ответственность за принятое решение лежит на нём.

Фундамент при морозе

Споры о том, при какой температуре заливать фундамент, не прекращаются до сего дня. Но, несмотря на многие факторы против такой заливки, есть те, кто решается заливать в зимние морозы. При применении современных технологий крупные строительные компании без ущерба для качества делают замечательные фундаменты.

В домашних условиях и без специальной техники осуществить заливку фундамента в мороз практически невозможно. Даже при соблюдении допустимых критических температур и применении самого морозостойкого бетона пользоваться получившимся основанием можно только как минимум через 3 месяца.

Как температура влияет на качество и прочность фундамента:

Вот некоторые советы, которые могут помочь произвести зимнюю заливку:

1. Повысить температуру бетона и фундамента. Раствор бетона нагревают до +30°С. Это можно сделать, замешивая его на горячей воде. Иногда сверху строят сарай и включают обогрев тепловыми пушками. Фундамент покрывают специальными утеплителями, используемыми для опалубки. Самый простой способ — закидать фундамент толстым слоем соломы, торфяника или другого утеплителя. Толщина должна превышать 30 см.
2. Выбирают самую высокую марку бетона или максимально возможную в своих условиях.
3. Используют пластификаторы и специальные добавки.

Только при использовании всех трёх советов решившиеся на зимнюю заливку могут рассчитывать на положительный исход дела. Но если есть возможность немного подождать и залить фундамент при благоприятной погоде и температуре, то лучше не спешить, ведь от прочности основания зависит надёжность всего строения.

Как получить качественный бетон зимой:

Как защитить бетон во время холодной погоды

Есть три основных цели бетонирования в холодную погоду: 1) защитить только что уложенный бетон от раннего замерзания, 2) защитить бетон, чтобы обеспечить адекватное развитие прочности, и 3) защитить бетон от тепловой удар и растрескивание по окончании периода защиты.

Согласно Руководству ACI 306 по бетонированию в холодную погоду, холодная погода существует, когда температура воздуха упала до или, как ожидается, упадет ниже 40 ° F в течение периода защиты.Период защиты — это время, необходимое для защиты бетона от воздействия холода. (См. Дополнительную информацию об этом определении на боковой панели.)

Беречь от раннего замерзания

Если только что уложенный бетон замерзнет, ​​может возникнуть немедленное и необратимое повреждение; последующее отверждение не восстановит свойства бетона. Повреждение происходит из-за того, что при замерзании вода увеличивается в объеме на 9 процентов. Образование кристаллов льда и возникающее в результате расширение пасты может снизить прочность на сжатие и увеличить пористость затвердевшего бетона.Снижение прочности до 50 процентов может произойти, если замерзание произойдет в первые несколько часов после укладки бетона или до того, как бетон достигнет прочности на сжатие примерно 500 фунтов на квадратный дюйм.

Вновь уложенный бетон должен быть защищен от раннего замерзания до тех пор, пока количество воды для затворения или степень насыщения не будут в достаточной степени снижены в процессе гидратации, термин, используемый для описания химической реакции между портландцементом или вяжущими материалами и водой. .Во время гидратации степень насыщения постоянно снижается, поскольку вода для смешивания соединяется с вяжущими материалами, а бетон становится жестким и твердеющим. Из-за процесса гидратации количество доступной воды для смешивания для образования кристаллов льда постоянно уменьшается, поэтому риск необратимого повреждения в случае замерзания бетона снижается.

Когда нет внешних источников воды, критическая степень насыщения, чтобы один цикл замерзания не приводил к необратимому повреждению бетона, возникает, когда бетон достигает прочности приблизительно 500 фунтов на квадратный дюйм.При заданных температурах отверждения бетонные смеси с хорошими порциями должны достичь этой прочности в течение 24-48 часов. Поэтому очень важно, чтобы вновь уложенный бетон был защищен от замерзания в течение первых 24-48 часов или до тех пор, пока бетон не достигнет прочности примерно 500 фунтов на квадратный дюйм.

Когда бетон достигает прочности не менее 500 фунтов на квадратный дюйм, он может выдержать один цикл замораживания и оттаивания без повреждений, если бетон является воздухововлекающим и не подвергается воздействию внешнего источника воды.Для воздействия повторяющихся циклов замораживания и оттаивания новый бетон должен достигнуть прочности не менее 3500 фунтов на квадратный дюйм или 4000 фунтов на квадратный дюйм, если он будет подвергаться повторяющимся циклам замораживания и оттаивания и химикатов для борьбы с обледенением. Чтобы избежать повреждений в раннем возрасте из-за холодной погоды, защитите бетон как можно скорее после укладки, уплотнения и отделки.

Температура и периоды защиты

Для защиты от раннего замерзания поддерживайте соответствующую температуру бетона, указанную в строке 1 таблицы 1, в течение периодов времени, указанных в строке 1 таблицы 2.Бетон с ускоренным схватыванием может быть получен путем включения ускоряющих химических добавок, уменьшения водоцементного отношения материала (Вт / см), увеличения содержания цемента, уменьшения количества дополнительных вяжущих материалов или замены цементов общего назначения на цементы типа III (высокий -раннепрочно) цемент. Минимальные температуры бетона в строке 1 таблицы 1 являются функцией минимального размера секции, потому что чем массивнее секция, тем медленнее она теряет тепло.

Согласно строке 1 в таблицах 1 и 2, минимальная температура бетона при укладке и поддержании составляет 55 ° F для бетонной секции с минимальным размером 12 дюймов, а минимальные периоды защиты составляют два и один день для нормального набора и бетонные смеси ускоренного схватывания соответственно.Строка 1 в таблицах 1 и 2 обеспечивает минимальную температуру бетона и продолжительность, чтобы вода для смешивания в только что уложенном бетоне не замерзла.

В строках 2, 3 и 4 таблицы 1 указаны минимальные температуры бетона в смеси для указанных температур воздуха. По мере снижения температуры воздуха рекомендуемые температуры бетонной смеси повышаются, чтобы компенсировать потери тепла между смешиванием и укладкой бетона. Рекомендации по температуре смеси помогают обеспечить достижимую минимальную температуру бетона при размещении и поддержании (строка 1, таблица 1).

Защита, чтобы обеспечить достаточный прирост силы

Скорость затвердевания бетона и набора прочности зависит от температуры бетона. Низкие температуры бетона снижают скорость гидратации и, следовательно, замедляют рост прочности. Чтобы гарантировать, что вновь уложенный бетон приобретает необходимую прочность для безопасного снятия опалубки, опор и перекладин, а также для безопасной загрузки конструкции во время и после строительства, необходимо поддерживать адекватную температуру бетона в период защиты или отверждения.

При наличии требований к прочности в раннем возрасте используйте Таблицу 2, чтобы определить минимальные периоды защиты для следующих условий эксплуатации: 1) без нагрузки, без нагрузки; 2) без нагрузки, без нагрузки; 3) частичная нагрузка, выставленная; и 4) полная нагрузка. В зависимости от требований к нагрузке и условий воздействия может потребоваться увеличить период защиты сверх минимумов, перечисленных в строке 1 таблицы 2

«Без нагрузки, незащищенный» означает, что бетонный элемент не будет нести значительных нагрузок в течение периода защиты и не будет подвергаться воздействию низких температур при эксплуатации.«Нагрузка без нагрузки» означает, что бетонный элемент не будет нести значительных нагрузок в течение периода защиты и будет подвергаться воздействию низких температур в процессе эксплуатации. «Частичная нагрузка, подверженная воздействию» означает, что бетонный элемент будет нести нагрузки, меньшие, чем доступная несущая способность в раннем возрасте в течение периода защиты, и будет подвергаться воздействию низких температур в процессе эксплуатации. Элементы, требующие перешоривания для несения строительных нагрузок до достижения указанной прочности, имеют рабочее состояние «Полная нагрузка» и обычно требуют от подрядчика определения прочности бетона на месте.

Например, условием эксплуатации бетонного покрытия стоянки толщиной 6 дюймов на коммерческой строительной площадке, которое будет подвергаться воздействию зимних условий и отлитого из бетона с ускоренным схватыванием, будет «Частичная нагрузка, незащищенная» и требующая минимальной защиты срок 4 дня. Согласно строке 1 таблицы 1, минимальная температура бетона 55 ° F должна поддерживаться в течение четырехдневного периода защиты.

Методы защиты

Методы поддержания минимальных температур, установленных и поддерживаемых, как показано в строке 1 таблицы 1, включают изоляцию (одеяла и плиты), системы обогрева, такие как электрические одеяла и системы водяного отопления, неотапливаемые или обогреваемые шкафы, или комбинацию этих методов.

Изоляция является наиболее экономичным средством поддержания адекватной температуры отверждения, поскольку в этом методе используется тепло гидратации или тепло, выделяемое в результате химической реакции между цементом и водой. В зависимости от массы бетона, содержания цемента и условий окружающей среды (то есть температуры воздуха и ветра) изоляция обычно может поддерживать адекватную температуру отверждения, улавливая тепло гидратации.

Как можно скорее накройте бетон одеялом, чтобы уловить как можно больше тепла гидратации.Улавливание раннего тепла гидратации поможет поддерживать температуру отверждения, но также способствует гидратации, которая, в свою очередь, дает дополнительное тепло. Обязательно защитите углы и поверхности, поскольку эти области наиболее подвержены замерзанию и повреждению в раннем возрасте.

В экстремальных зимних условиях иногда тепла гидратации недостаточно для поддержания адекватных температур отверждения, и требуется дополнительное тепло. Дополнительное тепло можно подавать с помощью электрических бетонных одеял, водонагревателей и обогреваемых шкафов.Конечно, использование дополнительного тепла увеличивает стоимость бетонирования в холодную погоду.

Гидравлические нагреватели обеспечивают циркуляцию нагретой водно-гликолевой жидкости через систему теплопередающих шлангов, размещенных на бетоне или формах. Обычно шланги покрывают бетонными изоляционными покрытиями для улавливания и удержания тепла.

Топочные обогреватели для обогреваемых помещений должны иметь вентиляцию и не должны располагаться таким образом, чтобы непосредственно нагревать или сушить бетон. Свежие бетонные поверхности, подверженные воздействию углекислого газа от невентилируемых обогревателей, могут быть повреждены карбонизацией бетона.Карбонизация происходит, когда углекислый газ реагирует с продуктами гидратации цемента, создавая мягкие и меловые поверхности. Невентилируемые обогреватели сжигания также производят окись углерода. Конечно, высокие уровни концентрации этих газов опасны для рабочих.

Защищать от теплового удара и растрескивания

В конце периода защиты постепенно снимайте изоляцию или другую защиту, чтобы температура поверхности постепенно снижалась в течение последующих 24 часов. В противном случае поверхность бетона может остыть слишком быстро, создавая температурные градиенты между поверхностью и внутренними частями бетона, и возникающие термические напряжения могут вызвать растрескивание поверхности.Оставьте изоляцию на месте и постепенно уменьшайте количество источников тепла, пока температура бетона не остынет до средней температуры воздуха. Строка 5 в таблице 1 показывает максимально допустимое падение температуры поверхности в первые 24 часа после окончания защиты во избежание термического растрескивания поверхности.

Предварительное планирование — залог успешного бетонирования в холодную погоду. При разработке следующего плана бетонирования в холодную погоду рассмотрите три основные цели: защитить бетон от раннего замерзания, защитить, чтобы обеспечить достаточный прирост прочности, и защитить от теплового удара и растрескивания.

Список литературы

ACI 301-10 «Спецификации конструкционного бетона», Американский институт бетона, www.concrete.org

ACI 306R-10 Руководство по бетонированию в холодную погоду, Американский институт бетона, www.concrete.org

Косматка, S.H. и Уилсон, М.Л., Проектирование и контроль бетонных смесей , 15 ^{-е издание} , 2011 г., Портлендская ассоциация цемента, www.cement.org

Как планировать и контролировать процесс отверждения массивного бетона

Понимание проблем, связанных с массовым бетоном, может помочь подрядчикам избежать таких проблем, как несоблюдение требований, задержки строительства, поврежденный бетон и дорогостоящий ремонт. Спецификации для массового бетона ограничивают температуру свежего бетона и бетона на месте и обычно требуют от подрядчика плана терморегулирования для каждой укладки массового бетона. Следовательно, подрядчики должны знать о максимальных температурах бетона и перепадах температур, повышении температуры, мониторинге и контроле температуры, предварительном и последующем охлаждении массивного бетона и тепловом моделировании.

Определение массового бетона

Американский институт бетона (ACI) не предоставляет конкретных ограничений по размеру для определения массового бетона. ACI определяет массовый бетон как «любой объем бетона с размерами, достаточно большими, чтобы требовать принятия мер, чтобы справиться с выделением тепла от гидратации цемента и сопутствующим изменением объема для минимизации растрескивания. ¹ Исторически сложилось так, что большие площадки, где минимальный размер поперечного сечения равен или превышает три фута, обычно называют массивным бетоном.Однако меньшие размеры могут также обозначаться как массовый бетон в зависимости от факторов, включая: тип и количество цемента, отношение объема бетона к поверхности, погодные условия, температуру укладки бетона, степень ограничения изменения объема и влияние термического растрескивания на функция, долговечность и внешний вид.

Внимательно изучите контрактную документацию, чтобы определить, какие конструктивные элементы спецификатор обозначил как массовый бетон. Специалист, а не подрядчик, несет ответственность за определение того, какой бетон в проекте является массовым.Для элементов, обозначенных в контрактных документах как массовый бетон, применяются дополнительные требования, указанные в ACI 301, Раздел 8 — Массовый бетон . ² Если с документами непонятно, то до начала работы запросите разъяснения.

Максимальная температура и разница температур

Чтобы избежать повреждения бетона, спецификации ограничивают максимальную внутреннюю температуру бетона и максимально допустимую разницу температур между центром и поверхностью массивного бетонного элемента.

ACI 301 утверждает:

1) Максимальная температура в бетоне после укладки не должна превышать 158 градусов по Фаренгейту

2) Максимальная разница температур между центром и поверхностью размещения не должна превышать 35 градусов по Фаренгейту.

Ограничение внутренней температуры бетона до 158 градусов по Фаренгейту предотвращает замедленное образование эттрингита (DEF). Эттрингит — это нормальный продукт гидратации цемента, который образуется в течение первых нескольких часов после замеса бетона.Высокие температуры в раннем возрасте (выше 158 градусов по Фаренгейту) могут препятствовать нормальному образованию эттрингита. Если DEF возникает в затвердевшем бетоне с внешним источником влаги, может произойти внутреннее расширение с последующим визуальным смещением и растрескиванием. DEF может также увеличить риск дополнительного разрушения из-за воздействия замораживания / оттаивания и коррозии арматуры. Ограничение внутренней температуры на самом раннем этапе эксплуатации бетона предотвратит DEF.

Указанная максимальная разница температур в 35 градусов по Фаренгейту между центром и поверхностью бетона сводит к минимуму возможность термического растрескивания.Разница температур — это разница между температурой, измеренной в центре или самой горячей части бетона и поверхности.

Температурный градиент между центральной частью и поверхностью создает растягивающие напряжения в бетоне. По существу, внутренняя часть расширяется относительно поверхности. Это дифференциальное расширение создает растягивающие напряжения. Когда растягивающие напряжения превышают предел прочности бетона, происходит растрескивание. Глубина и сила растрескивания зависят, прежде всего, от величины температурного градиента.

Максимальная разница температур в 35 градусов по Фаренгейту является исторической величиной и может быть консервативной для современных бетонов и конструкций. Разницы в 45 градусов по Фаренгейту или даже 55 градусов по Фаренгейту может быть достаточно, чтобы контролировать термическое растрескивание. Увеличение максимального перепада температур позволяет сэкономить время и деньги. Максимальная разница температур зависит от многих переменных, которые контролируют как термические напряжения, так и прочность бетона на растяжение. По этим причинам становится обычной практикой использовать сложное компьютерное тепловое моделирование для определения максимально допустимой разницы температур, чтобы термические напряжения не превышали предел прочности бетона на растяжение.

Повышение температуры и прогнозирование максимальных температур

Такие факторы, как тип и количество вяжущих материалов, укладка бетона и температура окружающей среды, размер и отношение объема к поверхности бетонного элемента, определяют повышение температуры и максимальную температуру в массивном бетоне. В общем, только бетонные элементы, у которых минимальный размер поперечного сечения равен или превышает три фута, имеют проблемы с температурой, потому что меньшие элементы обычно рассеивают генерируемое тепло гидратации со скоростью, достаточной для ограничения температур до требуемых уровней.Более толстые элементы не рассеивают тепло гидратации с достаточно высокой скоростью, и поэтому температура в центре заливки может достигать уровней, превышающих указанные уровни.

Два метода, обычно используемых для прогнозирования максимальной температуры бетона, включают метод приблизительного «эквивалентного содержания цемента» и компьютерные или тепловые модели. С помощью приблизительного метода оцените максимальную температуру, добавив 16 градусов по Фаренгейту на каждые 100 фунтов цемента на кубический ярд к температуре укладки бетона.Для летучей золы и шлакового цемента типов F и C (замена 50 процентов) используйте 50 процентов, 80 процентов и 90 процентов эквивалентного цемента на кубический ярд, соответственно. ³ По сути, этот метод предполагает, что эти материалы производят 50 процентов, 80 процентов и 90 процентов тепла по сравнению с цементом. [ Для примера см. Диаграмму. ]

Терморегулятор

Методы контроля температуры бетона и разницы температур включают:

Бетонная смесь — Ограничьте количество цемента до минимально возможного количества и замените цемент более медленно схватывающимися дополнительными вяжущими материалами (SCM), такими как зола-унос класса F и шлаковый цемент.Используйте цемент с умеренной или низкой теплотой гидратации. Не используйте цементы и химические ускорители типа III или HE (высокопрочные). Если возможно, используйте заполнители с низким тепловым расширением, такие как гранит, известняк или базальт. Замедление скорости тепловыделения также снижает скорость набора силы. Поэтому для приемки бетона предлагается 42- или 56-дневная прочность на сжатие вместо стандартной 28-дневной прочности.

Работа с поставщиком бетона для разработки экономичного и низкотемпературного бетона.Испытайте пробные смеси в лаборатории, чтобы определить свойства свежего и затвердевшего бетона. Выполните полевые испытания путем отливки блоков для представления массивных бетонных элементов и измерения внутренней и поверхностной температуры. Кроме того, используйте тестовые блоки для оценки предлагаемых методов укладки бетона и плана последующего охлаждения. Убедитесь, что измеренные температуры соответствуют указанным температурным пределам. Если нет, пересмотрите план терморегулирования.

Снижение температуры укладки бетона — ACI 301 не определяет максимальную температуру укладки бетона для массивного бетона, но в спецификациях обычно используется 50 градусов по Фаренгейту и 70 градусов по Фаренгейту.Как показано в примерах расчетов для оценки максимальной температуры бетона, максимальная температура бетона является функцией температуры укладки. Если бы в примере температура укладки составляла 50 градусов по Фаренгейту, то расчетная максимальная температура бетона составила бы 131 градус по Фаренгейту. Как правило, каждая степень предварительного охлаждения снижает максимальную температуру бетона примерно на один градус. Предварительное охлаждение или снижение температуры укладки бетона может снизить как температуру бетона, так и разницу температур.

Предварительное охлаждение — Средства для предварительного охлаждения бетона включают затенение и обрызгивание грубой заполнителя водой, использование охлажденной воды для смешивания, замену воды для смешивания стружкой или колотым льдом и введение жидкого азота в воду для смеси или свежий бетон. Как правило, предварительное охлаждение заполнителей на 2 градуса по Фаренгейту охлаждает свежий бетон примерно на 1 градус по Фаренгейту. Прямое и испарительное охлаждение снижает температуру агрегата. Температуры в пределах 2 градусов по Фаренгейту от температуры влажного термометра могут быть достигнуты путем продувки воздуха через влажные крупные агрегаты.

Снижение температуры воды в смеси на 4 градуса по Фаренгейту охладит свежий бетон примерно на 1 градус по Фаренгейту с максимальным снижением температуры примерно на 10 градусов по Фаренгейту. Замена воды для замешивания струженным или колотым льдом (примерно до 75 процентов) может снизить температуру свежего бетона примерно до 20 градусов по Фаренгейту. Конечно, количество предварительного охлаждения будет зависеть от количества воды в смеси, доступной для замены льда.

Если спецификации ограничивают температуру укладки бетона 50 градусами по Фаренгейту или более 20 градусов по Фаренгейту, требуется предварительное охлаждение бетона, рассмотрите возможность использования жидкого азота.При температуре впрыска -326 градусов по Фаренгейту достижимы температуры свежего бетона до 35 градусов по Фаренгейту.

Последующее охлаждение — Используйте изоляцию для контроля максимальной разницы температур между центром и поверхностью массивного бетона. Снижение скорости отвода тепла от поверхности снижает разницу температур и возможность термического растрескивания. Конечно, снижение скорости охлаждения бетона может вызвать задержки в строительстве.Влажное отверждение сопряжено с риском, поскольку термический удар от воздействия холодной воды на горячие поверхности может вызвать быстрое охлаждение поверхности и растрескивание.

Чтобы контролировать температуру бетона и разницу температур, рассмотрите возможность использования предварительно установленных охлаждающих труб. Охлаждающие трубы отводят тепло из бетона и могут снизить как максимальную температуру бетона, так и разницу температур. Охлаждающие трубы также могут значительно сократить время охлаждения бетона и ускорить процесс строительства.

Тепловое моделирование

В рамках теплового плана рассмотрите возможность использования компьютерного теплового моделирования для оценки максимальной температуры бетона и разницы температур. Кроме того, с помощью моделирования можно оценить и оптимизировать размер заливки (размер подъема или блока), графики размещения (временные интервалы между размещениями) и план контроля температуры, чтобы минимизировать риск термического растрескивания. Компьютерное моделирование — это быстрый и эффективный способ оценить различные варианты контроля температуры и термического растрескивания.В большинстве случаев стоимость моделирования незначительна по сравнению с потенциальной экономией от оптимизации плана терморегулирования.

Ссылки

1. ACI 207.1R-05 (2012) Руководство по массовому бетону , Американский институт бетона, www.concrete.org

2. ACI 301-10 Спецификации для конструкционного бетона , Американский институт бетона, www.concrete.org

3. Гайда, Джон, Массовый бетон для зданий и мостов, Ассоциация портландцемента, 2007 г., www.цемент.org

Для доп. Информации:

ACI 207.1R-05 Руководство по массовому бетону

ACI 207.4R-05 (2012) Системы охлаждения и изоляции для массового бетона

ACI 207.2R-07 Отчет о влиянии теплового изменения и изменения объема на растрескивание массивного бетона

Ким Башам — президент компании KB Engineering LLC, предоставляющей инженерные и научные услуги бетонной промышленности.Бэшем также проводит семинары и тренинги, посвященные всем аспектам бетонных технологий, строительства и устранения неисправностей. С ним можно связаться по электронной почте [email protected].

Л. Дж. Мотт, ЧП, президент компании GES Tech Group, Inc., которая предоставляет общие услуги в области машиностроения, строительства, строительства и судебной экспертизы широкому кругу клиентов и отраслей. Мотт является экспертом в области предварительного моделирования методом конечных элементов, специализируясь на нелинейной статической и динамической механике и термодинамике переходных процессов.С ним можно связаться по электронной почте [email protected].