Зимнее строительство – дело достаточно сложное и не всегда оправданное. Морозы, снегопады, неудобства и даже невозможность проведения некоторых видов работ заставляют многих дожидаться лета. Однако некоторые мероприятия можно проводить и зимой, главное – работать при относительно теплой (не ниже 5…7 градусов мороза) погоде и выполнять правила. К этим мероприятиям относится заливка фундамента зимой.
Что происходит с бетоном при низких температурах?
Процесс отвердевания бетона, или, как еще говорят строители и инженеры, набор проектной прочности – результат постепенной потери молекул воды из раствора. Длительность отвердевания в большой степени зависит от состава раствора (см. таблицу 1), но еще больше на процесс влияет температура окружающей среды.
В зависимости от температуры, марочную прочность он может приобрести за 14 и более дней, и чем холоднее воздух – и бетонная масса – тем больше времени потребуется для набора полной прочности.
Если в процесс гидратации вмешалась погода и вода в бетонной смеси просто замерзла, то удаление молекул из бетона происходит только после размораживания. Многократные циклы замерзания-оттаивания на конечное качество фундамента влияют очень плохо, поскольку полного отверждения может не произойти.
При этом для замерзшего и потом оттаявшего бетона набор прочности идет тем быстрее и равномернее, чем позже замерзла смесь.
На графике представлены кривые: 1. не замороженный бетон; 2. смесь замерзла на седьмые сутки с момента заливки; 3. бетон замерз на третьи-четвертые сутки от заливки; 4. замерзание произошло в первые сутки с момента бетонирования.
Если считать «зимними условиями» температуру от +5 до -3 градусов Цельсия, то заливать фундамент зимой можно. Если же принимать более типичную для нашей страны температуру в 10 и ниже градусов мороза, придется строительные работы отложить или, как минимум, воспользоваться специальными добавками.
Противоморозные присадки для бетона
Планируя заливку фундамента зимой, необходимо заранее подумать о специальных добавках в бетонную смесь – ускорителях твердения и противоморозных присадках.
В зависимости от вида присадки, температура замерзания бетонной смеси меняется, понижаясь.
Эти добавки выпускаются в виде порошка и жидкости, процентное содержание в бетоне зависит от температуры внешней среды и состава присадки.
Для сравнения представлены данные по трем видам добавок.
Увеличение процента присадки свыше 4 эффекта обычно не дает.
Зачем повышать водонепроницаемость бетона
Чем выше водонепроницаемость бетона, тем менее он восприимчив к давлению воды, а также воздействию химически агрессивных веществ в грунте и подземных водах: кислот, щелочей, солей и так далее. На водопроницаемость бетона негативно влияют излишки воды затворения, недоуплотненность бетонной смеси и отсутствие ухода за свежеуложенным бетоном.
Вода, не вступившая в гидратацию цемента (так называют превращение пластичной массы в монолит), после испарения образует в бетоне поры. Часть из них не замкнута и формирует сквозные каналы. По ним в фундамент проникает влага, которая при замерзании расширяется, что способствует дальнейшему разрушению бетона.
Для уменьшения количества воды затворения при сохранении подвижности бетонной смеси применяют пластификаторы. Они снижают водоцементное отношение, уменьшают объем пор в бетоне и повышают его плотность. При этом следует учитывать, что подбирать состав конкретной бетонной смеси необходимо в лабораториях с учетом особенностей и характеристик применяемых материалов: цемента, крупного и мелкого заполнителя и различных добавок.
Во время укладки особое внимание уделяют уплотнению бетона. Бетонная смесь должна полностью заполнить необходимое пространство без образования пустот. Особенно это важно при густом армировании конструкции. Для этих целей применяют специальные устройства – глубинные и поверхностные вибраторы.
Условия работ: можно ли зимой заливать фундамент под дом или готовиться к этому?
Заливка бетона в опалубку – конечная стадия процесса, до этого необходимо выполнить ряд действий, сильно затрудняемых морозами и слякотью при оттепелях:
- разметка участка;
- отрывка котлована;
- устройство песчано-гравийной подушки;
- установка опалубки.
Первая и последняя стадия относительно просты и могут быть выполнены практически без привязки к погодным условиям. Но даже опалубка, установленная в растаявший снег или на мокрый грунт, плохо поведет себя – разбухнет, покоробиться, будет в дальнейшем отдавать набранную влагу бетону (речь, конечно, идет об обычно используемой опалубке из деревянных досок).
А вот отрывка котлована затруднена сильно: в морозы грунт нужно прогревать для удобства извлечения, в оттепель придется возиться в грязи и выгребать растаявший снег. Устройство подушки тоже столкнется с проблемами. На пропитанный влагой грунт насыпать щебень и песок неудобно – они «тонут» в раскисшей почве. Уложив подушку на промерзший грунт, можно столкнуться с «утоплением» позже, во время оттепели.
Желательно выполнить отрывку котлована и устройство подушки до наступления дождей и морозов, причем уплотнение подушки выполняется как можно тщательнее.
Если это невозможно сделать и работы проводятся зимой, следует:
- прогреть замороженный грунт до возможности его рытья механизированным способом (тепловые пушки, костры);
- по возможности просушить дно и стенки котлована;
- уложить подушку и после утрамбовки прогреть, после чего утрамбовать повторно при необходимости;
- перед заливкой бетона установленную опалубку и подушку прогреть до температуры заливаемой смеси или чуть больше.
Прогрев и поддержание нужной температуры существенно облегчится при установке над будущим фундаментом тепляка – палатки или щитового сооружения замкнутого типа из пленки, листовых материалов (фанеры, ОСБ и прочего). Эффективность тепляка существенно увеличивают теплоотражающие полотнища или пленки на внутренней стороне укрытия.
Конструкции тепляка устанавливают так, чтобы можно было вести обогрев опалубки со всех сторон равномерно.
Итог
Оптимальное время для заливки фундамента в большинстве регионов России, кроме северных, – вторая половина весны или начало лета. В этот период устанавливается оптимальная погода для работ по бетонированию. Вот основные моменты, на которые нужно обращать внимание при их проведении:
- Работы по развязке арматурного каркаса и бетонированию поручите специализированной организации. Так получится избежать ошибок, исправление которых может стоить очень дорого.
- Используйте только товарный бетон соответствующих марок прочности и водонепроницаемости. Методы приготовления бетона на объекте в металлической ванне и с помощью лопат категорически недопустимы.
- Бетонные работы проводите без образования холодных швов.
- Повышайте водонепроницаемость бетона с помощью специальных добавок. Например, пенетрирующих.
- За свежеуложенным бетоном нужно ухаживать. Укройте его влажной мешковиной и поливайте водой каждые два или три часа даже ночью в течение 3–5 дней. Если погода жаркая, лучше поливать в течение 7 дней.
- Работы по обустройству фундамента в зимнее время проводите с применением специальных методов.
- По возможности проверьте с помощью локатора арматуры толщину защитного слоя бетона. Он должен быть не менее 15 мм.
- Дополнительно защитите конструкции фундамента от негативного воздействия грунта и подземных вод.
Как залить фундамент зимой: способы выдержки смеси
Одних противоморозных присадок и тщательной подготовки котлована/опалубки для нормального твердения бетона недостаточно. Необходимо выдержать требуемый температурно-влажностный режим в процессе твердения материала.
При введении в состав смеси добавок для ускорения твердения следует сохранять температуру бетонной массы +10…+15 градусов на 1…1,5 суток или не ниже +5 градусов на 2…3 суток.
В зависимости от модуля поверхности, то есть отношения внешней (соприкасающейся с наружным воздухом) площади к объему заливаемой массы, выбирают наиболее рациональный способ выдерживания конструкций.
Метод термоса
Он заключается в поддержании желаемой температуры бетонной смеси до момента набора ей критической прочности с помощью укрывных материалов. В качестве таких материалов используют плотную полимерную пленку, битумные полотнища, рубероид, брезент. Также можно использовать для утепления маты, войлок, полистирол и пенопласт, но в этом случае требуется каркас для укладки утеплителя и тщательная заделка щелей. Насыпные теплоизоляторы укладывают поверх пленочно-рулонных материалов и защищают от ветра щитами или вторым слоем пленки/брезента.
Считается, что минимальная температура, при какой можно заливать фундамент методом термоса, должна укладываться в диапазон 0…-10 градусов ночью и не менее 0 днем.
Особенности метода:
- опалубка должна быть предварительно утеплена (либо утеплители подготавливаются так, чтобы они монтировались по мере заливки);
- опалубку и арматуру очищают от наледи и снега, просушивают и прогревают с помощью пара или тепловых пушек;
- подаваемую смесь нагревают до температуры выше стандартной и сразу же, в течение не более 1,5 часов, заливают с обязательной вибротрамбовкой;
- открытые поверхности немедленно после заливки закрывают и теплоизолируют.
Залить фундамент зимой при минусовой температуре способом «термоса» можно только по результатам теплотехнического расчета – должна подтвердиться способность смеси набрать критическую прочность при заданной начальной температуре бетона и выбранных утепляющих материалах.
Заливка подогретой смеси
Как залить фундамент зимой с прогревом
Для этого, как уже упоминалось, необходимо предварительно смонтировать тепляк. Подача тепла в рабочий объем может вестись двумя способами:
- подогревом воздуха – тепловые пушки, пар. Пар или воздух, нагретые до температуры 100…120 градусов, подается к открытым поверхностям бетона, ко всем поверхностям опалубки. Чем равномернее идет нагрев, тем быстрее бетон набирает прочность. В благоприятных условиях возможен набор критической прочности за 1…2 суток;
| Температура окружающей среды, градусы Цельсия | Номинальная мощность тепловой пушки, кВт на 100 кв.м обогреваемой площади | Расхода газа, литры в сутки |
| До -15 | 10 | 16…20 |
| Ниже -15 | 30 | 60…70 и более |
| При указанных условиях температура внутри тепляка плюсовая, около 2…5 градусов Цельсия | ||
- электрическим прогревом. Выделяют сквозной и периферийный обогрев. В первом случае стержневые или струнные электроды прокладываются внутри опалубки, и проходящий через них ток нагревает всю массу бетона. Во втором случае ленточные электроды укладываются на поверхности фундамента, и нагрев идет благодаря теплопроводности бетона.
Струнные электроды внутри опалубки
Стержневые внешние электроды с подключенным генератором
Важно: при электрическом прогреве необходимо учитывать наличие в бетоне противоморозных добавок! С ними проводимость смеси возрастает до двух раз, соответственно, необходимо снижать силу тока.
Ниже представлены схемы расположения электродов в разных конструкциях при бетонировании и схемы их подключения.
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.
Важно!
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.
Фундамент зимой: можно ли сделать мероприятие выгодным?
Одним из доводов в пользу зимнего строительства, в частности, устройства фундамента, считается экономия средств. Однако это вопрос сложный, разберемся подробнее.
| Плюс | Минус |
| Затраты на оплату труда рабочих действительно меньше, поскольку строительные бригады простаивают и готовы снизить расценки | Для проживания на объекте им требуется обеспечить теплые бытовки, доставку/приготовление горячей пищи, нормальные бытовые условия; |
| Строительные магазины и склады предлагают скидки на цемент и другие материалы | Расходы на морозостойки присадки, устройство тепляка или «термоса», обогрев бетонной массы «съедят» сэкономленные деньги |
| Сыпучий грунт в котловане не осыпается, грунтовые воды не мешают рыть котлован | Вручную отрыть котлован даже при прогреве не получится, потребуется нанимать технику. Грунтовые воды могут «проявить себя» при оттепели, превратив котлован в болото |
| Работы на участке никому не мешают – в дачных поселках почти нет жителей | Подвоз материалов, продуктов, людей затруднен, при плохой погоде работы приходится прекращать, бригады и техника простаивают |
| Сроки строительства сократятся, весной можно быстро закончить объект | Если технология заливки фундамента не выдержана полностью, возможна недостаточная прочность конструкций и переделка |
В заключение хочется сказать – несмотря на то, что фундамент можно заливать и зимой, лучше отложить работы «нулевого цикла» на теплое время года и не рисковать целостностью и надежностью будущего дома!
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:
- Зимние скидки на строительные материалы и спад востребованности рабочей силы позволяют сэкономить.
- Зимой можно бетонировать фундаменты на слабом или хрупком грунте.
- Замерзшие подъездные пути позволяют без проблем доставить на стройку тяжелую технику и материалы.
Прогрев котлована
Реакция гидратации возможна при температурах выше +5°С. Поэтому остывание бетонной смеси ниже этого показателя допускать нельзя.
Подготовка к укладке начинается с подогрева котлована. В условиях индивидуального частного строительства используются костры с открытым пламенем, рефлекторные печи, термоматы, горячие теплоносители — песок, шлак.
Тяжелее всего подготовить котлован под фундамент-плиту. Большая площадь грунта медленно нагревается и быстро остывает. А вот траншеи под ленточное основание согреть гораздо проще. Трассу можно готовить не целиком, а частями, и монолитные работы проводить также отдельными участками.
Добавки
Чтобы продлить жидкую фазу и ускорить твердение бетона, применяется 3 вида присадок:
- Антифризы — специальные растворы, содержащие соли для понижения температуры замерзания воды. При этом зерна цемента получают возможность поглотить нужное количество жидкости. На скорость гидратации антифризы не оказывают никакого воздействия, поэтому структура бетона не изменяется.
- Ускорители твердения — химические реактивы, которые расщепляют частицы цемента. Это вызывает их быстрое растворение в воде и, как следствие, первичное схватывание в более короткие сроки. Ускоряющие противоморозные добавки влияют на структуру бетона положительно — увеличивают водонепроницаемость, плотность и морозостойкость.
- Сульфатосодержащие добавки — относятся также к ускорителям твердения, но принцип действия у них иной. При реакции с цементом начинают образовываться плотные сгустки, которые быстро разрастаются. При этом активно выделяется тепло, что еще дополнительно ускоряет твердение бетона.
Присадки производятся в виде сухих смесей или растворов. Наиболее распространенные добавки — поташ, нитрит натрия, нитрит-нитрат кальция, нитрит-нитрат-хлорид кальция, мочевина, поваренная соль.
Существуют комплексные добавки, которые объединяют в себе несколько свойств. Они содержат пластификаторы, ускоряющие или замедляющие твердение вещества, реактивы для уменьшения коррозии. Такие продукты позволяют оптимизировать состав бетона для заливки в любых условиях.
Важно. При введении добавок нужно соблюдать рецептурные рекомендации изготовителей.
Предварительный нагрев компонентов
Все составляющие бетона кроме цемента перед смешиванием подогреваются до определенной температуры:
- наполнители — до 55-60°С;
- вода — до 90°С.
Цемент нагревать запрещено, так как он может потерять активность. Сначала в бетономешалку заливается горячая вода, после нескольких оборотов — заполнители. В уже остывшую смесь кладется цемент. Температура готового бетона перед заливкой должна быть не ниже 35°С.
Теплая смесь укладывается в опалубку. Пока она остывает, в растворе начинается реакция гидратации цемента. Дополнительное тепло дает старт первичному твердению, поддерживая температуру бетона на нужном уровне.
