Бетонний розчин – один з найбільш затребуваних будівельних матеріалів. Його використовують для зведення фундаменту під різні споруди, для бетонування і вирівнювання майданчиків, а також для інших цілей, де необхідна міцна основа. Бетон – один з найбільш міцних будівельних матеріалів, якщо виготовляється без порушення технології та вистоюється при плюсовій температурі. В іншому випадку, застиглий бетон не досягає марочної міцності. Тому зимове бетонування при мінусовій температурі повинно виконуватися за іншою технологією, яка дозволяє створити оптимальні умови для збереження тепла.
Чому важлива позитивна температура
При низькій температурі гідратація цементу сповільнюється, а тому бетону потрібно більше часу для досягнення марочної міцності. Наприклад, при температурі у 20 градусів, виробники гарантують досягнення марочної міцності за 28 днів. При зниженні температури до меж + 5-15 градусів, цей термін збільшується приблизно на тиждень. Отже, бетонні роботи в зимовий час необхідно проводити зі збереженням тепла розчину. Збереження позитивної температури важливо для води, що входить до складу бетону.
Саме вода є другою важливою складовою бетону після цементу. Завдяки її наявності в розчині, бетон набирає силу при затвердінні. Відсутність достатньої кількості води припинить процес дозрівання матеріалу, і міцність його буде менше очікуваної. При мінусовій температурі, яка перебуває в молодому бетоні вода просто вимерзає, а затвердіння матеріалу припиняється. Тому бетонні роботи в зимовий період виконуються зі збереженням позитивної температури матеріалу. Нехай вона буде в межах 1-5 градусів вище нуля, і процес затвердіння молодого бетону значно затягнеться, але він досягне марочної міцності і не буде заморожений до весни.
Технологія виготовлення зимового бетону
З огляду на все вищесказане, згідно з технологією, отриманий розчин повинен мати запас тепла. Тому він виготовляється в приміщенні, а всі його компоненти нагріваються до температури 40 ° С. Виняток становлять тільки цемент і дрібнодисперсні складові, бо їх нагрівати не рекомендується. Технологія підігріву може використовуватися одноступенева або двоступенева. У першому випадку на одній установці складові майбутнього розчину розморожують і нагріваються до необхідної температури. У другому випадку одна установка використовується для відтаювання, а інша для нагріву.
Звісно, вищевказані технології підігріву використовуються тільки на залізобетонних заводах і бетонних підприємствах. В умовах приватного сектора ніхто не використовує подібні нагрівальні установки, виконуючи бетонування взимку при негативних температурах. Найчастіше складові розчину розморожують і нагріваються до температури навколишнього середовища в приміщенні з плюсовою температурою. Це може бути гараж або будь-яка інша прибудова, в якій температура повітря доведена до потрібних значень. Таким чином, компоненти розморожують і нагріваються природним чином, на що потрібно більше часу. Але краще почекати, ніж виготовити бетон з невеликим запасом тепла.
Що стосується води, то вона підігрівається окремо до температури в 30-80 ° C. Все це робиться для того, щоб матеріали висохли, оскільки не допускається використання компонентів з замерзлим льодом. Чим вище температура води, тим більше запасу тепла. Якщо заливка бетону взимку виконується покупним розчином, який доставляється від виробника, то воду нагрівають до 80 ° C при його виготовленні. Таким чином досягається найвищий запас тепла, щоб розчин не охолов, поки буде доставлятися на об’єкт. При виготовленні бетону за місцем, можна використовувати менш нагріту воду, тому що розчин буде відразу використаний, а оскільки оптимальна температура для його застигання – не менше 20 ° C, то її підтримання і стає другим завданням технології бетонування в зимових умовах.
Підготовка об’єкту до бетонування
Слід враховувати різницю температури між теплим бетонним розчином і місцем для його заливки на об’єкті. Це призводить до тепловтрат самого розчину при заливці, а тому слід підігріти арматуру. Для початку вона очищається від льоду, а потім розігрівається за допомогою пари, якщо є така можливість, або просто гарячою водою. Завдяки підігріву, арматура не потягне на себе тепло із запасів розчину. Далі слід подбати про збереження тепла до повного досягнення марочної міцності розчину. Крім наявного запасу, при застиганні матеріалу тепло виділяється від взаємодії води з цементом. Через те, що друга задача бетонування в зимовий період полягає в збереженні цього тепла, необхідно забезпечити утеплення, а можливо і підігрів бетону під час його застигання, одним з таких способів:
- використання протиморозних добавок;
- електропідігрів бетону, що застигає;
- утеплення бетону спеціальними теплоізоляційними матеріалами або плівкою ПВХ;
- обігрів тепловими гарматами під тимчасовим укриттям.
Розглянемо всі способи та методи зимового бетонування з підтримкою оптимальної температури на будівельному майданчику.
Протиморозні добавки
Практично всі виробники використовують добавки в бетон взимку, а тому це вважається самим поширеною технологією зимового бетонування. Такі добавки не дають воді вимерзнуть навіть при мінусовій температурі. Негативна сторона даного методу полягає в тому, що такий зимовий бетон має найтриваліший термін дозрівання, тому що процес протікає при найменшій швидкості гідратації цементу. Добавки вносяться в процентному співвідношенні до кількості використовуваного цементу, в залежності від температури зовнішнього середовища, при якій буде протікати його гідратація.
Електропідігрів
Якщо без протиморозних добавок бетон в мороз залишити без підігріву, то гідратація цементу зупиниться, оскільки наявний запас тепла швидко випарується. Електропідігрів вважається найкращим способом підтримувати температуру застигаючого бетону через те, що дозволяє досягти марочної міцності в призначені терміни. Для цього використовуються електричні нагрівальні елементи, які споживають значну потужність. Тому даний спосіб не завжди можна втілити в умовах приватного сектора.
Укривання бетону
Якщо температура коливається в межах -3 + 3 ° С, укриття – це найпростіший і дешевий спосіб отримати міцний бетон в зимовий час. Як говорилося вище, крім наявного запасу тепла в бетоні, контакт цементу з водою призводить до ізотермічної реакції, яка супроводжується виділенням тепла. При вищевказаних коливаннях температури навколишнього повітря, для збереження цього тепла достатньо накрити покладений бетон теплоізоляційним матеріалом або звичайною плівкою ПВХ.
Обігрів тепловими гарматами
При використанні теплових гармат можна створити будь-які температурні умови, а тому найвища швидкість гідратації цементу гарантована. Для збереження тепла, над бетонним покриттям необхідно спорудити тимчасове перекриття з низьким коефіцієнтом тепловодному. Як правило, для цього достатньо звичайної поліетиленової плівки. Під перекриття встановлюється теплова гармата, і чим вище температуру вона створить всередині, тим швидше бетон набере необхідну міцність.
Наслідки замерзання бетону
Якщо з усіх перерахованих вище способів підігріву не було нічого зроблено, і бетон все-таки замерз, гідратація цементу з паралельним збільшенням міцності відновиться при першій же весняної відлиги, коли замерзла вода розтане. При цьому буде відбуватися часткова втрата міцності, але з урахуванням її запасу в бетоні, на його технічні можливості це кардинально не вплине. Проте, рекомендується накрити замерзлий бетон теплоізоляційним матеріалом, щоб уникнути руйнування верхнього шару. Як правило, навесні, при нестабільній температурі, щоденне відтаювання води в бетоні і його зворотне замерзання при зниженні температури, призводять до руйнування верхнього шару. Цього не станеться, якщо теплоізоляційний матеріал збереже тепло в нічний час, коли температура знижується.
Пояснити слабкість верхнього шару до промерзання можна тим, що з усіх складових бетону вода має найменшу вагу. Тому вона піднімається вгору, накопичується у цій частині бетонної конструкції, і завдає їй руйнувань при постійному замерзанні-відтаюванні. Якщо замерзлий бетон навіть не накривати, а залишити “зимувати” просто неба, то верхній шар візьметься пластами й навесні просто розсиплеться. Щоб цього не сталося, необхідно дотримуватися технології виготовлення бетонного розчину в зимовий час, а також скористатися одним з перерахованих вище методів збереження тепла при застиганні бетону.