Деформации бетона при замораживании — оттаивании

Подготовка к заливке фундамента

Иногда строительство капитальных сооружений, особенно частных, происходит без учёта времени года. Это может быть оправданным решением, но сложностей окажется немало уже на стадии подготовительных работ. Они состоят из нескольких этапов:

1. Площадь, предназначенная под фундамент, должна быть очищена от верхнего слоя почвы и размечена в соответствии с проектом. При морозной погоде это будет довольно трудоёмкой задачей.
2. Далее нужно произвести разметку ширины траншеи под фундамент. Глубина её определяется глубиной промерзания грунта, этажностью возводимого сооружения, материалом, который будет использоваться при строительстве. Землеройная техника не всегда применима, так как стенки траншеи должны быть узкими, глубокими и ровными.
3. Для гидроизоляции и укрепления дно котлована трамбуется песком (слоем в 90—150 мм), затем щебнем. Обычно зимой этот строительный материал находится в подмёрзшем состоянии. Есть вероятность того, что с потеплением утрамбованный слой потеряет нужную плотность, а это может отразиться на прочности будущей постройки.
4. Следующий этап работ — установка опалубки. Используются для этого доски или деревянные щиты, а для гидроизоляции — плотная полиэтиленовая плёнка. Сильный мороз влияет на эластичность плёнки. Она становится ломкой, на ней возможно появление прорех, что нарушает гидроизоляцию фундамента.
5. Дальше изготавливается армированная конструкция, которую можно сварить или скрутить при помощи стальной проволоки. Толщина используемой арматуры составляет от 8 до 18 мм. Одно из свойств стали — сужаться или расширяться при перепадах температуры, поэтому сваренный арматурный каркас на сильном морозе при повышении температуры будет менять свои размеры, что отразится на прочности фундамента.

Преимущества зимних работ

Иногда возникают ситуации, когда изготовление фундамента в зимнее время будет лучшим вариантом. Для этого могут быть разные причины:

1. Особенности почвы местности. Если грунт сыпучий, лучше возводить фундамент в мёрзлой почве для сохранения нужной формы котлована.
2. Климатические условия региона в летнее время не позволяют проводить строительные работы.
3. К стройке в зимнее время прибегают с целью экономии средств. В этот период цены на строительные материалы снижаются.
4. Строительные фирмы снижают стоимость услуг, так как резко падает спрос на их деятельность в зимнее время.

После подготовительных работ можно приступать к расчёту состава бетонного раствора, обязательно учитывая то, при какой температуре будет происходить его заливка в опалубку.

Твердение бетонной массы зимой

В какое время года не проводилась бы заливка фундамента, раствор готовят из цемента и щебня средней величины с добавлением пластификаторов. С добавками бетон приобретает прочность, улучшаются его состояние и влагостойкость. Пластификаторы повышают устойчивость раствора к морозам, поэтому их часто применяют, изготавливая фундамент при низких температурах воздуха.

Минимальная температура застывания бетона составляет не ниже +5 °C. Это крайний показатель для качественного созревания. Но и жаркая погода не особо подходит для строительных работ. Оптимальный температурный режим — от +15 до +20 °C. Соблюдая такие условия, можно создать без дополнительных затрат и технологий прочное основание под возведение здания.

Необходимо знать, при какой температуре застывает бетон. Нормальной температурой воздуха для его затвердения специалисты считают от +15 до +20 °C. Период застывания фундамента длится около 30 дней. Если температура ниже нормы, твердение бетона происходит медленнее — он достигнет нужной прочности примерно через 60 дней. Когда температура ниже 0 °C, процесс приостанавливается. При минусовой температуре залитый в опалубку раствор замораживается. Если фундамент уже успел набрать необходимую прочность, то весной после оттаивания продолжится процесс его твердения до полноценного конечного результата.

В случае недостаточной прочности перед замораживанием качество монолита будет неудовлетворительным. Вода в бетонном растворе при замерзании превратится в лёд и увеличится в объёме, что приведёт к пористости и трещинам в бетоне. В итоге сократятся эксплуатационные сроки строения.

Существуют методы, с помощью которых твердение бетона при низких температурах можно довести до состояния критической прочности к моменту его замерзания. По действию они делятся на три вида:

• обеспечивается внешний уход за залитым в опалубку раствором до степени критической прочности;
• с помощью электроподогрева повышается температура бетонной массы до момента максимального твердения;
• введение в раствор модификаторов, ускоряющих процесс застывания.

Возможность зимнего бетонирования зависит от многих факторов: наличия на строительной площадке источников питания, погодных условий на момент твердения, возможности доставки разогретого бетона. Самым простым и экономически выгодным методом является внесение в раствор модификаторов.

Способы зимнего бетонирования

Итак, бетонирование при заморозках возможно только в том случае, если удастся предотвратить кристаллизацию воды. Существует несколько методов выполнить поставленную задачу:

Противоморозные добавки

Контейнер с антифризом для бетона

Вы, возможно, слышали что-то о различных модифицирующих добавках для бетона, применяющихся для улучшения качества цементных растворов. Среди них есть такие, которые справляются с предотвращением преждевременного замерзания воды. Можно выделить три основные группы таких модификаторов:

Использование противоморозных добавок для бетона имеет ряд преимуществ:

• Доступная цена. Стоимость их использования выходит ниже вариантов применения электрического оборудования.
• Простота эксплуатации своими руками. По большому счёту вам достаточно просто добавить купленную смесь в раствор.

Совет: рекомендуется увеличить период замешивания бетона при добавлении противоморозных смесей в полтора раза. Необходимо, чтобы модификатор распространился по раствору как можно более равномерно, и неохваченных им зон не осталось. Иначе это пагубно повлияет на всю конструкцию.

Замешивать бетон на морозе следует тщательнее

• Эффективный результат. Вы можете с помощью описываемых средств как защитить раствор от промерзания на период застывания, так и сократить период схватывания, чтобы цемент не успел испортиться.

Но есть и отрицательная сторона: с использованием антифризовых добавок можно бетонировать при морозе не ниже -10 градусов Цельсия, из-за чего иногда приходится сочетать их с другими методами защиты бетона от промерзания.

Нагревательный кабель

Укладка обогревающего провода по армированным прутьям

Инструкция реализации такого метода выглядит так:

1. Перед заливкой раствора прокладываем специальный одножильный провод, фиксируя его к элементам арматуры и опалубки, так чтобы он оказался внутри будущей конструкции.

Процесс монтажа системы электрического обогрева

Совет: не допускайте резких перегибов кабеля, так как это может привести к перелому внутренней жилы.

1. Выводим концы наружу, в необогреваемую зону.
2. Подсоединяем к трансформатору.

Подключение к трансформаторам

1. Заливаем раствор и включаем систему.

Несмотря на некоторую трудоёмкость осуществления прогрева бетона электрическим проводом и немалую стоимость, он является наиболее эффективным, потому что:

• Спокойно выдерживает морозы до -30 градусов Цельсия.
• Обогревает всю структуру, а не только её верхнюю часть, как это происходит у последующих методов.

Так что вода в таком случае не замёрзнет, и в итоге только резка железобетона алмазными кругами сможет нанести какие либо повреждения.

Алмазное бурение отверстий в бетоне, уже набравшем свою прочность в зимний период

Сооружение шатра

Шатры на промышленном строительном объекте

Данный способ предполагает установку шатра над бетонной стяжкой и прогрев её внутри тепловыми пушками.

Но тут сразу стоит отметить связанные с таким процессом сложности:

• Большая трудоёмкость.
• Высокая стоимость.
• Ограниченность применением только к горизонтальным поверхностям.
• Охват лишь верхней зоны всей конструкции.

Утепление различными материалами

Защита бетона от холода подручными способами

Если накрыть стяжку полиэтиленовой плёнкой, досками или другими подручными материалами, то вы сможете защитить её от холода до -3 градусов Цельсия. Универсальным, конечно же, назвать такой вариант нельзя, но зато он прекрасно сочетается с другими методами прогрева, усиливая их, и не требует значительный вложений сил и финансов.

Добавки в раствор

Осуществляя способ бетонирования с использованием добавок, заливку раствора зимой производят без прогрева. Добавки применяются в холодную пору и делятся на два вида:

1. Вещества, которые понижают точку замерзания воды в бетонном растворе: поташ, хлориды кальция, натрия, нитрит натрия и их сочетания. Они обеспечивают довольно хорошее твердение при отрицательных температурах. Разновидность добавки подбирается согласно требованиям к температуре затвердения раствора.
2. Компоненты, которые ускоряют период твердения. Это модификаторы. К ним относятся поташ и содержащие в своём составе смеси хлорида кальция с мочевиной или нитритом кальция.

Объем химических соединений, вводимых в раствор, составляет от 2 до 10% от веса цементного порошка. Количество их определяют согласно ожидаемой температуры твердения бетона. С использованием противоморозных добавок возможно проведение бетонирования и при -25 °C. Но такие эксперименты не рекомендуется делать частным строителям. Заливка при минимальных температурах сопровождается рядом особенностей и требований по выполнению работ. Главным моментом является недопущение заморозки и разморозки раствора.

Единственным достоинством возведения фундамента в зимние месяцы является то, что уже ранней весной можно будет начать строительные, а затем отделочные работы и продолжить их до конца осени.

Почему промерзает бетон?

Факторы, которые сказываются на промерзании бетона:

• Плохо заполненные швы/стыки между бетонными плитами. Через них внутрь попадает влага, которая разрушает конструкцию, появляются трещины.
• Дешевый или дополнительно разбавленный раствор из бетона. Из-за некачественных материалов, материал становится промороженный с обеих сторон.
• Помещения, которые плохо отапливаются из-за неправильной конструкции отопительной системы. Если вы не исправили погрешность самостоятельно, либо не обратились в нужные спецслужбы, то “заморозили” свое помещение собственноручно.
• Трещины и повреждения металлических элементов. Внутрь просочится воздух, влага, появится коррозия. Это приводит к ускорению процессов разрушения и промерзания.
• Маленькая глубина стены.
• Плохо проветриваемое здание будет поражено промерзанием.
• Некачественная гидроизоляция (глубина и материал теплозащиты).
• Некачественное уплотнение бетона во время ремонтных работ.
• Глубина и монтаж отделочного слоя не соответствуют требованиям.

Не следует экономить на материалах и строительном процессе. В случае брака и некачественно выполненных работ, вас ждут разрушения, отсутствие гарантии безопасности и ограниченная функциональность помещения.

Размер слоя промерзания

Разновидность бетонного материала напрямую связана с его промерзанием. Обратите внимание на то, что бетон, обладающий высоким водоцементным значением, имеет меньшую толщину промерзания. У видов бетона, которые обладают водоотталкивающими свойствами, это значение больше (пользуйтесь таким бетоном).

Разработан специальный прибор толщинометр (измеряется слой, глубина и размер стены). Показатели определяются распределением электромагнитного поля. Инструмент проводит точные измерения, сравнительно с ему подобными (отклонения нет). Прибор подходит для профессионального использования (измерения с точностью до миллиметра) и для бытового.

Как производить расчеты?

Для правильности и точности замеров, обратите внимание на следующие характеристики:

• технические показатели сооружения (данные значения можно найти в документах на приобретение, сертификатов качества материалов, соглашении с предприятием);
• учтите значение градусо-суток (для жилых домов, в период функционирования отопительной системы);
• показатель сопротивления при теплопередаче (содержится в документах, сертификатах качества).

От чего зависит толщина стен?

Перед началом строительства, в зависимости от предназначения здания, рекомендуется делать расчеты целесообразности размеров (в некоторых случаях потребуется глубина) стен. Как самостоятельно подобрать нужную плотность стены? Учитывайте основные параметры:

• условия эксплуатации;
• частота/уровень механических нагрузок;
• предназначение стен.