При какой температуре можно заливать фундамент — особенности выполнения работ

Рекомендации по принципу использования

Чтобы в будущем избежать проблем с низким качеством бетона, появлением деформаций и трещин из-за несоблюдения технологии приготовления материала и игнорирования правил температурного режима, необходимо использовать термометры и делать это правильно. В Москве и регионах можно найти самые разные модели приборов, но ключевые требования по измерениям стандартны.

Основные правила применения термометра для бетона:

При выполнении измерений своими руками желательно подряд снимать несколько показаний, а потом находить среди них среднее арифметическое методом суммирования всех результатов и деления числа на количество измерений.
Ориентироваться на цену при выборе устройства не стоит – лучше на функции и опции, соответствие условиям применения и простоту реализации исследований (так, в бытовых условиях может не быть возможности и не хватать знаний для выполнения измерений правильно сложным промышленным прибором).
При выборе обращают внимание на использующуюся шкалу измерений: показания могут выдаваться по Цельсию или Фаренгейту, второй вариант не очень удобен из-за необходимости переводить значения в привычную систему.
При выполнении измерений данные лучше заносить в таблицу, не надеясь на память и не записывая непонятные цифры на клочках бумаги. Так удастся более качественно контролировать температуру смеси и гарантировать соблюдение технологии.
Желательно, чтобы в приборе можно было записывать полученные данные (наличие памяти)

Так при необходимости (и отсутствии записей в таблице) удастся восстановить нужные значения и использовать их в работе.

Бетонирование зимой

Так как низкая температура значительно снижает скорость твердения, а мороз губительно сказывается на конструкции в целом, значит бетон надо согреть. Причем необходимо обеспечить равномерный прогрев. Минимальная температура для заливки бетона должна быть выше +5С. Если температура внутри смеси будет больше температуры снаружи смеси, то это может привести к деформации конструкции и образованию трещин. Прогревают бетон до момента набора критической прочности. При отсутствии данных в проектной документации о значении критической прочности она должна быть не менее 70% от проектной прочности. Если установлены требования по показателям морозостойкости и водонепроницаемости, то критическая прочность должна быть не менее 85% от проектной.

При заливке бетона в минусовую температуру используют разные технологии прогрева бетона. Чаще всего применяют способы:

• Термоса
• Электронагрева
• Паропрогрева

Метод термоса

Данный метод используется при массивных конструкциях. Он не требует дополнительного обогрева, но температура укладываемой смеси должна быть более +10С. Суть данного метода состоит в том, чтобы уложенная смесь, остывая, успела набрать критическую прочность. Химическая реакция твердения бетона является экзотермической, т.е. выделяется тепло. Поэтому, бетонная смесь подогревает сама себя. При отсутствии теплопотерь бетон может разогреться до температуры более 70С. Если опалубку и открытые поверхности защитить теплоизолирующим материалом, снизив таким образом теплопотери твердеющего бетона, вода не замерзнет и бетонная конструкция будет набирать прочность.

Для реализации метода термоса не требуется дополнительного оборудования, поэтому он является экономичным и простым.

Электронагрев бетонной смеси

Если в установленные сроки нельзя обеспечить набор критической прочности методом термоса, то прибегают к электронагреву. Разделяют три основных способа:

• прогрев электродами
• индукционный нагрев
• использование электронагревательных приборов

Способ прогрева электродами заключается в следующем, в свежеуложенную смесь вводят электроды и подают на них ток. При протекании электрического тока электроды нагреваются и обогревают бетон. Следует отметить, что ток должен быть переменным, т.к. при постоянном токе происходит электролиз воды с выделением газа. Этот газ экранирует поверхность электродов, сопротивление тока возрастает и нагрев существенно снижается. Если в конструкции используется железная арматура, то её можно использовать в качестве одного из электродов

Важно обеспечить равномерность прогрева бетона, и осуществлять контроль температуры. Она не должна превышать 60С. Расход электроэнергии при данном способе варьируется в пределах 80 – 100 кВт*ч на 1 м3 бетона

Расход электроэнергии при данном способе варьируется в пределах 80 – 100 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Индукционный прогрев используется редко, в силу сложности реализации. Он основан на принципе бесконтактного нагрева электропроводящих материалов токами высокой частоты. Вокруг стальной арматуры обматывают изолированный провод и пропускают через него ток. В результате появляется индукция и происходит нагрев арматуры.

Расход энергии при индукционном прогреве составляет 120 – 150 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Ещё один из способов электронагрева бетона – это применение электронагревательных приборов. Существуют греющие маты, которые раскладываются на поверхности бетона и включаются в сеть. Так же можно соорудить над бетоном подобие палатки и уже внутри поставить электронагревательные приборы, например тепловую пушку. Но в данном случае необходимо позаботиться об удержании влаги в бетоне, не допустить преждевременного высыхания.

При температуре окружающего воздуха -20С расход электроэнергии, при данном методе, будет составлять 100 — 120 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Паропрогрев бетона

Прогрев бетона паром является весьма эффективным и рекомендуется для тонкостенных конструкций. С внутренней стороны опалубки создаются каналы, через которые пропускают пар. Можно сделать двойную опалубку и пропускать пар между её стенками. Так же можно проложить трубы внутри бетона, и пропускать пар по ним. Бетон этим способом нагревают до 50 – 80С. Такая температура и благоприятная влажность ускоряет твердение бетона в несколько раз. Например, за двое суток, при данном методе, бетон набирает такую же прочность как при недельном твердении в нормальных условиях.

Но у этого метода есть существенный недостаток. Требуются внушительные затраты на его организацию.

Набор прочности бетоном

Бетон — это искусственный камень, который получают из раствора, приготовленного по особым пропорциям. Твердение смеси зависит от множества факторов, поэтому точного ответа, подходящего для всех случаев, на вопрос, сколько фундамент дома должен стоять после заливки, нет. Ответ индивидуален для определенных условий.

В среднем считается, что набор прочности занимает 28 дней, но это значение усредненное. Процесс зависит от следующих факторов:

• какой тип цемента использовался при замешивании бетонного раствора;
• соотношение цемента и воды в смеси;
• температура окружающей среды во время твердения фундамента;
• какая погода будет стоять после заливки (солнечная, пасмурная, ветреная);
• насколько уплотнен бетонный раствор.

Каждый из этих факторов оказывает влияние. Весь процесс условно можно разделить на два этапа:

• схватывание;
• твердение.

Схватывание

Это период, в течение которого смесь для фундамента остается подвижной. Это значит, что весь процесс транспортировки, заливки и уплотнения должен уместиться в эти рамки. При доставке бетономешалками, время схватывания увеличивается за счет постоянного перемешивания. Если раствор находится в миксере слишком долго, происходят изменения, которые плохо скажутся на качестве готовой конструкции. Период схватывания обратно пропорционален температуре окружающей среды.

Температура окружающей среды, ᵒС	Начало схватывания (считая от момента замешивания смеси), ч	Окончание схватывания, ч
6-10	15-20
20	2	3
30	1	1,5-2

Оптимальной температурой является 20ᵒС. Быстрое схватывание при высоких температурах может отрицательно повлиять на качество фундамента дома после заливки.

Твердение

Второй этап набора прочности — твердение. Если время первого этапа диктует условия для выполнения работ ,то сколько займет твердение, влияет на возможность продолжения строительства и перехода к возведению «коробки» здания. Ниже в таблице приведены значения «выдержки» фундамента после заливки в зависимости от температуры. За 100% набора прочности на сжатие принимается значение, которое будет получено при температуре 20ᵒС, если дать фундаменту выстояться 28 суток. Приведены значения для материала марок М200-300 ( класс B 15 — B 22,5) изготовленных на портландцементе марок М400-500.

Среднесуточная температура воздуха, ᵒС	Срок твердения, сут.
1	2	3	5	7	14	28
-3	3%	6%	8%	12%	15%	20%	25%
5%	12%	18%	28%	35%	50%	65%
+5	9%	19%	27%	38%	48%	62%	77%
+10	12%	25%	37%	50%	58%	72%	85%
+20	23%	40%	50%	65%	75%	90%	98%
+30	35%	55%	65%	80%	90%	98%	—

Из таблицы видно, что особенно сильно замедляют процесс отрицательные температуры.

График набора прочности бетона в зависимости от температуры.

Распалубочная прочность бетона определяется СП «Несущие и ограждающие конструкции» и составляет 70% от марочной (безопасный срок начала работ). Это значит, что снимать опалубку после заливки фундамента дома надо не менее чем через 7 суток для среднесуточной температуры +20ᵒС или не менее чем через 14 суток для +10ᵒС. При соответствующем обосновании можно выдержать время до достижения лишь 50% марочной прочности на сжатие (нормативно-безопасный срок начала работ) перед снятием опалубки. При самостоятельном возведении также рекомендуется ознакомиться с «Руководством по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера».

Время набора прочности фундаментом также зависит от типа портландцемента для изготовления смеси. Существует три типа:

• быстротвердеющий;
• нормальнотвердеющий;
• медленнотвердеющий.

В таблице представлены значения прочности на сжатие для бетонов на различных вяжущих в зависимости от температуры воздуха. Все величины, так же как и в предыдущей таблице, в процентном отношении от прочности при температуре 20ᵒС, если дать монолиту выстояться 28 суток.

Среднесуточная температура, ᵒС	Время набора прочности, сут.
1	2	3	7	14	28
На быстротвердеющем портландцементе
5	16%	22%	26%	33%	38%	45%
10	26%	37%	43%	54%	61%	71%
20	42%	58%	66%	82%	92%	98%
На нормальнотвердеющем портландцементе
5	12%	19%	23%	31%	37%	43%
10	21%	32%	38%	51%	60%	70%
20	34%	50%	60%	78%	90%	98%
На медленнотвердеющем портландцементе
5	6%	12%	17%	27%	34%	41%
10	11%	21%	28%	44%	56%	67%
20	19%	34%	45%	68%	85%	98%

Точно так же опалубку снимают при наборе 70% от марочной прочности на сжатие (50% при особых условиях).

Несъемная ЭППС-опалубка решает проблему утепления лишь отчасти

Пенополистирол с фундамента не снимают, а после затвердевания бетона поверхность затягивается армирующей сеткой-серпянкой, штукатурится и гидроизолируется.

Однако, такой подход лишь уменьшит негативное влияние отрицательных температур при созревании бетона, но не снимет проблему полностью.

В любом случае для надежного схватывания залитого фундамента при минусовых температурах, сверху он обязательно закрывается плотной полиэтиленовой пленкой. Для этого возводят над ним временное сооружения из дерева или арматурных прутьев, которое также затягивают полиэтиленом. В получившемся закрытом помещении, внешне напоминающим парник, поддерживают необходимую для качественного застывания температуру с помощью тепловых пушек. Понятно, что и это потребует очень существенным материальных затрат.

Как можно убедиться, даже с экономической точки зрения проведение работ по заливке фундамента в зимнее время вызывает большие опасения. Поэтому прежде чем начинать такую работу во время холодов, нужно очень тщательно взвесить все финансовые риски и оправданность подобной спешки.

Видео: работы по «зимней» укладке бетона в фундамент

Являются ли «панацеей» противоморозные добавки?

Бытует весьма распространённое мнение, что проблему зимней заливки бетонного фундамента вполне можно решить использованием специальных соляных присадок в подготавливаемый раствор. Если судить по многочисленной рекламе, то стоит добавить этот компонент при замешивании, а дальше все пойдет своим чередом С этим стоит разобраться поподробнее.

Видео: один из вариантов противоморозной добавки в бетон

Прежде всего, необходимо уяснить, как, собственно, происходит процесс твердения и созревания бетонного камня.

Когда раствор залит в опалубку, он проходит до готовности через две стадии — это схватывание и отвердевание.

• Схватывается залитый бетон в течение 24 ÷ 30 часов. За это время жидкая консистенция переходит в твердое состояние, однако, она еще не имеет достаточной прочности. Именно в этот период начинают формироваться кристаллические связи, происходит связывание свободной воды и цементных составляющих раствора.
• Далее начинается второй этап — это окончательное отвердение, созревание и упрочнение бетонной конструкции — он проходит в течение намного более длительного срока. Этот период зависит от нескольких факторов, таких, как марка приготовленного раствора, уровень влажности и температурный режим, а также наличие специальных упрочнительных добавок.

Как говорилось выше, оптимальная температура для химических реакций обоих процессов варьируется от 15 до 25 градусов. Чем выше она в этом диапазоне, тем быстрее пройдет окончательная кристаллизация, переход воды в гелеобразное состояние. Но даже в оптимальных условиях о готовности фундамента можно говорить не ранее, чем через 4 недели – основа полностью готова для возведения стен.

Опасность отрицательных температур кроется в нескольких причинах:

• Во-первых, расширение замерзшей несвязанной цементом воды вызывает внутренне давление на пористую структуру бетона, что приводит к его разрушению. Особенно это становится заметным после повышения температуры до положительных отметок – такой бетон по прочности ни идет ни в какое сравнение с «нормальным».
• Во-вторых, сам по себе сложный химический процесс гидратации цемента требует определенного температурного режима. Уже при температуре ниже +5° С активность этих процессов снижается до критических отметок, и чем холоднее, тем более вялотекущим будет созревание бетона. И даже в этом случае такой «прерывистый» процесс существенно ухудшает качество готовой бетонной конструкции.

Откуда ноги растут

Один известный киногерой как-то сказал, что толковый выбор приходит с опытом, а вот к опыту приводит выбор бестолковый. Когда всё сделано правильно, мы порой даже не задумываемся о том, каких серьёзных неприятностей избежали, зато свои ошибки запоминаем на всю жизнь.

Началось всё с постройки небольшого садового домика. Фундамент был выбран классический ленточный. Сказать по правде, о другом я тогда даже не знал, и началось…

Мне многие тогда советовали заливать фундамент под зиму, чтобы за добрых четверть года основание выстоялось и нашло своё место. Тогда, мол, не только домик, но и целый дом можно будет строить не боясь.

Сказано – сделано, хоть потрудится пришлось на славу.

Сначала расчистил от мусора выбранную площадку и нивелировал её в горизонтальной плоскости, а потому за лопату пришлось браться ещё до копания траншеи.

Потом разметка. Для этой цели забил в землю колышки и по линиям будущего основания натянул шнуровку.

А вот копать пришлось немало. Глубина промерзания у нас больше метра, а мельче ленту подымать нельзя.

Дальше поставил из досок опалубку, высыпал небольшую песчаную подушку,

А потом залил всё самодельным бетоном марки М 350.

Жаль, что на тот момент я был слишком зелёным, а потому, наслушавшись заверений соседей, в фундамент арматуру решил не закладывать.

Напомню, всё это происходило поздней осенью (ох уж блин эти советчики) и первые сюрпризы не заставили себя долго ждать. Мороз ударил ровно через две недели после заливки, тогда как для набирания полной прочности бетону нужно хотя бы 28 дней. Неприятно, да?

Нет, я знал, что весной процесс твердения продолжится, но результат всё равно уже будет не тот.

После зимовки меня ждал ещё один «подарок» — это уровень, точнее, его полное отсутствие (а я сколько времени угробил чтобы чётко выставить опалубку).

– Вот видишь, — не унимался друг. — А так мог бы и дом просесть!

Но грунты были надёжные, а вес фундамента не настолько значительный чтобы разность после проседания получилась до 5 см.

Враг пришёл оттуда, откуда не ждали: морозное пучение. Я то думал, что если поставлю фундамент на непромерзающую почву, то полностью от его защищусь, но не тут-то было.

Оказывается, пучение действует на фундамент и через боковые стенки по касательной, правда, эти силы незначительны и не могут поднять весь дом, но с ненагруженной лентой справится им вполне по силам. А потому замёрзший грунт выкрутил фундамент как сам захотел. В довершение всего основание в нескольких местах дало трещину.

Моей «радости», как вы можете догадаться, не было границ. Сколько даром пошло цемента, а сколько труда… Но и ставить каменное здание на дефектную основу не хотелось, а потому как только грунт растаял я принялся за стройку заново.

Старый фундамент решил не трогать, а просто залить бетонную ленту по его наружному периметру. Дом при этом увеличивался по длине и ширине чуть ли не на метр, но от перспективы выковыривать из земли бетонный монолит бросало в дрожь.

Несмотря на то что в апреле котлован был вырыт, а опалубка выставлена, бетонировать я начал только в середине мая. Урок был извлечён, а потому делал всё по науке. Так, зная при какой температуре лучше всего схватывается бетон (а это 15-20 °С), я тянул время чтобы и ночью термометр доставал до этой отметки.

Что до рабочего процесса, то тут также были внесены свои коррективы.

Во-первых , пришлось признать, что экономить на арматуре не есть самая хорошая идея, и пускай на то, чтобы связать армокаркас я истратил три дня, но ленивый делает дважды, а переделывать ещё и третий раз мне точно не хотелось.

Во-вторых , пришлось отказаться от самостоятельного приготовления бетона, а купить товарный. Дело в том что фундамент нужно заливать не отдельными участками, а весь целиком и за один день, только тогда можно рассчитывать на качество.

И самое главное, в-третьих , с постройкой стен в этот раз я не слишком затягивал. Выждал положенные четыре недели и начал класть кирпич. К осени коробка была уже укрыта. А потому эта зима прошла уже без эксцессов.

Сказать по правде, тот виноградник я продал, но домик, насколько я вижу, стоит и сегодня и не думаю, что хозяева хоть раз тратились на ремонт фундамента.

Заливка фундамента зимой – применяемые методы

Путем поддержания оптимальной температуры, строители обеспечивают необходимую продолжительность твердения бетона.

Зимнее устройство фундамента – это единственный способ ускорить темп строительства сооружений в суровой климатической зоне

Для этого используют различные методы:

• обогрев паром;
• разогрев электроэнергией;
• направленный подогрев инфракрасным источником;
• повышение температуры индукционным излучателем;
• защиту бетона тепловым шатром;
• утепление массива теплоизоляционной опалубкой;
• введение добавок, предотвращающих замерзание воды.

Рассмотрим особенности популярных технологий.

Использование парового прогрева

Горячий пар способен глубоко прогреть бетон и создать благоприятные условия твердения. Термообработка бетона на протяжении 24–36 часов разогретым до 75 ⁰C паром эквивалентна постепенному отстаиванию бетона в течение полумесяца при положительной температуре.

Продолжительность обработки определяется следующими моментами:

• необходимой твердостью монолита;
• применяемой маркой портландцемента;
• интенсивностью разогрева.

Довольно трудоемкий и затратный способ, так как подразумевает прогрев траншеи, котлована или бетона до более высокой температуры

Применение электрической энергии

С помощью электроэнергии можно обеспечить нормальные условия для набора твердости. Пользуются популярностью следующие способы повышения температуры:

• использование разогреваемого кабеля марки ПНСВ, который после укладки заливается бетонной смесью;
• применение электронагрева от понижающего трансформатора через вставленные в массив электроды.

Метод электродного нагрева не требует значительных затрат и предусматривает возможность использования различных токопроводящих элементов:

• натянутой проволоки. Вертикально расположенная струна эффективна при бетонировании вытянутых конструкций в виде опорных колонн или силовых балок;
• арматурных стержней. В зависимости от размеров бетонных изделий, прутки погружаются в раствор на необходимую глубину и не подлежат вторичному использованию;
• металлических пластин. Пластинчатые электроды размещают на противоположно расположенных щитах опалубки, обеспечивая непосредственный контакт с раствором.

Наибольший эффект обеспечивает применение прогревочного кабеля. Технология позволяет регулировать интенсивность нагрева провода, передающего тепловую энергию бетонному массиву.

Такой способ осуществим при любой температуре и погодных условиях

Менее популярны в строительной отрасли следующие методы нагрева:

• инфракрасный;
• индукционный.

Сооружение тепловой «рубашки»

Сооружение легковозводимого шатра с внутренним обогревом – экономически оправданный метод. Основные элементы шатра:

• силовая конструкция из прочного металлического профиля;
• перекрытие из полиэтиленовой пленки или брезентового материала.

Обогрев внутри конструкции осуществляется с помощью следующего оборудования:

• тепловых пушек с автономным энергоснабжением;
• переносных печек, использующих различные источники энергии.

Этот способ положительно зарекомендовал себя при выполнении работ на площадках, где отсутствует подвод электроэнергии.

Этот способ сооружения очень хорошо подходит для любых погодных условий, даже при самых сильных морозах

Нагрев щитов опалубки

Используются различные теплоносители:

• водяной пар;
• электрическая энергия;
• горячая вода.

Контур обогрева формируется из герметично соединенных магистралей, которые передают тепловую энергию раствору. Этот способ имеет слабые места:

• неравномерное испарение влаги из бетона;
• появление трещин в зоне нагрева.

Вместе с тем возможны ситуации, когда прогрев опалубки является единственно возможным методом поддержания температуры.

Как заморозки влияют на твердение бетона

Погода, безусловно, влияет на процесс набирания прочности бетоном. Но при правильном подходе к работе основание здания будет даже прочнее, чем в любое другое время года. В противном случае весной вместо продолжения строительства придется утилизировать испорченный фундамент. Особенности устройства подземной конструкции здания осенью определяются действием следующих факторов:

• оптимальный температурный режим – это 15-25 градусов. При отсутствии сильных заморозков твердение бетона осенью происходит медленно, но лучше, чем летом или зимой;
• уровень влажности, на который положительно влияет сырой воздух и почва. При оптимальной влажности бетон не пересыхает;
• дожди, которые могут уменьшить содержание в растворе цементного молочка;
• повышение уровня грунтовых вод из-за осадков, что грозит затоплением траншей и котлована и, следовательно, прекращением работ.

Оптимальным временем, чтобы можно было заливать фундамент, является начало осени, когда спала жара, но еще не начались заморозки или проливные дожди. Требуется, чтобы в течение 28 дней держалась такая погода, потому что именно такой срок необходим для набора бетоном проектной прочности. Дождь и грунтовые воды могут повлиять на подземную конструкцию сооружений только в первые двое суток, так как потом происходит схватывание раствора, и осадки на него мало влияют. Кроме того, влага начинает оказывать положительное воздействие, не давая цементному раствору иссохнуть.

Чтобы защитить подземную часть здания от заморозков, требуется соблюдать более сложные условия и быть готовыми к увеличению необходимых затрат. Ведь если бетон замерзнет, прочность основания постройки снизится до такой степени, что она может полностью разрушиться. Еще один недостаток – это увеличение стоимости нулевого цикла работ, то есть рытья траншей и котлованов. Мерзлая земля трудно поддается воздействию лопаты, а поэтому потребуется спецтехника.

Для экономии средств и времени можно заливать фундамент до начала заморозков. Самый подходящий месяц – сентябрь, когда можно обойтись обычными процедурами. Но если работы все же затянулись, придется использовать различные технологии, используемые для заливки бетонной смеси при отрицательной температуре.

1. Укрываем фундамент. Самый экономный и в то же время ненадежный метод. Для защиты подземной конструкции здания необходимо просто накрыть ее теплоизоляционным материалом, который сохранит тепло, выделяемое почвой и цементом в процессе твердения. В качестве утеплителя можно использовать опилки, минвату или при наличии средств арендовать укрытие. Способ сплошного покрытия основания строящегося здания подходит только при незначительном снижении температурного показателя, но с помощью него все же можно выиграть несколько недель.
2. Специальные добавки. Для нормального процесса набирания прочности в бетон добавляют специальные компоненты. Они называются пластификаторами и позволяют заливать бетонную смесь при -10 градусах. Но есть и такие, которые снижают температурный показатель до -20 градусов. Нетрудно догадаться, что стоимость их будет, конечно, выше. Недостатком метода является то, что его можно применять только в совокупности с другими технологиями.
3. Подогреваем бетонную смесь. Довольно затратный и хлопотный способ. При подогреве конструкции необходимо рассчитать мощность кабелей, укладываемых на фундамент, и оптимальный температурный режим, так как раствор не должен перегреваться. Специалисты советуют не осуществлять такую процедуру самостоятельно, потому как очень большая вероятность все испортить.
4. Сооружаем термоопалубку. Так же, как и предыдущий этот метод сложен в самостоятельном исполнении. Как правило, такую опалубку используют только строительные фирмы в суровых условиях работы или невозможности их отсрочки до наступления весеннего периода.
5. Просушиваем бетон. Чтобы заливать бетон осенью, необходимо также избегать и сырости. Проблема избыточной влаги решается помещением под тент тепловой пушки. Она испаряет влагу за счет того, что наполняет пространство под тентом теплым воздухом. Высушить подземную конструкцию сооружения можно в любой мороз.