Co se stane s betonem, když zmrzne?

Abyste po většinu roku nezaháleli (a to se v drsném klimatu v severnějších zeměpisných šířkách naší země klidně může stát), musíte znát pravidla, která je třeba při lití betonu v zimě dodržovat.

Je možné dosáhnout velmi kvalitního výsledku, k tomu je však nutné nejen používat materiály s odpovídajícími vlastnostmi, ale pokud možno také eliminovat ty nepříznivé faktory, které vedou ke zhoršení výkonových charakteristik. Všechny tyto faktory se můžete dozvědět z článku. Také zde naleznete informace o tom, jaké vlastnosti a vlastnosti betonu jsou potřeba, aby mráz nemohl negativně ovlivnit stabilitu, pevnost a životnost vyráběných konstrukcí.

Ze zde prezentovaného materiálu se dozvíte:

• jaký způsob betonování zvolit v zimních podmínkách;
• zvýšit teplotu při hnětení (a co nedělat);
• udržet teplo, zatímco roztok ztuhne;
• jaké přísady a přísady používat ve směsích;
• obecná pravidla pro nalévání v chladném období.

S využitím zde nabytých znalostí budete schopni poměrně efektivně betonovat při teplotách až -10 o C.

A na většině území naší země přetrvávají chladné nebo chladné teploty více než polovinu roku. Pokud vezmeme v úvahu, že při betonářských pracích začíná „zima“ poklesem teploty na +5oC, pak je „okno“ pro provádění prací s betonem velmi malé. Lze jej však rozšířit, a to výrazně, pomocí různých prostředků. Jedná se o tzv. zimní technologie lití betonu. Správné lití betonu v zimě je možné pomocí těchto technologií, o nich budeme hovořit v článku.

Co se stane v betonu, když zmrzne?

Během normálního průběhu procesu tvrdnutí betonu slouží vlhkost jako „lepicí“ prvek pro částice cementu. Když se transformuje do pevného stavu, všechny procesy se zastaví.

Ale to není jediný problém. Je známo, že při zamrznutí vody se objem vody zvětší asi o 9 %. V důsledku toho se uvnitř betonové hmoty vytváří zvýšený tlak. Pokud cementová zrna do tohoto bodu ještě nezískala určitou pevnost, jsou působením tlaku zničena. Po rozmrazení již nezískají své plné vlastnosti a beton nebude dostatečně pevný.

Aby byl zimní beton pevný, je nutné vytvořit podmínky nebo přísady pro jeho zrání

Dalším nepříznivým bodem je zimní nalévání vyztužených základů. Ocel je vynikajícím vodičem tepla a pomáhá odvádět teplo z tloušťky betonu. Díky dobré tepelné vodivosti se tyče rychle ochlazují. Voda kolem nich nejprve zamrzne. Led odsouvá částice betonu a nahrazuje je ještě nezmrzlá voda z ještě teplých vrstev. Také to zamrzne a beton to tlačí ještě dál. V důsledku toho již masiv není monolit: rám není spojen s betonovým kamenem. Pevnost takového základu po rozmrazení a konečném vytvrzení bude několikanásobně nižší.

Ze všech těchto procesů vyplývá, že čím méně vody v nekoherentním stavu je v době zmrazování přítomno, tím menší ztráta pevnosti nastane. Pomocí různých experimentů a výpočtů byly stanoveny mezní hodnoty pevnosti, při kterých lze beton zmrazit. Říká se jim kritický bod pevnosti. V závislosti na třídě betonu a účelu stavby, typu použití konstrukce je nutné počkat na vyzrání některých skladeb o 20 %, u jiných je požadováno dosažení 100 %. Kritická pevnost betonu v závislosti na jeho jakosti.

U železobetonu s nenamáhanou výztuží (používá se při stavbě soukromých domů) je to 50%, u základů, které budou podléhat střídavému odmrazování/zmrazování (koupelny a venkovské domy bez vytápění) – 70%. Po dosažení tohoto bodu lze základ zmrazit. Po rozmrazení se všechny procesy v něm obnoví. Ztráta pevnosti v tomto případě není větší než 6%.

Způsoby betonování v zimních podmínkách

Rychlost procesu vytvrzování závisí na teplotě roztoku. Když se zvýší, aktivita vody se výrazně zvýší a rychlost nárůstu síly se zvýší. Proto je při provádění betonářských prací v zimě nebo při teplotách pod +5oC důležité vytvořit a udržovat požadovanou úroveň vytápění. Optimální teplota stárnutí pro roztok je od +20oC do +30oC. Existuje několik způsobů, jak to provést:

• zahřejte roztok;
• izolovat bednění;
• používat přísady a přísady, které urychlují tuhnutí a/nebo snižují bod tuhnutí vody;
• zahřejte již nalitou betonovou hmotu.

Všechny tyto metody fungují dobře. Používají se jednotlivě nebo v kombinaci.

Plnění v zimě se provádí zahřátým roztokem

V první řadě je nutné zvolit správný cement pro zimní betonování základu. Je známo, že při tvrdnutí betonu dochází k reakcím, při kterých se uvolňuje teplo. To je skvělá funkce na zimu. Rychle tvrdnoucí portlandské cementy a vysoce kvalitní kompozice zároveň vydávají více tepla. Proto pro míchání při nízkých nebo mínusových teplotách má smysl je kupovat.

Pouze to vám umožní vylévat pásový nebo deskový základ při teplotách nad nulou ve dne a mírných mrazech v noci. Zároveň však budete muset dávku zahřát (přečtěte si níže) a po nalití základu budete muset bednění izolovat: zakrýt rohožemi, slámou atd. Pokud jste si již zakoupili tepelný izolátor, můžete jej použít, stačí sledovat jeho stav a zakrýt ho fólií nebo jinými materiály odolnými proti vlhkosti.

Zvýšení teploty během hnětení

Při zimním lití základu se teplota roztoku upraví na 35-40oC. K tomu zahřejte vodu a zásyp. Za žádných okolností nezahřívejte cement: bude se „vařit“ a stane se prakticky nepoužitelným.

Pro míchání v zimě použijte horkou vodu a vyhřívaný zásyp. Cement nelze zahřát.

Je dobré, pokud je možné použít elektricky vyhřívanou míchačku betonu: ta se zapojí do zásuvky a buben se zahřívá, jinak je vhodné jej předehřát vířením ohřáté vody.

Při hnětení se voda ohřeje na 90 oC. Drcený kámen a písek je nutné zahřát na 60 oC. To se provádí foukáním horkého vzduchu a ohřevem ve speciálních pecích. Kamna jsou pro soukromého stavebníka fantazií, ale můžete si zařídit foukání horkého vzduchu. Například natáhněte několik vzduchových kanálů z kamen nebo ohně do hromady suti nebo písku.

Ještě jednou prosím poznamenejte: nezahřívejte cement. Může být přenesen do teplé místnosti, aby dosáhl pokojové teploty, ale nelze jej zahřát.

Při míchání roztoku v zimě se mění pořadí pokládky komponent: nalije se voda, do ní se nalije drcený kámen a písek. Po několika otáčkách se přidá cement.

Kromě toho je také nutné prodloužit dobu hnětení. Měl by být o 20-50% delší: díky lepšímu promíchání se aktivují reakce a teplota při tuhnutí se zvýší.

Izolace a ohřev roztoku

Pro prodloužení doby chladnutí betonu je nutné co nejvíce udržet teplo. S využitím všech možných prostředků a dostupných materiálů jsou proto stěny bednění izolovány. Můžete použít plachtu, rohože, nějaké staré teplé oblečení, vyplnit mezeru mezi stěnami bednění a zeminou nebo slámu. Cokoli, pokud teplo neuniká do vzduchu.

Jedním z úkolů je udržovat roztok teplý

V tomto případě může být užitečné bednění z pěnového polystyrenu – má špatnou tepelnou vodivost, což je v těchto podmínkách jednoznačné plus. Obvykle je takové bednění trvalé a po vyzrání betonu získáte základ izolovaný od vlhkosti a tepla. Přečtěte si více o typech bednění zde.

Při výstavbě v průmyslovém měřítku se využívá i elektrické vytápění pomocí různých typů elektrod. Mohou být umístěny na povrchu, připevněny k bednění nebo vloženy do betonového roztoku. Metoda je účinná, ale v soukromé výstavbě je zřídka implementována. To je velmi drahé potěšení: spotřeba elektřiny na ohřev kubického metru betonu je 60-80 kW/hod. V tomto případě je nutné přísně kontrolovat teplotu: měřte ji každé dvě hodiny (nebo častěji) a vypněte, když dosáhne +30 oC. Poté jej po chvíli znovu zapněte. Monitorování musí být nepřetržitě.

Při nalévání základů vlastníma rukama v zimě je reálné používat pouze topné kabely. Připevňují se zevnitř k bednění a po jeho sejmutí se demontují. Existuje druhá možnost – „utopit“ drát v betonu. Oba způsoby fungují dobře, ale pouze v případě, že jsou stěny izolovány od chladu.

Topné rohože jsou položeny na betonový povrch a připojeny k síti

V prodeji jsou i speciální topné rohože pro vytápění betonem. Jsou položeny na povrchu a zapojeny do sítě. Jeho cena je 2,5 tisíc rublů / m2.

Pro udržení teploty jsou nad objektem umístěny skleníky. Jde o stavby, které velmi připomínají skleníky. A jejich úkol je podobný: udržovat se v teple. Rám je postaven a pokryt fólií nebo jinými podobnými materiály. Dají dovnitř kamna, horkovzdušnou pistoli atd. a pomocí nich udržují kladnou teplotu. Zároveň je ale také nutné nezapomínat na zvlhčování, aby se vlhkost z roztoku neodpařovala.

Dalším způsobem ohřevu betonu je použití infračervených zářičů. Tato metoda je dobrá, protože samotný roztok je zahříván přímo vlnami. Zářiče jsou pokryty hliníkovými pouzdry, které vytvářejí směrovaný tok. Pro efektivní vytápění však budete potřebovat velké množství lamp.

Aditiva a aditiva

Dalším způsobem lití betonu při teplotách pod nulou je použití chemikálií. Některé z nich urychlují tuhnutí v počáteční fázi procesu. Hmotnostní podíl všech přísad není větší než 2 % hmotnosti cementu. Velké množství může negativně ovlivnit kvalitu betonu, držte se proto receptur.

Jednou z metod zimní betonáže je přidání speciálních protimrazových přísad do vsázky.

Nejběžnější přísadou, která zvyšuje „mrazuvzdornost“ betonu a urychluje jeho tvrdnutí, je chlorid vápenatý. Používá se také potaš a dusičnan sodný. Pokud je přidáte při běžném míchání, bod tuhnutí klesne na -3oC.

Jedno “ALE”. Pro železobeton nelze použít chloridy – vyvolávají rychlou destrukci oceli. Takže nejběžnější urychlovač tvrdnutí betonu, chlorid vápenatý, není vhodný pro lití základů.

Lití betonu při teplotách pod nulou je možné, pokud je roztok zahříván stejnými přísadami. V tomto případě můžete pracovat při -15oC. Ale pro normální kvalitu nadace bude vyžadována izolace výplně a dodržování jednoduchých, ale povinných pravidel.

Pravidla pro zimní lití betonu

Roztok se nalije do připraveného bednění. Příprava spočívá v odstranění ledu a sněhu, zahřátí výztuže a dna základu. Toto je nejtěžší fáze. Seškrabávání ledu není tak špatné, ale zahřátí výztuže a celého obvodu základu je problém. Teplota by neměla být vysoká, ale je nutné dosáhnout kladných hodnot.

Jako možnost můžete zvážit instalaci přenosných grilů, které se spustí do jámy a tam se zapálí. Je možné použít horkovzdušné pistole poháněné plynovými lahvemi. Použití jiných prostředků je obtížné kvůli jejich vysoké ceně.

Před nalitím teplé malty je nutné zahřát podklad a výztuž na kladné teploty

Z tohoto důvodu je betonování základů desek v zimě problematické: takové prostory nelze vytápět. U tohoto typu základny bude „zima“ omezena na lehké mrazy v noci a kladné denní teploty. Lití může začít poté, co výztuž a dno mají kladnou teplotu.

Pásový základ lze nalít i v mrazu: takový základ a výztuž je možné v omezené míře ohřívat. Ne snadné, ale možné.

Vše lze organizovat na etapy. Rozlomte celou pásku na malé části, začněte zahřívat současně nebo s určitým časovým intervalem na několika z nich (dva nebo tři, podle času potřebného na hnětení a ohřev jámy). Začněte nalévat jednu oblast a posuňte fritézy dále. Zatímco se lije první ohřívaná sekce, další dosáhne požadované teploty. Zatopená oblast je okamžitě pokryta tepelně izolačními materiály a přesunuta na další, která se pohybuje po celém obvodu.

Je bezpodmínečně nutné srazit led a zahřát výztuž – jedině tak bude základ pevný

Mechanismus je jasný. Základ tedy můžete zalít betonem při -15oC (avšak s vhodnými přísadami, „horkým“ mícháním a opatřeními k uchování tepla).

Další důležitou podmínkou je, že práce musí být prováděna nepřetržitě. V zimě není možné naplnit základ po částech. To je 100% pravda. Interval mezi plněními by měl být takový, aby se na povrchu předchozího dílu nestihl vytvořit film a ještě více, aby vlhkost nezmrzla. Práce musí být prováděny nepřetržitě, dokud není plnění dokončeno. Vyplněné díly je nutné ihned zakrýt tepelně izolačními rohožemi. Jak vidíte, tato práce vyžaduje několik lidí. Jeden člověk nemůže zvládnout všechny úkoly.

Upozorňujeme, že maximální teplota roztoku by měla být 35-40oC. Jeho nadbytek vede ke zpomalení procesů odmítání. Situace bude samozřejmě lepší, než když mrzne, ale ne o moc.

Výsledky

Nalévání základů v zimě není snadný úkol, ale je to možné i vlastníma rukama. Budete potřebovat pomocníky a pečlivou přípravu, ale běžný základ uděláte i při mínusových teplotách. Při jaké teplotě lze beton nalít? Záleží na jeho složení, ale pro soukromé vlastníky je možné, byť s velkými náklady, dosáhnout běžné kvality při teplotách ne nižších než -10-5oC. Plnění při teplotách nad nulou přes den a mrazech v noci přinese nižší náklady.

Článek je věnován zvláštnostem provádění betonářských prací na stavebních konstrukcích při mínusových teplotách. Zvláštní pozornost je věnována příčinám vzniku defektů v betonu v zimě. Jsou popsány nejen typické chyby, ke kterým dochází při výstavbě, ale také vlastnosti výběru složení betonové směsi pro zimní betonáž. Na závěr byl navržen způsob, jak zajistit spolehlivou hydroizolaci stavebních konstrukcí v zimním období bez použití tradičních materiálů.

Stavební sezóna v Rusku je relativně krátká doba, která zpravidla začíná nástupem jara, kdy denní teplota okolí neklesne pod +5 °C, a končí koncem podzimu s nástupem chladné počasí. Bylo by ale chybou tvrdit, že s nástupem chladného počasí se stavební práce úplně zastaví. Bavíme se pouze o snižování intenzity výstavby a moderní technologie umožňují stavět budovy a stavby i při teplotách pod nulou.

Ale stavba v zimě (viz obr. 1) – jedná se o velmi zodpovědný podnik spojený s mnoha úskalími a vyžadující profesionální přístup. V tomto článku jsme se pokusili shrnout zkušenosti uralských stavitelů související s betonováním stavebních konstrukcí v zimě a zaměřit pozornost čtenáře na některé rysy, které vznikají, když nastane chladné počasí.

Při betonování v zimě je třeba věnovat zvláštní pozornost výběru složení betonové směsi. Přísady do betonu výrazně rozšiřují teplotní rozsah pro použití betonových směsí. Během zimních prací jsou nemrznoucí přísady prostě nezbytné, protože umožňují betonování v podmínkách negativních teplot. V tomto případě by nemrznoucí přísady měly být vybrány s ohledem na klimatické podmínky konkrétní oblasti. Zvláštní pozornost by měla být věnována rané pevnosti, čím vyšší je, tím lepší v podmínkách nízkých teplot. Složení nemrznoucích přísad by nemělo způsobovat korozi výztuže v betonu. Například chlorid sodný nebo vápenatý jsou vynikající nemrznoucí přísady, ale vedou ke korozi výztuže v betonu (viz obr. 2), a proto je jejich použití v železobetonových konstrukcích omezené.

Role nemrznoucích přísad by se však neměla přeceňovat. Mnoho lidí se mylně domnívá, že jejich použití zcela odstraní problémy spojené s negativními teplotami a beton získá potřebnou pevnost. Při poklesu okolní teploty pod +20 °C se však procesy hydratace cementu zpomalují. Beton tedy potřebuje při teplotě +20 °C 7 dní na získání 70 % návrhové pevnosti a při poklesu teploty na +5 °C asi měsíc (viz tabulka 3). A při záporných teplotách se téměř všechny hydratační reakce portlandského cementu v betonu obecně zastaví, a to i přes použití nemrznoucích přísad. Kromě použití nemrznoucích přísad snižujících bod tuhnutí vody je tedy nutné zajistit řádnou péči o konstrukce po jejich vybetonování.

Při zahřívání stavebních konstrukcí v zimě je třeba věnovat zvláštní pozornost výpočtu požadovaného zatížení sítě a dostupnosti požadovaného počtu transformátorů s přihlédnutím k havarijnímu selhání některých z nich. Při absenci zařízení pro automatickou regulaci teploty betonové směsi během tuhnutí musí pracovníci údržby neustále připojovat a odpojovat elektrody, což ve spojení s obtížnými pracovními podmínkami může vést k chybám a v konečném důsledku k přehřátí nebo zamrznutí betonu ( viz obr. 5–6).

Kromě čistě technických chyb se člověk stále musí potýkat s banální nedbalostí. Například jedna ze stavebních organizací v Jekatěrinburgu se na nás obrátila s žádostí o pomoc. Problém je tento: schodiště bylo zamrzlé. Ukázalo se, že elektrikář, který měl zapojit topení a vše zkontrolovat, se kvůli intoxikaci alkoholem do práce nedostavil. Pokud je beton zcela zmrzlý, je samozřejmě nutné jej pokácet a betonářské práce provést znovu. Ale v některých případech, kdy jsou závady lokálního charakteru, lze demontáži konstrukce předejít použitím speciálních opravných směsí od Skrepy.

Často se v zimě dostane sníh do bednění (viz obr. 7) ještě před betonáží a na čištění bednění od sněhu si nikdo nevzpomene! A jak odstranit sníh z hustě vyztužených konstrukcí? Přesto něco zůstává. V důsledku toho máme na povrchu betonu skořepiny, místa s nedostatečnou pevností, protože při pokládce betonové směsi roztál sníh a objevilo se další množství vody, které lokálně změnilo poměr voda-cement v této konkrétní oblasti.

Další častou příčinou zamrzání betonu je dlouhodobé betonování v zimě. Faktem je, že podle pravidel elektrické bezpečnosti nelze topení zapnout, dokud nejsou dokončeny betonářské práce, existují však různé návrhy a betonování může trvat až 10 hodin. Přirozeně během této doby beton vychladne a může zmrznout. Zpravidla je to horní vrstva betonu, která namrzá v těch oblastech, kde betonování začalo. Tloušťka mrazu je od 3 do 5 cm.

Vznik trhlin může být způsoben i náhlým ochlazením konstrukcí při jejich odbedňování po zahřátí. Aby se zabránilo náhlým změnám teploty, je třeba konstrukci nejprve postupně ochlazovat na okolní teplotu a poté odizolovat.

Na závěr rozhovoru o chybách při betonování v zimě je třeba poznamenat, že mnoho stavitelů na Uralu se snaží přeplánovat betonářské práce na konstrukcích, pokud je teplota vzduchu nižší než -15 ° C. Přestože regulační dokumentace neobsahuje přímá omezení teploty betonování. Omezení jsou například na teplotu použití stavebních jeřábů, ale na betonáž žádná, jde hlavně o to, aby beton získal potřebnou pevnost. Praxe ale ukazuje: je-li okolní teplota nižší než −15 °C, mají stavebníci na výstupu mnoho závad, které musíme odstranit, a ne nutně v zimě. Závady lze odhalit již na jaře, kdy taje sníh a voda prochází betonem do konstrukcí.

Speciální téma – jedná se o opravu betonu v zimě. Na trhu je mnoho výrobců, kteří tvrdí, že jejich materiály fungují při teplotách pod nulou. Když na to začnete přicházet, narazíte na různé hvězdičky a omezení: ohřejte beton, použijte teplou vodu, postavte skleníky a opravnou hmotu zahřívejte další tři dny po aplikaci. Ve skutečnosti jsou konvenční opravné směsi vydávány za materiály, které pracují při teplotách pod nulou. Při kontrole pevnosti takových kompozic se ukazuje, že vůbec neztvrdnou, ale jednoduše zamrznou na povrchu betonu. Skutečná zimní opravná kompozice by měla získat deklarovanou pevnost i při teplotách pod nulou. A taková opravná kompozice již prochází poslední fází testování v plném měřítku a připravuje se pro výrobu v závodě Penetron Waterproofing Materials Plant.

Další zajímavá otázka, která vyžaduje samostatnou diskusi, je Je v zimě použitelná penetrační hydroizolace? Začněme tím, že v Rusku existuje pro penetrační hydroizolaci GOST R 56703-2015, která stanoví základní požadavky na hydroizolaci penetrujících kapilárních směsí.

Prostupující hydroizolace se zpravidla skládá z portlandského cementu, křemenného písku určité granulometrie a aktivních chemických složek. Po aplikaci na vlhký betonový povrch pronikají chemicky aktivní složky, rozpouštějící se ve vodě, přes póry a kapiláry do struktury betonu a reagují s iontovými komplexy vápníku a hliníku za vzniku ve vodě nerozpustných krystalů, které vyplňují póry, kapiláry a mikrotrhlinky betonu. konkrétní.

Hlavní podmínkou pro pronikání chemicky aktivních složek do betonu je tedy přítomnost vody v pórech a kapilárách. Přirozeně je prostě nemožné vlhčit beton při −30 °C. Zapomínat bychom neměli ani na termodynamiku chemických reakcí mezi chemicky aktivními složkami penetračních hydroizolací a hydratačními produkty portlandského cementu v betonu. K těmto reakcím dochází i při teplotách nad 0 °C. Proto by se penetrační hydroizolace měla používat pouze při kladných teplotách.

Problém hydroizolačních konstrukcí v zimním období je velmi aktuální a vyžaduje netradiční řešení. Jedním z takových řešení je zvýšení konstrukční třídy betonu pro odolnost vůči vodě pomocí hydroizolační přísady Penetron Admix. V případě použití hydroizolační přísady, stejně jako v případě hydroizolační penetrační směsi Penetron, se beton sám stává vodotěsným. V tomto případě jsou chemicky aktivní složky rovnoměrně rozmístěny v betonové směsi a specificky ovlivňují tvorbu mikrostruktury cementového kamene v betonu, čímž je hustší a vodotěsný.

Podle článku 5.8.1 SP 70.13330.2012 „Nosné a obklopující konstrukce“ Aktualizované vydání SNiP 3.03.01.87 je možné zcela zrušit dodatečnou hydroizolaci při použití betonu s voděodolností do W16–W20. Totéž říká soubor návrhových pravidel SP 52 103‐2007 „Železobetonové monolitické konstrukce“, kde článek 7.14 uvádí, že absence adhezivní hydroizolace pro základové desky a vnější stěny podzemních podlaží je přípustná při použití betonu s vodotěsností. z W12–W16.

Vodotěsnost betonu W16–W20 je možné zajistit přísadou Penetron Admix. Beton s přísadou se navíc vyznačuje zvýšenou mrazuvzdorností, pevností, voděodolností a chemickou odolností. Je také důležité, aby přísada Penetron Admix byla kompatibilní s jakýmikoli jinými přísadami, včetně nemrznoucích směsí. Přísada může být zaváděna do betonové směsi buď přímo na místě nebo na betonové jednotce. V tomto případě je teplota použití omezena pouze teplotou betonáže.