Монолитное строительство чаще всего ведут в теплое время года. Погода в этом случае позволяет организовать правильную дегидратацию раствора. Бетон набирает прочность в течение предусмотренного технологией срока без растрескиваний и появления других дефектов.

Но возможно ли бетонирование при отрицательных температурах? Строительная смесь может правильно застывать и в мороз. Но в этом случае нужно использовать особый товарный бетон и создать условия, в которых жидкость будет испаряться из него без кристаллизации внутри.

Почему возникает необходимость заливать фундамент зимой

Для начала нужно разобраться, зачем проводить бетонирование в зимних условиях, если можно дождаться наступления тепла. «Мокрые» строительные процессы приходится делать в мороз в следующих случаях:

• Сроки возведения объекта строго определены и не подлежат пересмотру. Раствор в опалубке должен застывать 28 дней, поэтому инженерам приходится заливать его в зимний период, чтобы завершить работу к указанной в договоре дате.
• Сооружение строят в холодных регионах страны и летнего сезона недостаточно для завершения объекта. На Крайнем Севере лето слишком короткое, чтобы выполнить необходимый объем работ. Из-за этого строители работают в мороз.
• Место строительства расположено на сыпучих или болотистых грунтах. Если копать котлован и заливать бетон летом, придется работать в грязи и устанавливать больше опалубки. Зимой почва смерзшаяся, а выкопанные траншеи сохраняют свою форму без укрепляющих стенок.

Заливка бетона зимой часто проводится для экономии средств. В «межсезонье» легче найти свободные бригады и договориться о скидках. Кроме того, многие магазины и заводы продают сухие строительные смеси или готовый раствор дешевле.

Но чаще всего существенного сокращения стоимости строительства не будет. Сэкономленные на услугах деньги уйдут на противоморозные компоненты и обогрев бетона в зимнее время. Придется нанимать мощную технику для рытья мерзлого грунта, приобретать утеплители, оплачивать электричество или газ для нагревателей.

Преимущества

Заливка бетона в минусовую температуру имеет такие плюсы:

• Тяжелым бетонным миксерам и насосам легче передвигаться по замерзшему грунту в сравнении с раскисшей дорогой весной;
• При заливке ленточного основания зимой можно значительно уменьшить затраты на опалубку;
• Если забетонировать основание еще в январе-феврале, строители успеют закончить строительство каркасного или блочного дома за один сезон.

Несмотря на перечисленные преимущества, нужно быть готовым к большому количеству минусов.

Отрицательные факторы зимнего бетонирования

Для понимания недостатков этого процесса необходимо разобраться, как застывает бетон при минусовой температуре. Главная особенность смеси в том, что она затворяется водой. Если на улице мороз, жидкость не будет испаряться из монолита, а превратится в кристаллы (лед) внутри.

Это приводит к нескольким негативным последствиям:

• Нарушенный процесс дегидратации не позволит образоваться новым молекулярным связям между компонентами, которые входят в состав цемента и других составляющих раствора;
• Обезвоживание конструкции из-за образования льда приводит к неправильному твердению монолита. Конструкция не наберет нужную прочность и основание постройки может растрескаться или деформироваться под нагрузкой.
• При образовании льда вода увеличивается в размерах. После застывания бетона и оттаивания жидкости внутри образуются поры и пустоты, которые также снижают прочность фундамента.

Также существуют и недостатки, связанные с особенностями заливки:

• Траншеи и котлован придется копать в мерзлом грунте, на что уйдет больше времени и моточасов спецтехники;
• Зимой световой день слишком короткий, из-за чего придется организовать искусственное освещение площадки;
• Строителям менее комфортно работать при минусовой температуре, нужно использовать больше спецодежды и организовать места для обогрева;
• Есть риск покупки некачественных стройматериалов из-за того, что поставщики сбывают остатки и некондицию.

Если заказчик или подрядчик принял решение бетонировать фундамент зимой, он должен заранее выбрать подходящую технологию и подготовить дополнительные материалы для ее реализации.

Особенности зимнего бетонирования

Инженеры разработали несколько способов монолитного строительства в неблагоприятных условиях. Нужный вариант из доступных выбирают в зависимости от нескольких факторов:

• Размера и веса бетонной конструкции;
• Количества компонентов, которые входят в строительный состав;
• Качества используемого при приготовлении цемента;
• Климатических условий во время постройки основания;
• Технических возможностей подрядной организации или приглашенного субподрядчика.

Зимнее бетонирование — один из наиболее сложных технологических процессов. Для получения фундамента нужной прочности инженеры должны строго соблюдать предусмотренные технологии, строительные правила и ГОСТы. Самостоятельно решить эту задачу невозможно, поэтому для решения этой задачи обычно приглашают специалистов и покупают раствор с нужными добавками на заводе.

Заливка бетона при минусовой температуре без подогрева возможна в небольшой мороз. В этом случае для процесса дегидратации достаточного того тепла, что выделяется во время химической реакции. Также в смесь добавляют антиморозные компоненты, подогретую воду, щебень или песок.

Обратите внимание, что при приготовлении бетона нельзя нагревать цемент. Он при повышении температуры теряет связующие свойства. Также для сохранения нужных характеристик материала на заводе увеличивают время замеса и доставляют его во вращающихся миксерах.

Рассмотрим подробнее доступные технологии бетонирования в холодное время года.

Прогрев строительной смеси

Такой способ подходит, когда температура воздуха опускается ниже 0°С только ночью, а днем заморозков не бывает. В этом случае достаточно прогревать компоненты смеси до тех пор, пока они транспортируются к месту заливки в бетоносмесителе.

При выборе такого варианта нужно учитывать несколько особенностей:

• В состав смеси обязательно добавляют вещества, которые ускоряют дегидратацию и уменьшают время схватывания;
• При приготовлении раствора на заводе сначала смешивают песок, щебень и воду, после чего в него добавляют цемент в нужной пропорции;
• Температура всех компонентов не должна превышать +80 градусов Цельсия.

В процессе заливки из-за низкой текучести бетона внутри опалубки могут остаться пустоты и пузырьки воздуха. Для их удаления необходимо вибрационное уплотнение.

После бетонирования монолитный фундамент закрывают материалами с низкой теплопроводностью. Это могут быть пенопласт или минеральные маты. В крайнем случае используют солому, сено, брезент. Также рекомендуется установить вокруг фундамента нагреватели, которые будут поддерживать необходимый температурно-влажностный режим.

Убирать опалубку можно после набора прочности монолитом до минимум 70%. Это правило закреплено в СП 70.13330.2012.

Модификаторы бетонной смеси

Во время зимнего бетонирования можно использовать раствор, в который внесены специальные добавки. Эти химические соединения увеличивают выработку тепла в результате протекающих химических реакций. Из-за этого вода не замерзает внутри, а испаряется и затворяет цемент. Процесс дегидратации проходит в штатном режиме даже при отрицательной температуре.

В качестве присадок в этом случае используют:

• Хлористый кальций (CaCl2). Его вносят в смесь в объеме до 2% от общего количества компонентов. Нарушение пропорций может уменьшить прочность застывшего монолита.
• Обыкновенная соль (NaCl) или нитрат натрия (NaNO2). Добавляют в случае, когда температура не поднимается выше нуля в течение как минимум суток.
• Поташ (K2CO3). Вещество, благодаря которому можно без прогрева бетона заливать раствор при температуре до —15°С.

Приготовить самостоятельно оптимальную смесь для зимнего монолитного строительства нельзя. Если подрядная организация заливает фундамент в мороз, нужно обязательно приобретать подходящий раствор на заводе. Производственное предприятие подтверждает его качество сертификатами и паспортами качества.

Параллельно с модификаторами строители должны прогревать основание дома с помощью тепловых пушек или других устройств. В этом случае очень важно создавать нужный температурный режим без сильных колебаний в большую или меньшую сторону. Степень нагрева зависит от типа незамерзающих компонентов.

Например:

• При нагреве поташа до +30°С и выше уменьшается прочность фундамента на минимум 30%, он не сможет выдержать проектные нагрузки;
• При нагреве мочевины (CH4N2O) до +40°С и выше она распадается на компоненты и смесь теряет начальные свойства.

Обратите внимание, что перечисленные выше способы позволяют заливать раствор при относительно небольшом морозе. Если температура на улице очень низкая, используют более технологически сложные и дорогие способы.

Сложные технологии бетонирования

Суть этих методов заключается в нагреве бетонного раствора после укладки его в опалубку. В этом случае внутри и вокруг создают условия, которые способствуют правильной дегидратации без кристаллизации жидкости.

1. Строительство «термоса».

Для увеличения температуры вокруг будущего фундамента делают опалубку с низким коэффициентом теплопроводности и нагревательными элементами внутри. Чаще всего используют пар, горячую воду или электрические нагреватели. Они не дают залитому раствору замерзнуть до набора прочности.

2. Подогрев паром.

Это сложный и дорогой способ прогрева бетона в процессе заливки фундамента. Для реализации метода нужно проложить трубопроводы к месту бетонирования и арендовать или купить мощный парогенератор. Также понадобится источник воды.

Трубы монтируются внутрь фундамента вместе с армирующим каркасом. При подаче пара по ним происходит прогрев смеси до момента ее застывания. После набора прочности трубопроводы остаются внутри. Использовать их повторно не получится.

3. Строительство «топляка».

При выборе этой технологии необходимо возвести над местом бетонирования шатер из брезента или толстого полиэтилена. Внутрь устанавливают обогреватели, которые поддерживают нужную температуру и влажность. Можно использовать газовые пушки, дровяные печи, электрические конвекторы.

Размер конструкции и внутренний объем подбирают в зависимости от характеристик фундамента. Этот способ обеспечивает качественную дегидратацию, но требует больших энергозатрат.

Например, для обогрева шатра площадью в 100 кв. метров при высоте до 3 метров понадобится обогреватель мощностью 10–30 кВт. Если поставить газовую тепловую пушку, то она будет потреблять до 70 л газа в сутки при температуре на улице в пределах —15°С. То есть этот способ нельзя назвать экономичным.

4. Электрические кабели.

Одна из распространенных технологий подогрева фундамента при его заливке. Источником тепла выступает кабель с сердцевиной из материала с высоким сопротивлением. При подключении к источнику тока он начинает нагреваться и передает тепло окружающему раствору.

В процессе строительства после укладки арматурного каркаса кабель размещают в опалубку и заливают раствор. Затем подают электричество до завершения процесса дегидратации.

Это достаточно простой и не самый дорогой вариант с одним недостатком — высоким риском поражения током рабочих. Для предотвращения вреда здоровью используют ток с напряжением до 36 В, который подают с помощью специального трансформатора.

Еще один минус в том, что нужно точно рассчитать степень прогрева. Если нагрев будет недостаточным, раствор замерзнет и будет хрупким. В случае перегрева он затвердеет быстрее, чем предусмотрено технологией, фундамент растрескается в процессе эксплуатации.

5. Инфракрасный и индукционный нагрев.

Для повышения температуры смеси в опалубке используют принцип электромагнитной индукции или источники ИК-излучения. Для этого нужны ТЭНы трубчатого типа, карорундовые стержневые нагреватели.

Рекомендации по заливке фундамента в минусовую температуру

При бетонировании зимой нельзя заливать раствором только часть основания. Технология требует одновременного заполнения всей опалубки, чтобы процесс дегидратации проходил для всего монолита одновременно. Если фундамент слишком большой, даже при подвозе бетона с завода процесс может занять больше суток.

Укладку раствора на открытом воздухе нужно вести послойно с защитой поверхности утеплителями. Так можно уменьшить потери тепла и сохранить монолит теплым дольше.

Во время работы нужно учитывать другие особенности:

• перед заливкой смеси следует удалить из котлована снег, счистить с арматуры и опалубки лед;
• во избежание замерзания грунта после копки траншей или котлована их необходимо накрыть утеплителем;
• перед заливкой следует прогреть дно траншеи, чтобы избавиться от промерзшей земли на глубину не менее 30 см;
• для удобного уплотнения и прогрева следует обеспечить подход к опалубке со всех сторон.

Заключение

Хотя заливка бетона в минусовую температуру возможна, начинать строительство фундамента в мороз не рекомендуется. Прибегать к нему следует только в крайнем случае и со строгим соблюдением технологических карт.

Для бетонирования в этом случае прилагают опытные подрядные организации, которые могут подготовить смесь к дегидратации в холод или использовать дополнительное оборудование для прогрева монолита.