Как ускорить набор прочности бетона осенью и не сорвать сроки распалубки

Процессы твердения и набора прочности

Набор прочности — это постепенное застывание цементно-песчаной массы до твердого состояния. В его основе лежит гидратация цемента — процесс, когда он связывается с водой, формируя прочные кристаллические соединения. Если замешать цементно-песчаную смесь, долить воду и оставить в теплом помещении, уже через сутки она станет твердой на ощупь — это первые признаки гидратации. Скорость протекания этой реакции зависит от температуры: при +5 °C гидратация идет в 3–4 раза медленнее, чем при +20 °C. Поэтому осенью бетон созревает заметно дольше.

Важную роль в бетонных работах играет начальная или ранняя прочность — это состояние, при котором вязкая смесь отвердевает настолько, чтобы сохранять форму. Строители оценивают ее на первые, третьи и седьмые сутки. От ранней прочности зависит, когда можно снимать опалубку и нагружать конструкцию. Если она набирается медленно, сроки работ неизбежно сдвигаются. Осенью набор прочности становится насущной проблемой — из-за понижения температуры бетон не успевает набрать нужные показатели за стандартные 3–5 дней.

Проектная прочность (ПП) — это целевой показатель, которого бетон должен достичь для того, чтобы конструкция смогла нести нагрузку, указанную в проекте. Обычно она достигается к 28 суткам. Если нагрузить перекрытие раньше времени, ориентируясь на визуальную твердость бетона, конструкция может рухнуть из-за того, что фактическая прочность далека от проектной. Поэтому критически важен контроль прочности.

На стройплощадках для измерения прочности используют ряд методов:

• Отбор бетонных проб с последующим испытанием в лаборатории сжатием — метод высокоточный, но предполагает повреждение уже залитых конструкций.
• Инструментальный неразрушающий контроль методом поверхностного удара — позволяет обнаружить скрытые дефекты и неоднородности в монолите акустически.
• Цифровые технологии — современное решение, предполагающее введение внутрь бетонной конструкции цифровых датчиков, которые измеряют температуру и динамику застывания бетона с момента заливки.

На сроки снятия опалубки влияет тип конструкции. При заливке перегородок, то есть элементов, которые не будут нести большую нагрузку, каркас можно убирать при наборе 30–50 % от ПП. На несущих перекрытиях и балках выдерживают до 70–80 % ПП. Осенью при температуре +5 °C для этого может потребоваться 2–3 недели.

Пример из практики: бригада хотела снять опалубку на четвертые сутки, но замеры показали лишь 45 % проектной прочности. Опалубку оставили еще на двое суток — датчик показал уже 68 %. Этого хватило для безопасного монтажа.

Средства ускорения твердения

Есть несколько способов ускорить твердение цементной смеси. Строители могут использовать какой-нибудь один или комбинировать несколько. При этом ускорение твердения не должно отразиться на долговечности и прочности монолита, иначе работу придется переделывать. Самый распространенный способ — использовать ускоритель твердения. Это группа химических добавок, которые активизируют гидратацию цемента, что позволяет бетону быстрее набирать раннюю прочность. Ускоритель твердения бетона подбирают под тип цемента и условия стройплощадки. Если использовать его неправильно, схватывание будет неравномерным или на поверхности появятся высолы.

Управлять твердением смеси можно, изменяя водоцементное отношение. Чем меньше воды, тем плотнее структура и быстрее идет набор прочности. Но снижать количество воды произвольно нельзя, потому что раствор станет жестким, его будет сложно уложить. Чтобы этого не произошло, используют добавки в бетон с пластифицирующим эффектом — они сохраняют подвижность смеси.

Современные ускорители твердения часто уже имеют пластифицирующий эффект. GOODHIM ХКМ Пласт — жидкая противоморозная добавка, позволяющая заливать раствор при температуре до −25 °C. Благодаря ей бетон достигает предела прочности раньше, чем замерзнет. Пластификатор увеличивает текучесть в 3–4 раза, что позволяет уменьшить процент воды и отодвинуть момент замерзания. Благодаря ему получается высокоподвижный раствор, удобный в укладке. Добавкой можно заменить до 50 % от рекомендованного количества воды. На 100 кг цемента потребуется от 1 до 8 литров — точный объем зависит от температуры на улице.

На стройках часто используют комбинированные решения.

Допустим, при заливке плиты перекрытия в осеннее время могут применяться сразу три приема:

• введение в смесь ускорителя твердения;
• снижение водоцементного соотношения с добавкой пластификатора;
• утепление.

Изменение состава нужно согласовывать с лабораторией. Неправильная дозировка, несовместимость компонентов приведут к потере прочности и коррозии арматуры. Поэтому перед применением ускорителей делают пробные замесы и проводят контрольные испытания — они позволяют заранее увидеть, как изменится процесс твердения бетона и какие у него будут показатели на 3, 7 и 28 сутки.

Стандартный осенний сценарий при заливке плит перекрытия выглядит так:

1. Подбирают В/Ц (ориентировочно 0,45) и добавляют пластификатор, чтобы смесь была подвижной, но плотной.
2. Добавляют ускоритель твердения бетона по норме производителя.
3. Делают пробные кубики и фиксируют динамику прочности.
4. Сразу после укладки укрывают поверхность пленкой и теплоизоляционными матами.

В результате даже при дневной температуре +8…+10 °C и ночной +2…+4 °C на 3–4-е сутки бетон стабильно показывает 60–70 % ПП. Этого достаточно, чтобы провести распалубку.

Противоморозные решения для поздней осени и зимы

Бетон заливают не только осенью, но и зимой. В этом случае речь идет уже не про умеренное понижение температуры, а про морозы, при которых вода быстро застывает. Без противоморозных добавок зимнее бетонирование было бы невозможно. Лед разрывает формирующуюся структуру бетона и, если не принять меры, конструкция не наберет даже минимальную прочность.

Примеры решений, которые позволяют бетонировать в холод:

• Противоморозные добавки

  Пример. При заливке фундамента в ноябре при −3 °C использовали комплексную добавку на основе нитрита натрия: вода в структуре монолита не замерзала, ранняя прочность к 3-м суткам достигла 45 % от ПП — этого хватило, чтобы не останавливать стройку.

• Прогрев — внутри конструкции поддерживают положительную температуру, пока смесь не наберет 30–50 % от ПП. Прогрев можно делать с помощью кабелей, термоматов, тепловых пушек, опалубки.

  Пример. На заливке колонны в декабре применили электропрогрев: уложили по схеме кабель, подключили трансформатор и поддерживали +12…+15 °C в течение 48 часов. В результате к 7-м суткам прочность составила 65 % от проектной, и работу продолжили по графику.

• Утепление конструкции — поверхность укрывают пленкой, поверх нее раскладывают маты или плиты из пенополистирола. Опалубку тоже утепляют.

  Пример. При бетонировании плиты перекрытия в октябре ночные температуры опускались до +1 °C, но благодаря утеплению температура бетона не падала ниже +8 °C. Это позволило избежать замедления твердения и сохранить темпы набора прочности.

В большинстве случаев перечисленные методы используют не поодиночке, а комбинируют, чтобы создать надежный буфер против холода.

Типовой сценарий для зимнего и позднеосеннего бетонирования выглядит следующим образом:

1. Вводят противоморозную добавку, рассчитывая ее количество по ожидаемой температуре.
2. Воду и заполнители заранее подогревают, чтобы начальная температура смеси была не ниже +10 °C.
3. После укладки проводят утепление конструкции — закрывают поверхность и опалубку теплоизоляционными материалами.
4. При сильных морозах добавляют прогрев бетона.
5. Контролируют температуру и прочность термометрами и датчиками.

Комплекс мероприятий позволяет вести бетонирование даже при −25 °C. Но есть нюанс: понижение температуры меняет технологию заливки. Смесь приходится укладывать и уплотнять максимально быстро, чтобы она не успела остыть. Поэтому в мороз плечо доставки сокращают, на маршрут выпускают утепленные миксеры и работают только в дневное время, когда температура на улице выше.

Почему нужно правильно выбрать время для распалубки

Вопрос, когда снимать опалубку, один из самых ответственных. Опалубка удерживает песчано-цементную смесь до тех пор, пока конструкция не станет достаточно прочной, чтобы самостоятельно сохранять геометрию. После этого проводят демонтаж. Если его сделать слишком рано, это приведет к повреждению граней, прогибу перекрытия и даже обрушению. Неоправданно долгий простой увеличит сроки и стоимость работ. Ключевым критерием при определении дня съема каркаса считается распалубочная прочность бетона. Это не фиксированное значение, а вычисляемый параметр. Он зависит от размеров и назначения конструкции и от условий эксплуатации.

ВАЖНО! Согласно СНиП 3.03.01-87 установка вышележащих конструкций допускается после достижения бетоном прочности 2,5 МПа.

Прочность конструкции чаще всего определяют:

• с помощью ударных инструментов — измеряют диаметр лунки после удара молотком или силу отскока ударного стержня пневмопистолета;
• ультразвуковыми приборами, которые измеряют время и скорость распространения ультразвука.

Порядок измерения прочности регламентирует ГОСТ 18105-2018.

В восьмом разделе этого стандарта описаны правила контроля прочности монолитных конструкций:

• количество участков измерений на единицу площади,
• формулы для расчета,
• схемы контроля.

Есть технологические приемы, которые защищают конструкцию после частичного снятия опалубки. Для перекрытий иногда используют метод переопирания или решеринг, когда устанавливают поддержки, которые сохраняют железобетонные конструкции в стабильном положении, снимая часть нагрузки. Способ позволяет избежать резкого прогиба после удаления опалубки. Существенную роль играет техника демонтажа. Щиты снимают поэтапно — начинают с ненагруженных элементов и двигаются к несущим. Нельзя использовать для срыва щитов подъемные механизмы — резкие рывки могут повредить конструкцию.

После завершения распалубки поверхность монолита осматривают. Повреждения, расслоения или трещины фиксируют и анализируют. Они указывают на ошибки в составе смеси, плохом уходе за заливкой или преждевременном снятии формы.

Температурный режим и влияние климата

Качество бетона напрямую зависит от теплоты воздуха и смеси. Чем она выше, тем оперативнее и полнее протекает гидратация. Оптимальная температура для твердения — около 20 °C при высокой влажности воздуха. В таких условиях бетон набирает 70 % проектной прочности примерно за неделю, а марочную — за 28 суток. Если температура опускается до нуля, гидратация практически останавливается. При отрицательных значениях вода в смеси замерзает, лед расширяется, разрушая бетон изнутри. Такие деформации необратимы, после оттаивания конструкция уже не наберет нужную прочность. Поэтому, если прогнозируется, что температура воздуха падает ниже +5 °C, требуется принимать специальные меры против замерзания: добавлять в смесь противоморозные компоненты, организовывать подогрев воды и заполнителей, искусственно прогревать уложенный бетон.

Большое значение имеет температура бетонной смеси на этапе укладки. Слишком высокая заметно ускорит гидратацию, но часть воды испарится — это нарушит баланс, приведет к пластическим усадкам и растрескиванию. Существуют рекомендации по максимальной температуре смеси при выходе из миксера и при укладке. Согласно СП 70.13330.2012 она не должна превышать 25–30 °C.

Как температура влияет на сроки распалубки:

Осеннее бетонирование требует особенного внимания. Из-за нестабильности погоды днем может быть плюсовая температура, а ночью заморозки. Главная задача не допустить, чтобы вода замерзла до того, как бетон наберет критическую прочность — обычно это 50 % от проектной. Жидкая комплексная противоморозная добавка с пластификатором Фрост Премиум позволяет смеси застывать при температуре окружающего воздуха до −25 °C. Средство увеличивает пластичность бетонной смеси и ускоряет набор прочности. Не содержит хлоридов и других веществ, вызывающих ржавчину, поэтому его можно использовать при заливке железобетонных конструкций. Благодаря этой добавке бетон уже суточном возрасте набирает 30 % и более от марочной твердости. Рекомендуемая дозировка в процентах от веса цемента — от 2 до 4.

Организация работ

Успех в возведении монолитных конструкций зависит от организации процессов на стройплощадке. Грамотная логистика, правильная последовательность операций и системный уход за залитыми элементами напрямую влияют на то, удастся ли выдержать сроки строительства и не потерять в качестве. До начала бетонирования важно определить объем, ритм подачи смеси и комплектацию опалубки. Так, при строительстве многоэтажных домов перекрытие заливают поэтапно, чтобы комплект опалубки и поддерживающих опор можно было переставлять и работать без простоев. При таком подходе удается держать темп и не отставать из-за медленного набора прочности. Критически важно, чтобы смесь подавалась непрерывно — технологические перерывы более 20 минут приведут к образованию холодных швов, которые ослабят конструкцию и усложнят уход.

Уход за бетоном — это комплекс мер, которые нужно предпринять в первые дни и недели. Сразу после заливки и уплотнения поверхность следует укрыть пленкой — в жару это нужно для уменьшения испарения влаги, а в прохладную погоду — чтобы сохранить тепло. Монолитные конструкции особенно боятся разницы температур между ядром и поверхностью — из-за них возникают термические напряжения и микротрещины. Поэтому осенью в первые сутки бетон обычно лежит под укрытием из пленки независимо от погоды.

Пример из практики: при бетонировании фундаментной плиты в сентябре бригаде удалось удержать температуру бетона на уровне +12…+15 °C за счет пленки и теплоизоляционных матов. В результате уже на третьи сутки прочность достигла 55 % от проектной, и это позволило не сдвигать график последующих работ. Обязательно нужно контролировать условия твердения.

С этой целью на любой крупной стройплощадке ведут журнал ухода, в котором фиксируют:

• температуру бетона — измеряют датчиками или ручными термометрами;
• влажность;
• состояние поверхности;
• какие были мероприятия по уходу — укрытие, полив, прогрев.

Эти данные помогают точно определить время перехода к следующему этапу. Например, если по графику нужно начинать кладку на седьмые сутки, то по данным контроля можно заранее понять, успеет ли бетон набрать нужную прочность и при необходимости усилить прогрев.

В уходе за бетоном обязательно учитывают погодные факторы. Сильный ветер ускоряет испарение влаги, затяжные дожди вымывают с поверхности цементное молочко. Поэтому при ветреной погоде на созревающий бетон накладывают дополнительное покрытие, а в дождь ставят временные навесы. Грамотный уход может компенсировать понижение температуры и нестабильность климата, сохранить темп набора прочности.

Ускорить затвердевание бетонных конструкций осенью — задача непростая, но современные технологии позволяют ее успешно решать. Грамотное применение ускорителей твердения и добавок с пластифицирующим эффектом, контроль водоцементного отношения и прогрев позволят приблизить набор ранней прочности и не сорвать сроки снятия опалубки.

Автор: Денис Новиков

Основатель компании GOODHIM