Круглый стол: Зимнее бетонирование: предтеча зимы 21-го года, или ошибки как двигатель прогресса

Круглый стол: Зимнее бетонирование: предтеча зимы 21-го года, или ошибки как двигатель прогресса


От редакции.

Как ни странно звучит, но Пушкинское «…И опыт, сын ошибок трудных, и гений, парадоксов друг» не вдруг и без натяжек в современной и достаточно вольной интерпретации – заставляет думать и просчеты исправлять, продвигая и науку, и практику вперед, поскольку отрицательный результат – тоже пища для ума. Поэтому круглый стол: «Зимнее бетонирование: предтеча зимы 21-ого года, или Ошибки как двигатель прогресса», организованный редакцией, предлагается начать именно с типовых ошибок, приводящих к совсем не тем результатам, которые ожидали. Хотя справедливости ради надо отметить, что, по мнению многих специалистов, следует говорить об особенностях зимнего бетонирования. А уж если их не учитывать, то тогда можно судить уже о совершенных ошибках.


В обсуждении принимают участие: ­Светлана Кружалова, руководитель учебного центра ООО «Полипласт Новомосковск», Иван Бондаренко, генеральный директор ООО «Центр развития строительных технологий», Олег Семин, технический консультант, ООО «Группа Смиком», ООО «Серебрянский цементный завод», Алексей Чалый, генеральный директор ООО «Торговый Дом БХК», Евгений Помазкин, директор по качеству ЗАО ГК «Пенетрон – Россия». Ведущий – заместитель главного редактора журнала Игорь Копылов.

Вед. Начну с того, что при низких температурах замедляется процесс гидратации цемента, что является причиной увеличения сроков набора твердости бетоном. Другим нежелательным процессом является развитие сил внутреннего давления, которые возникают из-за расширения замерзшей воды. Это явление приводит к разупрочнению бетона. Помимо этого, из замерзшей воды вокруг заполнителей образуются ледяные пленки, нарушающие связь между компонентами смеси. Здесь я остановлюсь и предлагаю нашим участникам продолжить обсуждение.
Каковы основные ошибки, допускаемые при зимнем бетонировании, и причины их возникновения?


Светлана Кружалова.
Современное строи­тельство зимой невозможно представить без применения противоморозных добавок, которые значительно повысили качество зимнего бетонирования. Вместе с тем часто можно сталкиваться с фактами, когда на противоморозные добавки перекладывается вся ответственность за конечные характеристики бетона. Такой продукт, как противоморозная добавка является очень эффективным средством, однако процесс бетонирования в зимний период – это целый комплекс мер, включающий в себя и требования к приготовлению бетонной смеси, и способ укладки, и мероприятия по уходу за уложенным бетоном. Так что применение добавок призвано облегчить процесс приготовления и укладки бетонной смеси, но ни в коем случае не отменяет весь комплекс необходимых мероприятий.

Еще одно заблуждение, что противоморозные добавки необходимо использовать только тогда, когда температура опускается ниже нулевой отметки. Однако при снижении температуры окружающей среды ниже минус 20°С процессы гидратации цемента замедляются. Так, при температуре +20°С бетону потребуется примерно 7 суток, чтобы набрать 70% проектной прочности, а при понижении температуры до 5°С для набора такого уровня прочности потребуется примерно 1 месяц. Поэтому для получения долговечных бетонных конструкций рекомендуется применять противоморозные добавки уже при температуре ниже +10°С.

Таким образом, необходимо помнить, что ведение бетонных работ при отрицательных температурах – это наиболее ответственный период в строительстве, требующий профессионального подхода и жесткого контроля всех этапов, начиная от производства бетонной смеси и заканчивая ее укладкой и созданием надлежащих условий для твердения бетона.

Олег Семин. К словам коллеги я бы добавил еще такие факторы, как недостаточная теплоизоляция конструкции, халатное отношение к организации тепловой защиты, ошибки при организации электропрогрева: дефицит мощности, высокий ток и «отгорание» электродов или, наоборот, низкий ток при электродном прогреве и, как следствие, низкая температура прогрева. В ряду ошибок также недочеты при проектировании зимней бетонной смеси. Вот, пожалуй, основные ошибки, совершаемые при зимнем бетонировании.

На данный момент строительная индустрия достаточно хорошо оснащена для того, чтобы приготовить бетонную смесь надлежащего качества с заданной температурой, доставить ее на стройку и уложить в опалубку. Большинство ошибок совершается во время твердения вновь возведенных конструкций. Самые большие проблемы возникают в случае замораживания бетона, если оно произошло до момента набора им критической прочности. Нет более печального зрелища для строителя, чем морозный рисунок на изделии после снятия опалубки.

Наша компания «СмиКом» работает, в том числе и в Сибири, в суровых условиях Красноярского края, где зимнее бетонирование осуществляется едва ли не большую часть года. Службы качества и поддержки клиентов компании тесно взаимодействуют с потребителями и о проблемах знают не понаслышке.

Значительная часть ошибок возникает при электродном прогреве. По сути, это зачастую следствие тяжелых условий труда и отсутствия элементарных приборов дистанционного контроля и регулирования тока. «Отгорание» электродов может происходить в моменты, когда не хватает трансформаторов для прогрева уложенной бетонной смеси. Неверный расчет необходимого их количества, аварийный выход из строя некоторых из них, – и обслуживающий персонал вынужден увеличивать количество электродов на каждую фазу трансформаторов сверх установленных норм. Сечение проводников растет, сопротивление падает, возрастает ток, провода и электроды перегреваются. Для предотвращения перегрева и расплавления персоналу приходится по­очередно подключать и отключать некоторое количество электродов.

Представьте себе: зима, высотное строительство. Монолитный каркас в процессе возведения, ограждающие конструкции пока отсутствуют. По этажам дует ветер, на лестницах наледь. Бетонирование завершено на закате, так как светлый день короткий. Темно и очень холодно. На пятнадцатом этаже железобетонного скелета стоит группа трансформаторов, которые каждый час надо осмотреть, замерить ток токоизмерительными клещами, проверить температуру бетона в опалубке. А теперь еще добавляется работа по регулярному привязыванию и отвязыванию электродов. Не удивительно, что рано или поздно ночной персонал прозевает момент перегрева, и что-нибудь будет испорчено. Может быть, трансформатор, а может и вновь изготовленная конструкция.

Но эти ошибки легко предотвратить, если применять автоматические или хотя бы дистанционные приборы контроля температуры бетона, регулирования и контроля тока. Насколько я понимаю, для современной промышленности КИПиА нет никаких проблем создать узел автоматического подключения электродов к трансформаторам и регулирования напряжения на электродах по показаниям температуры бетона и величины тока на фазах. Дистанционный контроль тоже не представляет проблемы. Такой узел управления позволил бы подключать большее количество электродов на один трансформатор, чем сейчас, так как в обычном режиме электродное поле создается с приличным запасом. Автоматика бы просто подключала и отключала группы электродов по заданному условию, например, по температуре в теле бетона. Сократилось бы необходимое количество трансформаторов. Автоматическое отключение и включение при определенной температуре в теле бетона, остановка прогрева по достижении заданного количества градус-часов дали бы экономию электроэнергии. Компании, которые выйдут с предложением автоматизации электропрогрева, думаю, ждет коммерческий успех.


Евгений Помазкин.
Несомненно, что бетонирование в зимний период – это ответст­венное мероприятие, которое требует особого контроля и подготовки. Однако на практике приходится сталкиваться с одними и теми же ошибками.

Наиболее распространенной является отсутствие необходимого ухода за конструкциями. Например, недостаточный прогрев и замораживание бетона, что приводит к потере несущей способности строительных конструкций. При этом причины могут быть весьма разнообразны, начиная от банального разгильдяйства и заканчивая ошибками в расчетах. Например, к нам обратилась одна из строительных организаций г. Екатеринбурга за помощью. Проблема такая: лестничный марш был проморожен. Оказалось, что электрик, который должен был подключить прогрев и все проверить, не вышел на работу по причине алкогольного опьянения. Естественно, в том случае, если бетон полностью проморожен, его необходимо вырубать и проводить работы по бетонированию заново. Но в некоторых случаях этого можно избежать, используя специальные ремонтные смеси. Например, когда снег попал в опалубку, а перед бетонированием она не была очищена, да и как извлечь снег из густо армированных конструкций? Все равно, что-то остается. Как результат, имеем на поверхности бетона раковины, участки с недостаточной прочностью, т.к. при укладке бетона снег растаял, следовательно, локально изменилось водоцементное отношение именно на этом участке.

Еще одной распространенной причиной замерзания бетона является длительное бетонирование в зимний период. Дело в том, что по правилам электробезопасности прогрев нельзя включать до окончания работ по бетонированию, однако конструкции бывают различные, и работы по бетонированию могут продолжаться до 10 часов. Естественно, за это время бетон остывает и может быть заморожен. Как правило, замерзает именно верхний слой бетона на тех участках, с которого начиналось бетонирование. Толщина промерзания составляет от 3 до 5 см.

К образованию трещин может привести резкое остывание конструкций при их распалубке после прогрева. Для исключения резкого перепада температур, конструкции необходимо сначала постепенно остудить до температуры окружающего воздуха, а затем распалубливать.

Зачастую трещины возникают и по причине перегрева конструкций. При перегреве вода испаряется с поверхности бетона, что и приводит к образованию трещин.


Иван Бондаренко.
Основная ошибка состоит в том, что строители, понимая, что в составе бетона есть противоморозная добавка, не ухаживают за бетоном, что приводит к тому, что вода, которая не замерзает в присутствии противоморозной добавки, испаряется с поверхности твердеющего бетона, который имеет большую температуру, чем окружающая среда. При этом зачастую еще проблем добавляет холодный порывистый ветер, особенно на высоте.

Вед. Часть ошибок определена. Я бы добавил в этот список упущения в культуре производства работ в условиях пониженных температур, технологические ошибки (это к вопросу о компетенции бетонщиков), недоработки в части организации должного контроля на всех этапах технологической цепочки – от производства, доставки и укладки бетонной смеси. Теперь вопрос об исправлении ошибок, или каким образом добиться повышения качества бетона, когда на улице минус? Олег, вы уже чуть коснулись этой темы, продолжайте…

Олег Семин. Еще часть ошибок связана с проектированием зимних бетонных смесей. Злую шутку могут сыграть комплексные химические добавки, применяемые в качест­ве пластификаторов. В теплое время года такими добавками решается, кроме всего прочего, задача сохраняемости подвижности бетонной смеси во времени. Промышленность химических добавок, выполняя запросы строителей, выдает добавки со все более продолжительным временем «жизни» бетонной смеси. Начало схватывания отодвигается на все более поздние сроки, очень часто период между началом и концом схватывания растягивается. Но если в теплое время года увеличившийся индукционный период не сильно влияет на сроки твердения, то зимой при тех же дозировках химических добавок схватывание может не начинаться несколько десятков часов после укладки смеси. При электродном прогреве может возникать такое состояние, что вокруг электродов закипает вода, тогда как на небольшом расстоянии от них бетон еще и не схватился. Может даже произойти частичное замораживание бетонной смеси в некоторых местах. Возникает неравномерное твердение и, как следствие, напряжения и трещины в конструкции.

В таких условиях следует снижать дозировку комплексной добавки, но дозы замедлителей в добавках уже такие, что бетонная смесь перестает пластифицироваться, а схватывание еще хорошо замедляется. Выходит, проще вообще отказаться от пластификатора и смириться с ухудшением удобоукладываемости. В зимнее время следует отказаться от пластификаторов, содержащих ЛСТ и другие замедлители схватывания, и использовать пластификаторы нафталин-формальдегидного типа (НСФ), а лучше – поликарбоксилатные. С теми оговорками, что за температурой бетонной смеси необходимо следить. Часто бывает, что первая после простоя партия бетонной смеси, когда заполнители долго прогреваются в расходном бункере, будет такой температуры, что НСФ, например, быстро потеряет пластифицирующую способность, а следующие партии выйдут холодные и будут сохраняться часами. Для решения таких проблем нужны грамотные инженеры лабораторий бетонного производства.

Иван Бондаренко. Я отмечу, что производство высокопрочного и бетона с высокой подвижностью, строительных растворов с улучшенными качествами, цементов, керамики и т.д. не мыслимо без современных химических добавок, которые производят из поликарбоксилатов и других химических сырьевых компонентов.

Добавки для бетона существенно расширяют диапазон внешних условий от -30°С до +40°С при бетонировании. Например, включение нужного противоморозного компонента в состав бетонной смеси – единственный правильный способ залить надежный монолитный фундамент при различной минусовой температуре воздуха и почвы. В летний период с добавлением замедляющих компонентов, содержащихся в добавках, возможна доставка бетонных смесей на длительные расстояния в жарких условиях.

При зимних работах противоморозные добавки просто необходимы, так как они позволяют вести бетонирование в условиях отрицательных температур. ­Основное, эти добавки должны выпускаться по техническим условиям, соответствующим ГОСТ 24211, и иметь соответствующие документы о качестве.

Я могу назвать 5 основных фактов о добавках для зимнего бетонирования, основываясь на которые можно сделать правильный выбор:

Для различных климатических зон должна существовать (и она существует) своя продуктовая линейка, которая позволяет подобрать эффективное решение для бетонирования в зимних условиях.

Важно, чтобы была достигнута высокая ранняя прочность бетона для быстрого оборота опалубки как в естественных условиях твердения, так и при электропрогреве.

Еще очень важно для удобства работы в самых критичных погодных условиях, чтобы продукты (в т.ч. добавки) не замерзали до -25°С

Добавки не должны содержать компонентов, которые выпадают в осадок даже при низких температурах. Это позволяет использовать продукт в полном объеме, а емкости для хранения и дозирующее оборудование остаются чистым и исправно работают при последующей эксплуатации.

Добавки не должны содержать компонентов, вызывающих коррозию арматуры и бетона.

Следует описать добавки в бетон для зимнего бетонирования. Они должны быть как комплексные: пластифицирующе-ускоряющие с противоморозным эффектом, так и чисто противоморозные, регулирующие пластичность, плотность, связность и удобоукладываемость бетонных смесей, позволяющие производить бетонирование в условиях отрицательных температур. Ускоряют набор прочности в ранние сроки, эффективны при электропрогреве, позволяют снизить температуру и/или время тепловой обработки. Повышают технологичность бетонной смеси, обеспечивая отличную удобоукладываемость и уплотняемость. Возможность производить как холодные, так и теплые бетоны. Позволяют получать качественные бетонные смеси без расслоения и водоотделения как на мелких, так и крупных песках. Повышают прочность бетона до 30% за счет снижения водоцементного отношения при заданной подвижности. В зависимости от выбранного продукта, при заданном водоцементном отношении повышают подвижность с П1 до П5 при оптимальной дозировке.

Светлана Кружалова. Основную опасность для бетона, твердеющего в зимний период, представляет замерзающая вода, объем которой при замерзании значительно увеличивается. В результате образование льда приводит к нарушению структуры бетона, которая при твердении в нормальных температурных условиях уже не восстанавливается. В результате показатели конечной прочности, морозостойкости и водонепроницаемости такого бетона значительно уступают аналогичным характеристикам материала, который не подвергался замораживанию

Соблюдение рекомендаций по зимнему бетонированию позволит избежать утраты прочностных характеристик бетонных и железобетонных конструкций, выполненных при пониженных температурах наружного воздуха:

– для сохранения воды в жидком виде в холодное время года используют противоморозные добавки, которые не только снижают температуру замерзания жидкой фазы, но и активируют процессы твердения бетонной смеси. Для повышения эффективности противоморозные добавки используют совместно с пластификаторами, снижающими количество воды затворения, либо применяют комплексные модификаторы, имеющие в своем составе и противоморозный, и пластифицирующий компоненты. Здесь все зависит только от технологических возможностей предприятия (наличия емкостей, возможности обеспечивать условия для хранения добавок и пр.). При этом в условиях зимнего бетонирования предпочтение стоит отдавать добавкам на основе полиметиленнафталинсульфонатов или поликарбоксилатов, позволяющих максимально снизить водоцементное отношение. Ведь чем ниже водоцементное соотношение, тем большая доля воды замеса вовлекается в реакции гидратации;

– для ускорения взаимодействия компонентов бетонной смеси в зимнее время необходимо создать и поддерживать оптимальные температурные условия. Для того чтобы создать тепло внутри бетонной смеси, необходимо использовать подогрев инертных материалов, который исключит таяние смерзшихся комьев в миксере или при приготовлении бетонной смеси, либо подогрев воды. При задействовании горячей воды особое внимание необходимо уделить последовательности загрузки материалов: сначала инертные материалы, затем горячая вода с добавкой и только в последнюю очередь – цемент. Это делается во избежание заваривания смеси. Продолжительность перемешивания компонентов в зимнее время должна быть увеличена;

– зимой наиболее эффективно использовать высокомарочные быстротвердеющие цементы, обладающие повышенным тепловыделением в процессе гидратации и ускоренным набором прочности, а также инертные материалы оптимальной гранулометрии, с низким содержанием пылевидных и глинистых частиц для исключения повышения водоцементного отношения и расслоения бетонной смеси;

– обязательное условие зимнего бетонирования – быстрые темпы его проведения для минимизации потерь тепла.

Иван Бондаренко. Необходимо в сочетании с применением противоморозных добавок применять уход за бетоном по методу термоса, это позволит максимально эффективно использовать положительные свойства противоморозных добавок.

Олег Семин. Я бы добавил следующее: к сожалению, следствием ошибок зимнего бетонирования является непригодность вновь возведенной конструкции для эксплуатации. Решить такую проблему можно только демонтажем и возведением новой конструкции. Таким образом, в данном случае наилучшим способом исправления ошибок будет являться их недопущение на всех стадиях изготовления конструкции.

По поводу организации электропрогрева я уже высказался выше: исключить ошибки поможет автоматизация. Задачи же для бетонных смесей сильно различаются в зависимости от способа прогрева конст­рукции. От того, будут ли смеси прогреты при помощи электродного прогрева или изолированным проводом, или останутся на естественном твердении по методу термоса, зависит и решение. При электродном прогреве введение лишних электролитов, а это все антиморозные соли, нежелательно, так как они снижают электрическое сопротивление бетонной смеси. И вместо нее начинают греться электроды и трансформаторы. При прогреве изолированным проводом введение солей-ускорителей твердения, а это также практически все антиморозные соли, наоборот, ускорит набор прочности. При твердении по методу термоса количество антиморозных агентов, очевидно, должно быть достаточно большим. Для каждого из вариантов следует назначать свой состав бетонной смеси, пусть даже они будут одного класса.

Если рассматривать вопрос зимнего бетонирования со стороны интенсификации набора прочности бетоном, то наибольшее ускорение, как мы знаем из теории, дает повышение температуры бетона до определенных пределов, за ним – снижение водоцементного соотношения, и далее – введение солей – ускорителей твердения. Пользоваться всеми методами интенсификации следует в комплексе и с оглядкой на технологию прогрева. Решение задачи многовариантно. Это слишком обширный вопрос, чтобы рассматривать его в рамках даже одной статьи, не говоря уже о формате круглого стола.

Снижение водоцементного соотношения в бетонных смесях поможет решить задачи и снизить количество ошибок при любом способе организации твердения зимнего бетона, так как сократит сроки набора критической прочности бетоном.

В последние годы бурное развитие переживает класс поликарбоксилатных пластификаторов. Растет их пластифицирующая способность. И если для товарного бетона такого ходового класса, как В25, еще десять лет назад обычным было водоцементное соотношение равное 0,5, то сейчас уже и 0,35 не редкость. Согласно теории, если при В/Ц равном 0,5 в первые сутки в нормальных температурно-влажностных условиях бетон набирает около 10% проектной прочности, то при В/Ц равном 0,4 – уже около 25%!

Исходя из вышесказанного, следует вывод: для решения таких задач и предотвращения ошибок нужен грамотный инженерный персонал, и очень важно планомерно повышать его квалификацию.

Евгений Помазкин. Многие строители Урала стараются перенести работы по бетонированию конструкций, если температура воздуха ниже минус 15°С. Хотя в нормативной документации отсутствуют прямые ограничения по температуре бетонирования. Есть ограничения, например, по температуре использования строительных кранов, однако именно по бетонированию ограничения отсутствуют, главное, чтобы бетон набрал требуемую прочность. Но практика показывает, если температура окружающего воздуха ниже минус 15°С, на выходе строители имеют множество дефектов, которые нам приходится устранять и не обязательно зимой. Дефекты могут быть обнаружены уже весной, когда тает снег, и через бетон вода проходит внутрь конструкций.

Вед. Каковы роль и значение критической величины прочности в условиях зимнего бетонирования?

Светлана Кружалова. Критическая проч­ность – параметр крайне важный при заливке бетонной смеси в условиях низких температур. По сути, это прочность бетона после достижения которой, замораживание уже не вносит необратимых нарушений в структуру бетона, а бетон в нормальных условиях набирает нормируемую прочность. Это своеобразная грань, как только она будет достигнута, за дальнейшую жизнь бетона можно не волноваться. Какую прочность считать критической, определяет проектная документация. Обычно она составляет 30-50 или более % от проектной прочности бетона в зависимости от класса бетона и условий эксплуатации изделий и конструкций. Следует отметить, что при нормальных условиях критическая прочность бетона достигается примерно за сутки. Именно поэтому так важны условия твердения бетона в первые сутки его жизни.

Олег Семин. С момента возникновения такого понятия, как бетон на портландцементе, и по сию пору ничего не изменилось. Неизбежно рано или поздно в процессе строительства или эксплуатации бетон, как минимум, ограждающих конструкций подвергнется морозной агрессии. Но если заморозить бетон до момента достижения им критической прочности, то он никогда не достигнет проектного класса. На данный момент считается, что порог для обычного бетона составляет 30% проектной прочности, для высокопрочного – 20%. Этот фактор обойти нельзя.

Иван Бондаренко. Как правило, критической прочностью для бетона является показатель в районе 10 МПа, чем быстрее бетон достигнет этого значения, тем меньше рисков получить брак в конструкции при условии замерзания воды в теле бетона. Сочетание противоморозных добавок и поликарбоксилатов, которые в комплексе ускоряют твердение бетона позволит получить такую прочность например для бетона В25 примерно на 1 или 3 сутки в зависимости от условий твердения и активности цемента.

Вед. Существующие «зимние» добавки в бетон можно разделить на три основные группы. К первой относят добавки, которые либо слабо ускоряют, либо слабо замедляют процессы схватывания и твердения смеси. Представители этого класса – сильные и слабые электролиты, неэлектролиты и составы органического происхождения – карбамид и многоатомные спирты. Ко второй группе принадлежат модификаторы на основе хлорида кальция. Они способны сильно ускорять процессы схватывания и твердения и обладают значительными антифризными свойствами. В третью группу входят вещест­ва, обладающие слабыми антифризными свойствами, но являющиеся мощными ускорителями схватывания и твердения с сильным тепловыделением сразу после заливки. К таким добавкам относятся трехвалентные сульфаты на основе алюминия и железа. Как ни странно, такому разнообразию сопутст­вуют мифы относительно вредности и полезности тех или иных противоморозных добавок для бетонов. Им приписывают и коррозию арматуры, и снижение прочности, и снижение морозостойкости. Насколько это все обосновано или это простое мифотворчество?

Светлана Кружалова. Сегодня добавки в бетоны с противоморозным эффектом позволяют проводить бетонирование даже при -25°С, обеспечивая процесс образования цементного камня и, как следствие, твердения бетона. Таким образом, главная задача современных противоморозных добавок – ускорить формирование структуры бетона за счет повышения скорости набора прочности, понизить температуру замерзания воды.

По механизму действия можно выделить несколько направлений воздействия противоморозных добавок на бетонную смесь. Это снижение температуры замерзания жидкой фазы бетона; изменение структуры образующегося льда; увеличение скорости набора прочности бетоном; увеличение тепловыделения бетона.

Однако на рынке строительных материалов сегодня большее распространение приобрели комплексные противоморозные добавки, позволяющие воздействовать на несколько свойств бетонных смесей и бетонов, и получать высокий синергетический эффект.

Как это обычно бывает, противоморозным добавкам приписывают не только положительное, но и негативное влияние на бетон. Сюда можно отнести и коррозию арматуры, и высолообразование, и снижение прочности и пр. Большинство из приписываемых вредностей – не обоснованы. Но в любом случае к выбору даже современных противоморозных добавок нужно подходить с «умом», а лучше доверить это специалистам компаний, являющихся ведущими производителями добавок в бетон.

Евгений Помазкин. Вообще необходимо разобраться с понятием зимние добавки. Это вообще что? Это добавки, снижающие температуру замерзания воды? Хорошо, вода не замерзла, но все мы знаем, что реакции гидратации цемента протекают при положительных температурах и бетон наберет прочность только при условии его правильно прогрева.

Вед. В современном строительстве применяют несколько способов бетонирования в зимний период: использование добавок противоморозного действия; укрытие бетонной смеси пленкой ПВХ и другими утеплителями; электрический и инфракрасный прогрев бетона; сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками и так далее. Эти методы хорошо известны и их выбор будет зависеть от локальных условий, температуры воздуха и, конечно же, цены вопроса.
И отдельно вопрос о цементе и сухой смеси. С добавками или без? И как сделать производство цемента и ССС экологически чистыми.

Евгений Помазкин. Здесь бы я хотел заострить внимание на соблюдении элементарных требований Сводов правил. Это и использование предварительно разогретых бетонных смесей, и прогрев арматуры, особенно большого диаметра, и уход после бетонирования. Элементарный контроль температуры бетонной смеси при приемке ее на строительном объекте позволит исключить множество проблем, возникающих при зимнем бетонировании.

Олег Семин. Относительно экологической чистоты производства цемента. Для производства тонны цемента требуется потратить около 3МДж тепловой энергии, это более 100 кг угля или около 100 м3 природного газа. Требуемая температура в зоне спекания цементной печи – чуть меньше 1500°С. На данный момент не представляется возможным создать экономически оправданный процесс обжига цементного клинкера, не приводящий к эмиссии СО2. Однако для производства цемента пригодны некоторые виды техногенных отходов, загрязняющих природную среду. При этом сам произведенный цемент получается экологически безопасным. По такому процессу работает Ачинский цементный завод группы «СмиКом». Он утилизирует исходящий от глиноземного комбината нефелиновый шлам. Данный цемент соответствует всем требованиям действующих нормативов и успешно конкурирует на рынке с цементами, производимыми по обычной технологии. При этом загрязнение природы опасными отходами предотвращается. Кроме того, при производстве цемента вместо части угля или газа можно использовать альтернативное топливо, которое, не будучи использованным на обжиг, само по себе все равно бы выделило в атмосферу СО2 в процессе разложения. За счет сокращения количества сожженного обычного топлива уменьшаются совокупные выбросы СО2 в атмосферу. Такой процесс использует Серебрянский цементный завод (СЦЗ) группы «СмиКом». Сжигая сухой остаток донных отложений сточных вод, завод сберегает атмосферу от выбросов СО2.

Иван Бондаренко. Различают холодный и теплый метод бетонирования. В первом случае бетон производится с применением противоморозных добавок и твердеет без дополнительного прогрева. Во втором случае, важно, чтобы бетон был доставлен и уложен в конструкцию в условиях отрицательных температур, далее в конструкции бетон подвергается обогреву. На мой взгляд, бетонирование по теплому методу – это более надежный и безопасный способ получить требуемый результат.

Евгений Помазкин. Отдельная тема – это ремонт бетона в зимний период. На рынке существует множество производителей заявляющих, что их материалы работают при отрицательных температурах. Когда начинаешь разбираться, наталкиваешься на различные звездочки и ограничения: прогрейте бетон, используйте теплую воду, устраивайте тепляки и грейте ремонтный состав после нанесения еще 3 дня. По сути, обычные ремонтные составы выдают за материалы, работающие при отрицательных температурах. При проверке прочности таких составов оказывается, что они вовсе не твердеют, а просто замерзают на поверхности бетона. Настоящий зимний ремонтный состав должен набирать заявленную прочность даже при отрицательных температурах.

Вед. И в завершении круглого стола о роли… гидроизоляционных добавок в улучшении характеристик бетона, производимого заводских условиях или на строительной площадке?


Алексей Чалый.
При изготовлении различных строительных конструкций, нередко, гидроизоляционные работы производят уже после твердения бетона. Однако гораздо эффективнее их выполнить и повысить водонепроницаемость бетона еще на этапе изготовления. Указанного эффекта можно достигнуть при помощи разнообразных добавок, повышающих как отдельные характеристики бетона, так и действующие комплексно. Рассмотрим особенности таких добавок на примере гидроизоляционной смеси «Акватрон-12».

При разработке состава для гидроизоляции особое внимание было уделено уменьшению размеров капилляров и их смачиваемости. При условии обеспечения размеров капилляров, соизмеримых с молекулами жидкости, они будут надежно блокированы от проникания влаги, однако при этом оставляя конструкцию паропроницаемой для воздуха.

Из уравнения Кельвина, устанавливающего связь между температурой фазового превращения и радиусом капилляра, в котором находится сорбированное вещест­во, применительно к воде следует, что чем меньше капилляр, тем больше может переохладиться находящаяся в нем вода, сдвигая точку фазового перехода системы «жидкость-лед». Теоретически для пор диаметром 1,5-5 нм эта точка находится в пределах от -60°С до -30°С. Таким образом, чем меньше радиус капилляра, тем выше морозостойкость. Для решения задачи по уменьшению размеров капилляров необходимо было разработать такой состав, который, проникая в капилляры, вступал бы в реакцию с компонентами вяжущего с образованием кристаллов, уменьшающих размер капилляров. Теоретически и практически подобного эффекта можно добиться, используя специальные добавки. Их можно классифицировать на три основные группы: добавки, реагирующие с компонентами вяжущего с образованием труднорастворимых соединений; добавки, изменяющие растворимость вяжущего и не вступающие с ним в химическую реакцию; добавки – центры кристаллизации.

Для добавок первой группы характерно их участие в обменных реакциях и реакциях присоединения, в результате которых образуются труднорастворимые кристаллы, играющие роль микроагрегатируюших элементов структурного каркаса цементного камня.

Добавки второй группы ускоряют процесс гидратации на ранних стадиях, увеличивая дисперсность, смещая кривую распределения пор и капилляров в сторону малых значений.

Желательно, чтобы модифицирующие добавки в комплексе усиливали друг друга, и их действия носили эстафетный характер. В рецептуре смеси «Акватрон-12», созданной с учетом отмеченных принципов, компоненты оптимизированы не только по соотношению, но и по химическому, а также физическому состоянию перед вводом их в смесь. Так, например, входящий в состав песок, в результате специальной механической и термической обработки превращается из инертного заполнителя в активный компонент, взаимодействующий с гидроокисью кальция, образуя его стабильный гидросиликат, который увеличивает прочность и адгезию смеси с защищаемой поверхностью.

При подборе фракционного состава исходили из того, что увеличение удельной поверхности смеси ведет к росту ее активности, но в то же время и к увеличению водопотребления а, как следствие, к снижению водонепроницаемости, морозостойкости.

Таким образом, добавка предназначена для повышения водонепроницаемости и морозостойкости путем блокирования капиллярных пор капиллярно-пористых материалов на цементном связующем нерастворимыми кристаллами. Это происходит на стадии бетонирования или изготовления сборных, монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

Указанный материал позволяет повысить изначальные гидроизоляционные свойства бетона (марки по водонепроницаемости) не менее чем на две ступени и, не менее чем, на одну ступень повысить его морозостойкость.

Евгений Помазкин. Давайте уточним один момент, а применима ли проникающая гидроизоляция в зимний период?

Начнем с того, что в России на проникающую гидроизоляцию существует ГОСТ Р 56703-2015, в котором сформулированы основные требования к гидроизоляционным проникающим капиллярным смесям. Как правило, проникающая гидроизоляция состоит из портландцемента, кварцевого песка определенной гранулометрии и активных химических компонентов.

После нанесения на влажную поверхность бетона химически активные компоненты, растворяясь в воде, проникают по порам и капиллярам в структуру бетона и вступают в реакцию с ионными комплексами кальция и алюминия с образованием нерастворимых в воде кристаллов, которые заполняют поры, капилляры и микротрещины бетона.

Таким образом, основным условием проникновения химически активных компонентов внутрь бетона является наличие в порах и капиллярах воды. Естественно, что бетон при минус 30°С просто невозможно увлажнить. Не стоит забывать и о термодинамике химических реакций между химически активными компонентами проникающей гидроизоляции и продуктами гидратации портландцемента в бетоне. Эти реакции так же протекают при температурах выше 0°С. Поэтому проникающую гидроизоляцию следует использовать только при положительных температурах.

Проблема гидроизоляции конструкций в зимний период является весьма актуальной и требует нетрадиционного решения. Одним из таких решений является повышение проектной марки бетона по водонепроницаемости за счет использования специальных гидроизоляционных добавок.

В случае использования гидроизоляционной добавки, как и в случае проникающей гидроизоляции, сам бетон становится водонепроницаемым. Химически активные компоненты при этом равномерно распределяются по бетонной смеси и направленно влияют на формирование микроструктуры цементного камня в бетоне, делая ее более плотной и водонепроницаемой.

Согласно п.5.8.1 СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» Актуализированная редакция СНиП 3.03.01.87. возможна полная отмена дополнительной гидроизоляции при использовании бетонов с водонепроницаемостью до W16-W20. О том же говорит свод правил по проектированию СП 52 103-2007 «Железобетонные монолитные конструкции», где в п.7.14 записано, что допустимо отсутствие оклеечной гидроизоляции для фундаментных плит и наружных стен подземных этажей при использовании бетонов с маркой по водонепроницаемости W12-16.

Обеспечить марку бетона по водонепроницаемости W16-W20 возможно используя добавку «Пенетрон Адмикс». Кроме того, бетон с данной добавкой отличается повышенной морозостойкостью, прочностью, водонепроницаемостью и химической стойкостью. Важно и то, что добавка «Пенетрон Адмикс» совместима с любыми другими добавками, в том числе противоморозными. Добавка может вводиться в бетонную смесь как непосредственно на объекте, так и на бетонном узле. При этом температура применения ограничивается лишь температурой производства работ по бетонированию конструкции.


От редакции.

Какой будет зима 21 года? Скажется ли потепление, о котором все говорят, если будет оно вообще, на зимнем строительстве. И как? Во всяком случае, планы строить много и везде никто не отменял. А без активизации строительства в условиях минусовых температур и чем дальше на Север или Сибирь, не обойтись. Казалось бы, чего проще: создать рецептуру, добавляя в нее какие-то составляющие, – и получается новый бетон. В жизни же все не столь прямолинейно и гораздо сложнее, а за каждой новой рецептурой появляется не только новый-старый строительный материал номер один в истории человечества, но и новые сложности, а иногда и проблемы. Но без Пушкинских строк «…И опыт, сын ошибок трудных, и гений, парадоксов друг» не обойтись. Диалектика.