Бетон, уложенный при отрицательной температуре воздуха и содержащий воду, имеет разуплотненную структуру, поскольку при низкой температуре вода преобразуется в частицы льда. Сила внутреннего давления льда не дает окрепнуть бетону и нарушает прочность сцепления раствора.

Сила смерзания обеспечивает прочность бетонной смеси, но под воздействием теплого воздуха лед начинает таять, и начинаются естественные процессы гидратации цемента. В бетоне продолжаются процессы твердения, но он имеет более низкие показатели прочности, чем бетон, в котором процессы твердения происходили без замораживания. Бетон может устоять против натиска мороза, если затвердение происходило при положительных  показателях температуры воздуха. Прочность бетона, «схватившегося» в холодных условиях, затем после оттаивания продолжающего процесс твердения, не должна быть ниже показателя прочности -55.

Показатели марочной прочности бетона

Бетонные смеси имеют разные показатели марочной прочности:

• Если предварительное твердение позволило бетонной смеси набрать 70% марочной прочности, то после процесса замораживания, а затем оттаивания такой бетон не подвергнется деструктивным изменениям и продолжит процессы естественного твердения.
• Если бетон до замерзания набрал 50% прочности, то при последующем оттаивании и твердении потери показателя прочности составят лишь 10%.
• Если бетонная смесь не успела набрать 50% марочной прочности, то при последующем оттаивании и твердении он значительно потеряет показатели качества.

Показатель 50% принято считать критической отметкой, достигая которой бетонная смесь не лишает конструкции, для строительства которых использовался бетон – устойчивости и прочности. Для пролетов мостов, к примеру, используется бетон с показателем прочности не ниже 70%. Минимальное допустимое значение низкомарочного материала – 50 кГ/см2.

Бетонирование в зимнее время года должно обеспечивать бетонным смесям набор показателя прочности не ниже его критического значения. Для того, чтобы бетонные смеси не успевали замерзнуть до того, как наберут нормальные показатели прочности, применяются различные способы твердения бетона:

• Использование способа «термоса», при котором внутренне тепло в бетоне сохраняется как можно дольше;
• Метод  прогревания, когда тепло подается от внешних источников: прогревание паром и электричеством, работа в теплых помещениях;
• Использование химических веществ, ускоряющих процесс твердения бетона.

Тепло от внешних источников

Старым, но все же эффективным способом является сооружение тепляков вокруг рабочей конструкции. Тепляки сооружают при помощи брезента, фанеры, и они должны иметь небольшие размеры для того, чтобы маленький объем воздуха внутри позволял быстро прогревать его до нужной температуры при помощи печей, отопления, калориферов.

Если прогревание извне осуществляется паром, то на сооружение с опалубкой накидываются «рубашки», сделанные из деревянных щитов и предварительно утепленных. Швы и стыки маскируются глиной. Пар под низким давлением запускают в нижнюю область «рубашки».  Такой метод прогрева сейчас используется довольно редко.

Электропрогрев осуществляется нашивными, стрежневыми, струнными и плавающими электродами. Полученное тепло должно распределяться равномерно, поэтому электроды располагают в равном удалении друг от друга.

Бетонирование с использованием химических добавок

При добавлении специальных химических составов в бетонированную смесь твердение бетона происходит намного быстрее. Применяются хлористый натрий и кальций, калий углекислый, нитрит натрия.

Чаще используется смесь хлористого кальция, смешанного с хлористым натрием. Но у данного состава есть существенный недостаток: арматура в бетоне быстро подвергается коррозийному процессу. Поэтому для железобетонных конструкций наиболее целесообразным будет использование нитрита натрия и углекислого калия.

Количество введенных химических веществ определяется в зависимости от показателей температуры.

Противоморозные добавки

Противоморозные добавки обеспечивают нормальное твердение бетона за счет замедления процесса замерзания, но эти процессы текут медленно, и критическая прочность бетонированной смеси достигается спустя 1 месяц после введения добавок. При этом качество такого бетона будет значительно уступать бетону, твердеющему в теплых условиях. Поэтому: чем меньше будет использовано противоморозных добавок, тем прочнее будет конструкция.

Использование данного способа запрещено в строительстве конструкций, подвергающихся агрессивному воздействию воды, в дымовых железобетонных трубах, в конструкциях с высокими показателями напряженности.