Монолитные бетонные и железобетонные конструкции находят все более широкое применение при строительстве многоэтажных и высотных зданий.Особенно ответственным периодом монолитного строительства является бетонирование в зимнее время.

При низких положительных температурах твердение цемента замедляется, а при отрицательных – свободная вода, не вступившая в реакцию с цементом, замерзает и превращаясь в лед, увеличивается в объеме. При этом возникают значительные внутренние напряжения и если бетон не набрал достаточной прочности, происходит разрушению его структуры. При размораживании с повышением температуры твердение бетона возобновляется, но нарушения структуры не исчезают и в результате наблюдается недобор прочности.

Раннее замораживание бетона вызывает также снижение сцепления арматуры и зерен заполнителя с цементным камнем ввиду образования на поверхности арматуры и заполнителя слоев льда. Этим обусловливается снижение несущей способности и долговечности строительных конструкций. 

Бетонирование монолитных конструкций в зимних условиях, осуществляемое при ожидаемой среднесуточной температуре наружного воздуха ниже +5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С, должно производиться в оптимальных температурно-влажностных условий содержания бетона.

Необходимым условием для всесезонного монолитного бетонирования является, ускорение твердения бетона с обеспечения набора достаточной (критической) прочности на ранней стадии твердения, которого можно достичь:

1) использованием внутреннего запаса тепла бетона;
2) дополнительной подачей к бетону тепла извне. 

При первом способе применяют:

- высокопрочные и быстротвердеющие, а также тонкомолотые портландцементы, в том числе цементы низкой водопотребности;
- химические добавки - ускорители твердения бетона. 

Для уменьшения количества воды в бетоне применяют также пластифицирующие добавки.

Внутренняя температура бетона зависит от количества тепла, выделяющегося в результате экзотермической реакции гидратации цемента. Но этого тепла не достаточно для достижения критической прочности в короткие сроки, а при низких температурах нужной прочности невозможно достичь без принятия дополнительных мер. Температура бетонной смеси перед укладкой в массивные конструкции должна быть не ниже +5oС, а в тонкостенные – не ниже +20oС.

Обеспечить такие температурные условия только за счет экзотермии цемента не всегда удается при отрицательных температурах. Поэтому запас внутреннего тепла увеличивают путем подогрева составляющих бетонной смеси (воды, заполнителей).

Безобогревные способы бетонирования

Подогрев бетонной смеси до 50-70oС перед укладкой позволяет в короткие сроки достичь критической прочности бетоне. Для сохранения внутреннего тепла бетона применяют утепленную опалубку и укрывают открытые поверхности конструкций паро- и теплоизоляционным материалом.

Этот способ зимнего бетонирования, называемый способом термоса, эффективен при изготовлении массивных конструкций при температурах наружного воздуха до -15oС и его эффективность напрямую зависит от вида цемента, температуры смеси перед укладкой и применяемых химических добавок – ускоряющих твердение и пластифицирующих. 

Согласно СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции" при зимнем бетонировании монолитных конструкций до -15°С применяются безобогревные способы выдерживания бетона:

1) термос;
2) термос с применением ускорителей твердения бетона; 
3) термос с применением комплексных добавок, обладающих одновременно противоморозными и пластифицирующими свойствами. 

Температура бездобавочной бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания в термосе должна быть не ниже +5°С.

А вот бетонная смесь с противоморозными добавками может иметь температуру не менее чем на 5°С выше температуры замерзания бетонной смеси. То есть, если противоморозная добавка эффективна до температуры -15°С, то бетонная смесь может иметь температуру -10°С, что значительно повышает технологичность бетонных работ.

Прочность бетона монолитных конструкций эксплуатирующихся внутри зданий, фундаментов под оборудование, не подвергающихся динамическим воздействиям и подземных конструкций к моменту замерзания: - для бетона без противоморозных добавок - не менее 5 МПа; - для бетона с противоморозными добавками - к моменту охлаждения бетона до температуры, на которую рассчитано количество добавок, не менее 20% проектной прочности. 

Прочность бетона конструкций, подвергающихся атмосферным воздействиям в процессе эксплуатации классов:

- В7,5-В10 не менее 50% проектной прочности
- В12,5-В25 40%
- В30 и выше 30% и выше 

Нагружение конструкций расчетной нагрузкой допускается после достижения бетоном прочности не менее 100% проектной.

Приготовление бетонной смеси зимой производят в обогреваемых бетоносмесителях, применяют подогретую воду, оттаянные или подогретые заполнители.

Продолжительность перемешивания бетонной смеси зимой увеличивают не менее чем на 25% по сравнению с летними условиями.

Средства транспортирования должны обеспечивать предотвращение снижения температуры бетонной смеси ниже требуемой по расчету.

Температура основания, на которое укладывается бетонная смесь и способ укладки должны исключать возможность замерзания смеси в зоне контакта с основанием.

При выдерживании бетона в конструкции методом термоса, при предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание или старый бетон, если в зоне контакта на протяжении периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания.