При какой температуре застывает бетон: время схватывания и набора прочности

время схватывания и набора прочности

Срок твердения бетона

Подавляющее большинство самодеятельных строителей считают по не совсем понятным причинам, что за окончанием укладки в опалубку либо завершением работ по выравниванию стяжки процесс бетонирования законченным. Между тем, время схватывания бетона значительно больше, чем время на его укладку. Бетонная смесь – живой организм, в котором по окончании укладочных работ происходят сложные и протяженные по времени физико-химические процессы, связанные с превращением раствора в надежную основу строительных конструкций.

Прежде чем производить распалубку и наслаждаться результатами приложенных усилий, нужно создать максимально комфортные условия для созревания и оптимальной гидратации бетона, без которой невозможно достижение требуемой марочной прочности монолита. Строительные нормы и правила содержат выверенные данные, которые приведены в таблицах времени схватывания бетона.

Температура бетона, С	Срок твердения бетона, сутки
	1	2	3	4	5	6	7	14	28
	Прочность бетона, %
0	20	26	31	35	39	43	46	61	77
10	27	35	42	48	51	55	59	75	91
15	30	39	45	52	55	60	64	81	100
20	34	43	50	56	60	65	69	87	—
30	39	51	57	64	68	73	76	95	—
40	48	57	64	70	75	80	85	—	—
50	49	62	70	78	84	90	95	—	—
60	54	68	78	86	92	98	—	—	—
70	60	73	84	96	—	—	—	—	—
80	65	80	92	—	—	—	—	—	—

Содержащиеся в официальных таблицах данные, конечно, должны служить ориентиром при самостоятельном обустройстве бетонных или железобетонных конструкций. Но применение таких данных должно происходить в плотной практической привязке к реальным условиям строительства.

Уход за бетоном после заливки: основные цели и методы

Процессы, связанные с проведением мероприятий, которые предшествуют распалубке, содержат несколько технологических приемов. Цель выполнения таких мероприятий одна – создание железобетонной конструкции, максимально соответствующей по своим физико-техническим свойствам параметрам, которые заложены в проект. Основополагающим мероприятием, безусловно, является уход за уложенной бетонной смесью.

Уход заключается в выполнении комплекса мероприятий, которые призваны создать условия, оптимально соответствующие происходящим в смеси физико-химическим преобразованиям, во время набора прочности бетона. Неукоснительное следование предписанным технологией ухода требованиям позволяет:

• свести к минимальным значениям усадочные явления в бетонном составе пластического происхождения;
• обеспечить прочностные и временные значения бетонного сооружения в параметрах, предусмотренных проектом;
• предохранить бетонную смесь от температурных дисфункций;
• препятствовать прелиминарному отвердению уложенной бетонной смеси;
• предохранить сооружение от различного происхождения воздействий механического или химического генеза.

Процедуры ухода за свежеобустроенной железобетонной конструкцией следует начинать непосредственно по окончании укладки смеси и продолжаться до тех пор, пока ей не будет достигнуто 70 % прочности, предусмотренной проектом. Это предусматривается требованиями, изложенными в пункте 2.66 СНиПа 3.03.01. Распалубку можно провести и в более ранние сроки, если это обосновано сложившимися параметрическими обстоятельствами.

После окончания укладки бетонной смеси следует провести осмотр опалубочной конструкции. Цель такого осмотра – выяснение сохранения геометрических параметров, выявление протечек жидкой составляющей смеси и механических повреждений элементов опалубки. С учетом того, сколько времени застывает бетон, точнее сказать – с учетом времени его схватывания, проявившиеся дефекты необходимо устранить. Среднее время, за которое может схватиться свежеуложенная бетонная смесь, составляет около 2-х часов, в зависимости от температурных параметров и марки портландцемента. Конструкцию необходимо предохранять от любого механического воздействия в виде ударов, сотрясений, вибрационных проявлений столько, сколько времени сохнет бетон.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Бетонная смесь любого состава имеет свойство схватываться и получать необходимые прочностные характеристики при прохождении двух стадий. Соблюдение оптимального соотношения временных, температурных параметров и значений приведенной влажности имеет определяющее значение для получения монолитной конструкции с запланированными свойствами.

Стадийные характеристики процесса заключаются в:

• схватывании бетонного состава. Время предварительного схватывания не велико и составляет ориентировочно 24 часа при средней температуре +20 Со. Начальные процессы схватывания происходят в течение первых двух часов по затворении смеси водой. Окончательное схватывание происходит, как правило, в течение 3–4 часов. Применение специализированных полимерных добавок позволяет, при определенных условиях, период начального схватывания смеси сократить до нескольких десятков минут, но целесообразность такого экстремального метода бывает оправданной по большей части при поточном производстве железобетонных элементов промышленных конструкций;
• отвердевании бетона. Бетон набирает прочность, когда в его массе протекает процесс гидратации, иными словами – удаление воды из бетонной смеси. Часть воды при прохождении этого процесса удаляется при ее испарении, другая часть связывается на молекулярном уровне с составляющими смесь химическими соединениями. Гидратация может происходить при неукоснительном соблюдении температурно-влажностного режима отвердевания. Нарушение условий приводит к сбоям в прохождении физико-химических процессов гидратации и, соответственно, к ухудшению качества железобетонной конструкции.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Логически понятно, что применение для приготовления бетонных составов разных марок портландцемента приводит к изменению времени твердения бетона. Чем выше марка портландцемента, тем меньше время для набора прочности требуется смеси. Но при использовании любой марки, будь это марка 300 либо 400, не следует прикладывать к железобетонной конструкции значительные механического характера нагрузки раньше, чем по истечении 28 дней. Хотя время схватывания бетона по таблицам, приведенным в строительных правилах, может быть и меньше. Особенно это касается бетонов, приготовленных с применением портландцемента марки 400.

Марка цемента	Время твердения различных марок бетона
	за 14 суток		за 28 суток
	100	150	100	150	200	250	300	400
300	0.65	0.6	0.75	0.65	0.55	0.5	0.4	—
400	0.75	0.65	0.85	0.75	0.63	0.56	0.5	0.4
500	0.85	0.75	—	0.85	0.71	0.64	0.6	0.46
600	0.9	0.8	—	0.95	0.75	0.68	0.63	0.5

Проектирование, строительство и окончательное обустройство любых построек с применением железобетонных компонентов требует внимательного отношения ко всем стадиям возведения. Но от тщательности изготовления бетонных составляющих, в особенности фундаментов, в значительной степени зависит долговечность и надежность всего сооружения. Соблюдение сроков, за какое время схватываются бетонные смеси и составы, можно с уверенностью назвать основой успеха в любом строительном процессе.

Идеальная температура при заливке фундамента.

Рекомендуемый температурный диапазон для устройства бетонных фундаментов по традиционным технологиям – от 15 до 25 °с. Заливка бетона должна производиться при температуре не ниже 5 градусов – это, по сути, является критическим показателем для нормального созревания.

При более низких температурах особое внимание уделяется специальным добавкам, снижающим температурный показатель кристаллизации воды, и поддержке должного режима во время застывания бетонной смеси. 

Залитый раствор схватывается в течение двадцати четырех часов, после этого на протяжении четырех недель набирает необходимую прочность. 

ЗАЛИВКА ПРИ МИНИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ. 

Чтобы правильно выдерживать бетонный раствор до критических уровней прочности, следует знать особенности существующих для этого способов, их достоинства и недостатки. Отметим, что определенные методы применяются в комплексе с некоторыми аналогами, в большинстве случаев с предварительным подогревом бетонного раствора. 

Условия, способствующие для правильного твердения, должны создаваться снаружи здания. Заключаются они в выдерживании определенной температуры вокруг бетона. И все же, можно ли заливать фундамент при минусовой температуре? Проблема в том, что в такой работе при отрицательных температурах основная проблема связана с медленным застыванием бетонного раствора. 

Если заливка осуществляется при нулевой температуре, процессы, происходящие в растворе во время его застывания, просто прекращаются. Влага, оставшаяся внутри фундаментного основания, существенно увеличивает свои объемы, разрывая поверхность. 

Чтобы избежать подобных негативных проявлений, строители пользуются определенными технологическими приемами: 

• определенные компоненты растворной смеси и опалубочная конструкция прогреваются.
• внутри конструкции прокладывается специальный провод, осуществляющий подогрев.
• вокруг фундаментной основы монтируются обогревательные устройства
• в бетонный раствор вводятся специальные противоморозные добавки, ускоряющие застывание или понижающие температуру, при которой вода начинает замерзать

Если придется заливать бетон под фундамент зимой, рекомендуется сократить количество используемой для замеса раствора воды. 

Необходимо быть готовым к тому, что перечисленные способы существенно повлияют на бюджет строительных работ в сторону его увеличения. Подобные методы, как следует из отзывов, редко используются начинающими застройщиками. 

Особой популярностью пользуется метод зимнего бетонирования, предусматривающий снижение количества воды и цементного материала в смеси. Но в этом случае компоненты необходимо смешивать в строгих пропорциях. В подобных ситуациях применяют быстротвердеющий цементный состав, готовя раствор определенным образом: две части воды подогревают до семидесяти градусов; выполняется смешивание с песком или щебенкой; подается в бетоносмеситель цемент, заливается оставшееся количество воды. Перед заливкой бетона из опалубки удаляют лед, выполняют подогрев подстилающей подушки. Конструкция ленточного или иного фундамента укрывается полиэтиленом, чтобы тепло возле фундамента сохранялось максимально долго. Зная, до каких температур можно заливать фундамент, все равно необходимо уточнить прогноз погода. Вполне возможно, что придется продумать систему подогрева. Кроме того, даже при отрицательных температурах воздуха понадобится устраивать гидроизоляцию.

Застывание бетона, какие марки сколько застывают

13.03.2018

Со времен Древнего Рима люди используют уникальные свойства бетона. Смесь цемента, воды, песка и прочих компонентов становится твердой, как камень, через некоторое время. Изобретение железобетона на рубеже 19-20 веков открыло эру строительства многоэтажных зданий, позволило перекрывать большие пролеты. Чтобы ни строилось — фундамент времянки или двадцатиэтажный монолитный многоквартирный дом, необходимо знать время застывания бетона, указывающее, когда он приобретет нужные параметры. В противном случае не получится создать конструкцию, имеющую нормативную прочность.

Купить бетон в Ростовской области у зарекомендовавшей себя фирмы гораздо выгоднее, чем размешивать его вручную или в бетономешалке. Ведь у профессионалов имеется все необходимое оборудование.

Процесс застывания бетона

Застывание бетона — это химический процесс, в результате которого начинается реакция компонентов с водой, а на выходе получаются гидросиликаты калия.

Факторы застывания бетона:

1. толщина слоя;
2. температура;
3. марка — то есть, содержание цемента в бетоне;
4. наличие добавок, например, антиморозных;
5. влажность окружающей среды;
6. наличие ветра.

Оптимальная температура для застывания от 15 до 20 градусов Цельсия. Но если бетон схватывается при жаркой погоде, а также дует сильный ветер, то раствор быстро обезвоживается. Застынет раствор максимально быстро, но в итоге не будет достигнуто максимальной твердости.

Застывание включает два этапа — схватывание от затвердение бетона, то есть перемешивания компонентов с водой до того момента, когда раствор становится твердым. Обычно на это уходит несколько часов. На время схватывания бетона влияет температура, состав раствора, влажность. Он длится от 15 минут до одних суток. Например, если в раствор добавлено немного гипса, химическая реакция займет менее получаса. Твердение — это растянутая во времени реакция, когда бетон набирает нормативную прочность.

Факторы, влияющие на твердение цементного раствора

Для набирания максимальной прочности нужно снизить отрицательное влияние к минимуму. В числе параметров, влияющих на твердение:

1. Влажность — оптимальные показатели составляют не менее 90%. Для ее регулирования бетонный фундамент могут закрывать мокрыми опилками, поливать из лейки, закрывать пленкой. При высыхании бетон уменьшается в размерах. Если процесс идет неравномерно, верхние слои буду содержать трещины. Это отрицательно скажется на прочность конструкции.
2. На открытом воздухе наличие ветра может негативно сказаться на прочности. Под солнечных лучей и порывов ветра, наружные части будут высыхать быстрее, наберут меньшую прочность, чем внутренние. Для защиты от негативных воздействий фундамент покрывают пленкой или мешковиной.
3. Температура — оптимальный показатель 20 +/- 10 градусов. Если бетонирование происходит при отрицательной температуре, чтобы достичь нормальной твердости, добавляют соль, хлорид калия и прочие. Но чаще на стройках используют тепловые пушки, чтобы процесс шел более равномерно. При сильном морозе на фундамент кладут маты для сохранения температуры. При жаре вода испарится быстро, и не успеет произойти нужная химическая реакция. Стараются повысить влажность бетона.
4. Состав смеси — чем выше марка, тем больше цемента в растворе и быстрее он твердеет. Различные добавки могут ускорять процесс — хлорид калия, сульфат натрия.
5. Наличие пузырькой воздуха — избавиться от них помогает тромбовка вручную, виброплитой или с помощью штыкования лопатой.

Время схватывания бетона М200 2-2,5 часа, время твердения 14-28 суток. Бетон марки М400 схватывается 1-2 часа, твердеет — 7-14 суток. Подробнее узнать все параметры можно узнать из таблицы:

Таблица застывания бетона

марка бетона	время (количество дней)	марочная прочность (в процентах)	максимальная прочность (кгс/см²)
м-200,	1-3	до 30 % включительно	196,45
м-300,	7-14	60-80	от 327,42 до 360,18
м-400⁠	28	100	392,9

Заказать бетон любой нужной марки в Ростове-на-Дону можно в нашей компании. Необходимое Вам количество от одного до нескольких десятков кубометров будет доставлено на стройплощадку в сжатые сроки.

Источник:  КСМ-8

Бетонирование для холодной погоды

Погодные условия на стройплощадке — жаркая или холодная, ветреная или спокойная, сухая или влажная — могут значительно отличаться от оптимальных условий, предполагаемых во время определения, проектирования или выбора бетонной смеси — или лабораторных условия хранения и испытания конкретных образцов. Бетон можно укладывать в холодную погоду при условии принятия адекватных мер предосторожности для смягчения негативного воздействия низких температур окружающей среды. Текущее определение Американского института бетона (ACI) для бетонирования в холодную погоду, как указано в ACI 306, — это «период, когда в течение более трех дней подряд средняя дневная температура воздуха опускается ниже 40 градусов по Фаренгейту и остается ниже 50 градусов по Фаренгейту еще дольше. чем половина любого 24-часового периода.«Это определение потенциально может привести к проблемам с замерзанием бетона в раннем возрасте.

Весь бетон должен быть защищен от замерзания до тех пор, пока он не достигнет минимальной прочности 500 фунтов на квадратный дюйм (psi), что обычно происходит в течение первых 24 часов. Если бетон замерзает, пока он еще свежий или до того, как он наберет достаточную прочность, чтобы противостоять расширяющим силам, связанным с замерзающей водой, образование льда приводит к разрушению матрицы цементного теста, вызывая непоправимую потерю прочности.Раннее замораживание может привести к снижению предела прочности до 50%. Когда бетон достигает прочности на сжатие около 500 фунтов на квадратный дюйм, обычно считается, что он имеет достаточную прочность, чтобы противостоять значительному расширению и повреждению в случае замерзания. Если температура воздуха во время укладки бетона ниже 40 градусов по Фаренгейту и ожидаются отрицательные температуры в течение первых 24 часов после укладки, следует учитывать следующие общие вопросы:

Начальная температура бетона при поставке

В холодную погоду может потребоваться нагреть один или несколько бетонных материалов (воду и / или заполнители) для обеспечения надлежащей температуры бетона в момент доставки.Из-за количества и теплоемкости цемента использование горячего цемента не является эффективным методом повышения начальной температуры бетона.

Защита при укладке, укреплении и отделке бетона

Воздействие на бетон холодной погоды увеличит время, необходимое для достижения начального схватывания, что может потребовать более длительного присутствия отделочных бригад. В зависимости от фактической температуры окружающей среды для защиты бетонного основания может потребоваться использование ветрозащитных экранов, ограждений или дополнительного обогрева.Также может оказаться целесообразным отрегулировать состав бетонной смеси с учетом влияния температуры окружающей среды на время схватывания. Это может потребовать увеличения содержания цемента, использования ускоряющей химической добавки или того и другого.

Ветрозащитные полосы защищают бетон и строительный персонал от сильного ветра, вызывающего перепады температуры и чрезмерное испарение. Обычно достаточно высоты шести футов. Ветрозащитные полосы могут быть выше или короче в зависимости от ожидаемой скорости ветра, температуры окружающей среды, относительной влажности и температуры укладки бетона.

Обогреваемые шкафы очень эффективны для защиты бетона в холодную погоду, но, вероятно, являются самым дорогим вариантом. Ограждения могут быть из дерева, брезента или полиэтилена. Также доступны сборные корпуса из жесткого пластика.

В бетонных конструкциях для холодных погодных условий используются три типа нагревателей: прямые, непрямые и водяные. Чтобы избежать карбонизации свежих бетонных поверхностей, следует использовать обогреватели косвенного нагрева. Если бетон не подвергается прямому воздействию обогревателя или выхлопных газов, тогда подойдет обогреватель прямого нагрева.Следует проявлять осторожность, чтобы гарантировать, что рабочие не подвергаются чрезмерному воздействию окиси углерода всякий раз, когда внутри ограждения используется обогреватель. Гидравлические системы передают тепло путем циркуляции раствора гликоля / воды в замкнутой системе труб или шлангов. Типичные области применения гидронных систем включают оттаивание и предварительный нагрев основания и зоны нагрева, которые слишком велики, чтобы их можно было использовать в ограждении.

Отверждение для получения качественного бетона

Для отверждения требуется не только соответствующая влажность, но и соответствующая температура.Температура бетона при укладке должна быть выше 40 градусов по Фаренгейту с использованием методов, описанных выше, однако продолжительность нагрева зависит от типа обслуживания для бетона, от одного дня для высокопрочного бетона, который не подвергается замерзанию. — оттаивать события во время эксплуатации до 20 дней и более для бетонного элемента, который в раннем возрасте будет нести большие нагрузки. В конструкциях, которые будут нести большие нагрузки в раннем возрасте, температура бетона должна составлять не менее 50 градусов по Фаренгейту, чтобы обеспечить снятие опалубки и опалубки и нагрузку на конструкцию.

Ни в коем случае нельзя давать бетону замерзать в течение первых 24 часов после его укладки. Поскольку гидратация цемента является экзотермической реакцией, бетонная смесь выделяет некоторое количество тепла самостоятельно. Защита этого тепла от выхода из системы с помощью полиэтиленовой пленки или изоляционных покрытий может быть всем, что требуется для хорошего качества бетона. Более суровые температуры могут потребовать дополнительного тепла.

Бетон, удерживаемый в форме или покрытый изоляцией, редко теряет достаточно влаги при температуре от 40 до 55 градусов по Фаренгейту), чтобы ухудшить отверждение.Однако высыхание из-за низкой зимней влажности и обогревателей, используемых в вольерах, вызывает беспокойство. Рекомендуется оставлять формы на месте как можно дольше, поскольку они помогают более равномерно распределять тепло и предотвращают высыхание бетона. Острый пар, выпущенный в ограждение вокруг бетона, является отличным методом отверждения, поскольку он обеспечивает как тепло, так и влагу. Жидкие мембранообразующие составы также можно использовать в отапливаемых помещениях для раннего отверждения бетонных поверхностей.

Также важно предотвратить быстрое охлаждение бетона по окончании периода нагрева.Внезапное охлаждение бетонной поверхности при теплом помещении может вызвать термическое растрескивание. Методы постепенного охлаждения бетона включают в себя ослабление форм при сохранении покрытия пластиковым листом или изоляцией, постепенное уменьшение нагрева внутри корпуса или отключение тепла и обеспечение медленного уравновешивания корпуса с температурой окружающей среды. Для массивных конструкций может потребоваться несколько дней или даже недель постепенного охлаждения, чтобы снизить вероятность термического растрескивания.

Как защитить бетон во время холодной погоды

Есть три основных цели бетонирования в холодную погоду: 1) защитить недавно уложенный бетон от замерзания в раннем возрасте, 2) защитить бетон, чтобы обеспечить соответствующее развитие прочности, и 3) защитить бетон от тепловой удар и растрескивание по окончании периода защиты.

Согласно Руководству ACI 306 по бетонированию в холодную погоду, холодная погода существует, когда температура воздуха упала до или, как ожидается, упадет ниже 40 ° F в течение периода защиты. Период защиты — это время, необходимое для защиты бетона от воздействия холода. (См. Дополнительную информацию об этом определении на боковой панели.)

Беречь от раннего замерзания

Если только что уложенный бетон замерзнет, ​​может возникнуть немедленное и необратимое повреждение; последующее отверждение не восстановит свойства бетона.Повреждение происходит из-за того, что при замерзании вода увеличивается в объеме на 9 процентов. Образование кристаллов льда и возникающее в результате расширение пасты может снизить прочность на сжатие и увеличить пористость затвердевшего бетона. Снижение прочности до 50 процентов может произойти, если замерзание произойдет в первые несколько часов после укладки бетона или до того, как бетон достигнет прочности на сжатие примерно 500 фунтов на квадратный дюйм.

Вновь уложенный бетон должен быть защищен от раннего замерзания до тех пор, пока количество воды для затворения или степень насыщения не будут в достаточной степени снижены в процессе гидратации, термин, используемый для описания химической реакции между портландцементом или вяжущими материалами и водой. .Во время гидратации степень насыщения постоянно снижается, поскольку вода для смешивания смешивается с вяжущими материалами, а бетон становится жестким и твердеющим. Из-за процесса гидратации количество доступной воды для смешивания для образования кристаллов льда постоянно уменьшается, поэтому риск необратимого повреждения в случае замерзания бетона снижается.

Когда нет внешних источников воды, критическая степень насыщения, чтобы один цикл замерзания не приводил к необратимому повреждению бетона, возникает, когда бетон достигает прочности приблизительно 500 фунтов на квадратный дюйм.При заданных температурах отверждения хорошо измельченные бетонные смеси должны достичь этой прочности в течение 24-48 часов. Поэтому очень важно, чтобы вновь уложенный бетон был защищен от замерзания в течение первых 24-48 часов или до тех пор, пока бетон не достигнет прочности примерно 500 фунтов на квадратный дюйм.

Когда бетон достигает прочности не менее 500 фунтов на квадратный дюйм, он может выдержать один цикл замораживания-оттаивания без повреждений, если бетон является воздухововлекающим и не подвергается воздействию внешнего источника воды.Для воздействия повторяющихся циклов замораживания и оттаивания новый бетон должен достигнуть прочности не менее 3500 фунтов на квадратный дюйм или 4000 фунтов на квадратный дюйм, если он будет подвергаться повторяющимся циклам замораживания и оттаивания и химикатов для борьбы с обледенением. Чтобы избежать повреждений в раннем возрасте из-за холодной погоды, защитите бетон как можно скорее после укладки, уплотнения и отделки.

Температура и периоды защиты

Для защиты от раннего замерзания поддерживайте соответствующую температуру бетона, указанную в строке 1 таблицы 1, в течение периодов времени, указанных в строке 1 таблицы 2.Бетон с ускоренным схватыванием может быть получен путем включения ускоряющих химических добавок, уменьшения водоцементного отношения материала (Вт / см), увеличения содержания цемента, уменьшения количества дополнительных вяжущих материалов или замены цементов общего назначения на цементы типа III (высокий -раннепрочно) цемент. Минимальные температуры бетона в строке 1 таблицы 1 являются функцией минимального размера секции, потому что чем массивнее секция, тем медленнее она теряет тепло.

Согласно строке 1 в таблицах 1 и 2, минимальная температура бетона при укладке и поддержании составляет 55 ° F для бетонной секции с минимальным размером 12 дюймов, а минимальный период защиты составляет два и один день для нормального схватывания и бетонные смеси ускоренного схватывания соответственно.Строка 1 в таблицах 1 и 2 обеспечивает минимальную температуру бетона и продолжительность, чтобы вода для смешивания в только что уложенном бетоне не замерзла.

В строках 2, 3 и 4 таблицы 1 указаны минимальные температуры бетона в смеси для указанных температур воздуха. По мере снижения температуры воздуха рекомендуемые температуры бетонной смеси повышаются, чтобы компенсировать потери тепла между смешиванием и укладкой бетона. Рекомендации по температуре смеси помогают обеспечить достижимую минимальную температуру бетона при размещении и поддержании (строка 1, таблица 1).

Защитить, чтобы обеспечить достаточный прирост силы

Скорость затвердевания и набора прочности бетона зависит от температуры бетона. Низкие температуры бетона снижают скорость гидратации и, следовательно, замедляют рост прочности. Чтобы гарантировать, что вновь уложенный бетон приобретает необходимую прочность для безопасного снятия опалубки, опор и перекладин, а также для безопасной загрузки конструкции во время и после строительства, необходимо поддерживать адекватную температуру бетона в период защиты или отверждения.

Если есть требования к прочности в раннем возрасте, используйте Таблицу 2 для определения минимальных периодов защиты для следующих условий эксплуатации: 1) без нагрузки, без нагрузки; 2) без нагрузки, без нагрузки; 3) частичная нагрузка, выставленная; и 4) полная нагрузка. В зависимости от требований к нагрузке и условий воздействия может потребоваться увеличить период защиты сверх минимумов, перечисленных в строке 1 таблицы 2

«Без нагрузки, незащищенный» означает, что бетонный элемент не будет нести значительных нагрузок в течение периода защиты и не будет подвергаться воздействию замерзания при эксплуатации.«Нагрузка без нагрузки» означает, что бетонный элемент не будет нести значительных нагрузок в течение периода защиты и будет подвергаться воздействию низких температур в процессе эксплуатации. «Частичная нагрузка, подверженная воздействию» означает, что бетонный элемент будет нести нагрузки, меньшие, чем доступная несущая способность для раннего возраста в течение периода защиты, и будет подвергаться воздействию низких температур при эксплуатации. Элементы, требующие перешоривания для несения строительных нагрузок до достижения указанной прочности, имеют рабочее состояние «Полная нагрузка» и обычно требуют от подрядчика определения прочности бетона на месте.

Например, условием эксплуатации бетонного покрытия стоянки толщиной 6 дюймов на коммерческой строительной площадке, которое будет подвергаться воздействию зимних условий и отлитого из бетона с ускоренным схватыванием, будет «Частичная нагрузка, незащищенная» и требующая минимальной защиты. срок 4 дня. Согласно строке 1 таблицы 1, минимальная температура бетона 55 ° F должна поддерживаться в течение четырехдневного периода защиты.

Методы защиты

Методы поддержания минимальных температур, которые размещены и поддерживаются, как показано в строке 1 таблицы 1, включают изоляцию (одеяла и плиты), системы обогрева, такие как электрические одеяла и системы водяного отопления, неотапливаемые или обогреваемые корпуса или комбинацию этих методов.

Изоляция является наиболее экономичным средством поддержания адекватных температур отверждения, поскольку в этом методе используется тепло гидратации или тепло, генерируемое химической реакцией между цементом и водой. В зависимости от массы бетона, содержания цемента и условий окружающей среды (то есть температуры воздуха и ветра) изоляция обычно может поддерживать адекватную температуру отверждения, улавливая тепло гидратации.

Накройте бетон одеялом как можно скорее, чтобы уловить как можно больше тепла гидратации.Улавливание раннего тепла гидратации поможет поддерживать температуру отверждения, но также способствует гидратации, которая, в свою очередь, дает дополнительное тепло. Обязательно защитите углы и поверхности, поскольку эти области наиболее подвержены замерзанию и повреждению в раннем возрасте.

В экстремальных зимних условиях иногда тепла гидратации недостаточно для поддержания адекватных температур отверждения, и требуется дополнительное тепло. Дополнительное тепло можно подавать с помощью электрических бетонных одеял, водонагревателей и обогреваемых помещений.Конечно, использование дополнительного тепла увеличивает стоимость бетонирования в холодную погоду.

Гидравлические нагреватели обеспечивают циркуляцию нагретой водно-гликолевой жидкости через систему теплопередающих шлангов, размещенных на бетоне или формах. Обычно шланги покрывают бетонными изоляционными покрытиями для улавливания и удержания тепла.

Топочные обогреватели для обогреваемых помещений должны иметь вентиляцию и не должны располагаться так, чтобы непосредственно нагревать или сушить бетон. Свежие бетонные поверхности, подверженные воздействию углекислого газа от невентилируемых обогревателей, могут быть повреждены карбонизацией бетона.Карбонизация происходит, когда углекислый газ реагирует с продуктами гидратации цемента, создавая мягкие и меловые поверхности. Невентилируемые обогреватели внутреннего сгорания также производят окись углерода. Конечно, высокие уровни концентрации этих газов опасны для рабочих.

Защищать от теплового удара и растрескивания

В конце периода защиты постепенно снимайте изоляцию или другую защиту, чтобы температура поверхности постепенно снизилась в течение последующих 24 часов. В противном случае поверхность бетона может остыть слишком быстро, создавая температурные градиенты между поверхностью и внутренними частями бетона, и возникающие термические напряжения могут вызвать растрескивание поверхности.Оставьте изоляцию на месте и постепенно уменьшайте количество источников тепла до тех пор, пока температура бетона не остынет до средней температуры воздуха. Строка 5 в таблице 1 показывает максимально допустимое падение температуры поверхности в первые 24 часа после окончания защиты во избежание термического растрескивания поверхности.

Предварительное планирование — залог успешного бетонирования в холодную погоду. При разработке следующего плана бетонирования в холодную погоду рассмотрите три основные цели: защитить бетон от раннего замерзания, защитить, чтобы обеспечить достаточный прирост прочности, и защитить от теплового удара и растрескивания.

Список литературы

ACI 301-10 «Спецификации конструкционного бетона», Американский институт бетона, www.concrete.org

ACI 306R-10 Руководство по бетонированию в холодную погоду, Американский институт бетона, www.concrete.org

Косматка, S.H. и Уилсон, М.Л., Проектирование и контроль бетонных смесей , 15 ^{-е издание} , 2011 г., Портлендская ассоциация цемента, www.cement.org

Как производится бетон (новое исследование) Бетон

Как производится бетон: — Бетон представляет собой жидкую смесь цемента, воды, песка и гравия .Бетон можно заливать в формы или формы, и он затвердеет, чтобы создать необходимые компоненты бетонной конструкции. Вам интересно узнать о микроструктуре бетона? Вот Новое исследование по микроструктуре бетона.

Химическая реакция и гидратация

схватывание и твердение бетона вызывается химической реакцией между портландцементом и водой, это можно продемонстрировать, добавив небольшое количество цемента в воду, содержащую индикатор, быстрое развитие синего цвета отражает выделение гидроксила . Ионы из растворяющегося цемента химическая реакция между цементом и водой называется гидратацией.

Связанные: — Высокопрочные свойства бетона, прочность, добавки и состав смеси

Рис1.Ингредиенты бетона

Растворение цемента увеличивает уровни кальция и кремния в растворе, когда концентрация растворенных веществ достигает критических уровней, в результате реакции осаждения образуются новые твердые продукты. Это эскиз зерен цемента, взвешенных в воде.

Твердые продукты Hydration образуют покрытия вокруг частиц цемента и постепенно заполняют пространство между ними, когда покрытия впервые начинают схватываться, происходит устойчивое увеличение прочности по мере того, как покрытия срастаются вместе, величина прочности, достигаемая за счет смесь цемента и воды зависит от того, насколько эффективно заполнено пространство между зернами.

Бетон затвердеет в течение нескольких часов, , но гидратация продолжается в течение недель, даже лет после укладки. Вот изображение частиц цемента до воздействия воды. Сухой цемент представляет собой мелкодисперсный порошок, и частицы не прикрепляются друг к другу после того, как цемент смешан с водой и оставлен стоять.

Сейчас картина совсем другая, частицы сгруппированы вместе и прикреплены твердым материалом, обеспечивающим структурную целостность.Ученые из Национального института стандартов и технологий научились моделировать гидратации цемента на компьютере с помощью компьютерного моделирования.

Гидратация происходит быстрее, чем за несколько дней до гидратации. Моделирование частиц цемента размещаются на дисплее компьютера, компьютер определяет области частиц, которые могут растворяться в воде.

Кусочки растворенного цемента диффундируют через воду случайным образом и реагируют с образованием твердых фаз.Согласно определенным правилам после завершения цикла , растворения, диффузии и осаждения компьютер переходит к другому циклу, поскольку этот процесс повторяется снова и снова.

Микроструктура бетона

Микроструктура создает мосты между частицами, которые обеспечивают прочность материала. Компьютерное моделирование оказалось ценным, поскольку позволяет исследователям тестировать условия и проводить измерения, которые трудно достичь в реальной жизни.В конце моделирования гидратации структура затвердевшего цементного теста очень похожа на ту, что наблюдается под микроскопом.

Гидратация — это экзотермический процесс, при котором в результате химических реакций выделяется тепло, за процессом гидратации можно легко следить, наблюдая за выделением тепла, которое сопровождает реакции,

это делается путем отхаркивания раствора из партии бетона и его взвешивания в бутылку, которая помещается в изотермический контейнер, термистор встраивается в свежий раствор , выходной сигнал термистора можно регистрировать с помощью На компьютере результаты этого эксперимента могут быть представлены в виде кривой зависимости температуры от времени .

Подробнее : Производство портландцемента — процесс и материалы

Площадь под основным пиком может быть связана с ранним развитием прочности, начальное растворение цемента Purdue — это кратковременное выделение тепла, показанное первым пиком на калориметрической кривой.

После того, как продукты гидратации начального растворения быстро осаждаются на поверхности каждой частицы цемента, слой действует как защитный барьер и временно задерживает дальнейшее растворение частицы, это замедляет реакцию на несколько часов и называется период покоя.

Существование периода покоя позволяет транспортировать бетон на строительную площадку и укладывать его и завершать в формах, конец периода покоя представляет собой начало схватывания, в это время цемент снова начинает реагировать. быстро с водой, поскольку образуются новые продукты гидратации.

Ученые используют измерения других свойств для контроля схватывания и твердения бетона, исследователям часто необходимо знать, какая часть цемента гидратирована.

Мера степени гидратации

Степень гидратации можно оценить путем нагревания образца цементного теста и измерения потери веса в зависимости от температуры с использованием оборудования для термогравиметрического анализа . , свободная вода в образце удаляется путем нагревания до 105 градусов Цельсия при 105 градусах. . Образец сухой, но сохраняет свою прочность.

Вода, участвующая в реакциях гидратации, химически соединяется с цементом. Ее можно удалить из образца путем нагревания до 1000 градусов при 1000 градусов всей исходной смеси.вода была удалена из образца. Степень гидратации рассчитывается по весу химически объединенной воды, типичное цементное тесто, отвержденное во влажных условиях, достигает степени гидратации около 80% за 28 дней с,

Электрические свойства образцов цемента или раствора можно отслеживать с течением времени, что приводит к профилям изменений электрического сопротивления. Электрические свойства этого образца цемента измеряются с помощью двух металлических дорог и оборудования, которое измеряет сопротивление и импеданс.

Эта диаграмма показывает, как сопротивление электричества через цемент увеличивается по мере того, как цемент гидратируется в раннем возрасте, вода легко проводит ток через образец, но когда продукты гидратации заполняют открытые пространства внутри образца, электрический ток не может проходить так же легко, в этом Таким образом, электрические свойства могут быть связаны со степенью гидратации.

Сопротивление и импеданс цемента — это тема исследований, которые когда-нибудь могут изменить методы испытаний свежего бетона в полевых условиях.Текучие свойства бетона очень важны в этой области, потому что качественное строительство требует соответствующего уплотнения.

Стандартное испытание на осадку обеспечивает грубую оценку удобоукладываемости бетона, это испытание широко используется, потому что его легко проводить в полевых условиях, свойства жидкости также являются предметом исследования в лаборатории из-за изменений потока цемента. по мере гидратации. Такие свойства, как вязкость и начальное сопротивление потоку, используются для характеристики жидких материалов.

Вода — это жидкость с низкой вязкостью и низким начальным сопротивлением текучести, но бетонный раствор и свежий цементный клей имеют гораздо более высокую вязкость, чем вода.

Вибрация часто используется для преодоления этого сопротивления в бетоне в лаборатории, текучие свойства цементного теста можно измерить с помощью этого реометра Brookfield , исследователи используют более крупное оборудование, такое как реометр Tattersall, для измерения свойств раствора и бетона.

Реологическое оборудование т можно использовать для измерения начального сопротивления потоку, которое во время схватывания называется пределом текучести.Предел текучести начинает увеличиваться, и способность к течению теряется, исследователи заинтересованы в характеристиках текучести, чтобы понять, как процесс гидратации делает свежий бетон жестким и приводит к его застыванию.

Скорость гидратации можно контролировать несколькими способами, такими как температура, тип цемента и примеси . влияют на скорость, одной из наиболее важных переменных является температура окружающей среды, высокие температуры ускоряют гидратацию, так что схватывание также происходит быстрее. как последующее развитие силы.

Обратное происходит, когда температура понижается, хорошее практическое правило состоит в том, что на каждые 10 градусов Цельсия изменение температуры скорость гидратации изменяется в два раза, например, повышение температуры с 20 градусов Цельсия до 30. градусов Цельсия удваивает скорость гидратации , важно помнить, что, когда погода становится более прохладной, бетон медленно затвердевает и должен храниться в формах в течение более длительного периода времени.

Гидратацию бетона также можно контролировать, используя различные типы цемента для противодействия воздействию высоких или низких температур в полевых условиях, например, использование 3 типов цемента противодействует холоду, поскольку они быстрее гидратируются, также есть специальные химические вещества. которые регулируют гидратацию, могут быть добавлены в бетон, чтобы ускорить процесс гидратации.

Установить замедлители гидратации эти материалы широко доступны.

Таким образом, гидратация — это химическая реакция между цементом и водой, которая связывает частицы цемента и заполнитель в бетоне, и во время массирования одно из важных преимуществ бетона перед другими строительными материалами состоит в том, что он смешивается.