График твердения бетона: График набора прочности бетона особенности, виды, технология и основные показатели

График набора прочности бетона особенности, виды, технология и основные показатели

Процесс заливки фундамент – это очень сложный процесс. Для обеспечения необходимой прочности стоит правильно выждать время затвердения. Если влажность из конструкции испариться раньше указанного срока, то прочностные показатели будут незначительные, что приведет к ухудшению качеств будущей постройки.

Что влияет на сроки твердения бетонной массы

Температурно-влажностный режим играет огромную роль в процессе схватывания и отверждения бетона. В жаркие дни поверхность монолита смачивают водой, чтобы цементному порошку хватило жидкой составляющей для полноценного завершения химических реакций. В таких условиях схватывание камня происходит гораздо быстрее, чем при низких температурах

Следует принимать во внимание тот факт, что минусовые значения и недостача воды способны даже остановить застывание растворной массы

Лабораторные исследования показали, что оптимальной температурой окружающего воздуха для начала и продолжения процесса твердения бетона является 20-30 градусов. При этом влажность на его поверхности должна составлять не менее 90 процентов, что достигается путем полива и накрытия глыбы полиэтиленовой пленкой или рубероидом. Описанные условия позволят камню набрать 70-типроцентную прочность в течение первых пяти-семи дней после заливки опалубки. Марочные же показатели достигаются через две-четыре недели.

Конечно же, лабораторные условия перенести в реальность не представляется возможным. На открытых площадках температура и влажность постоянно меняются в зависимости от:

• времени суток;
• сезонных изменений;
• климатических особенностей;
• наличия атмосферных осадков и т.д.

Фактически, набор бетоном прочности на сжатие происходит намного дольше 28 суток, но последующий процесс твердения продвигается настолько медленно по сравнению с первой семидневкой, что после четырех недель его в большинстве случаев не принимают во внимание. Хотя при неблагоприятных условиях, спровоцированных низкой температурой, сроки застывания увеличивают на несколько дней, а то и недель

В промышленных условиях заливку бетона допускается выполнять при минусовых температурах. Для предотвращения замерзания воды в растворе и для ускорения отверждения бетонной массы, производится ее принудительный прогрев. Нередко в раствор подмешивают специальные добавки.

Частным застройщикам рекомендуется заливать монолитные конструкции в летний период года, когда среднесуточная температура не опускается ниже 15-20 градусов.

Проведение работ следует планировать заранее

Важно позаботиться о том, чтобы срок застывания бетона закончился раньше наступления холодных ночей. В случае понижения среднесуточной температуры до уровня +5 градусов, находящийся в процессе твердения камень накрывают теплоизолирующими материалами, а при угрозе появления заморозков – над монолитной глыбой устанавливают парник

Время застывания при разной температуре

Необходимо обозначить, что время схватывания бетона в опалубке может достигать до 7 дней. Только после этого опалубка может быть демонтирована. В таком случае удается сохранить целостность бетонной конструкции. Но в большинстве случаев этот показатель зависит от марки бетона, а также температурных условий.

Минимальная температура

Осуществлять заливку бетона в холодное время года можно только при условии, что обеспечена необходимая гидро- и теплоизоляция конструкции после монтажных работ

По той причине, что низкие температуры замедляют процесс гидратации, а, следовательно, и набор прочностных характеристик, то очень важно строго выждать необходимое время. Как правило, при температурном режиме -5 градусов, для набора прочности понадобиться увеличить время в 5-7 раз, в отличие от рекомендуемой температуре в 20 градусов

В статье описан подбор состава тяжелого бетона.

На видео рассказывается о минимальной температуре застывания бетона:

Поэтому выполнять заливку фундамента в зимнее время необходимо только при условии, что вы знаете, как правильно заливать бетон в мороз. Главное условие – это соблюдение все правил, тогда качество заливки будет не хуже, чем в благоприятные дни.

Опытные строители не экономят на строительстве и используют бетононасос.

Кроме этого, важно выполнять правильный уход за бетоном. При заливке во время морозов в состав смеси стоит добавлять морозоустойчивые присадки и утеплить опалубку

После этого стоит осуществлять прогревания бетонированной площадки. Если все эти условия будут соблюдены, то будет совершенно неважно, при каком температурном режиме будет происходить заливка бетона.

Узнать сколько весит куб бетона м400 можно в данной статье.

Процесс заливки фундамент – это очень сложный процесс. Для обеспечения необходимой прочности стоит правильно выждать время затвердения. Если влажность из конструкции испариться раньше указанного срока, то прочностные показатели будут незначительные, что приведет к ухудшению качеств будущей постройки.

Стадия схватывания

Схватывание происходит в течение первых суток с момента его приготовления. Сколько времени потребуется для завершения первой стадии напрямую зависит от температуры окружающей среды.

Теплая погода

В летний период, когда температура 20 °C и выше, на схватывание может потребоваться около часа. Процесс начнется приблизительно через два часа после приготовления смеси и завершится, следовательно, через три.

Прохладное время года

При похолодании время начала и завершения стадии сдвигается. Для схватывания требуется больше суток. При нулевой температуре процесс начинается, как правило, только через 6 – 10 часов после приготовления раствора и может длиться до 20 часов после заливки. В жаркую погоду время, наоборот, уменьшается. Иногда для схватывания достаточно 10 минут.

Уменьшение вязкости раствора

На первой стадии приготовленная смесь остается подвижной. В этот период еще можно оказать механическое воздействие, придав изготавливаемой конструкции требуемую форму.

Однако следует учесть, что ряд процессов вызывает необратимые изменения в смеси, что негативно отражается на качестве затвердевшего бетона. Особенно быстро «сваривание» происходит в летний период.

Способы заливки бетона при повышенных температурах

Среди многих факторов, оказывающих влияние на набор прочности бетонного раствора, в большей степени можно отметить следующие:

1. Соотношение воды с цементом.
2. Уровень уплотнения смеси.
3. Тип цемента, необходимый при производстве раствора.
4. Определенная температура, которая характерна в процессе твердения бетона.

В подавляющем большинстве случаев, связанных с осуществлением работ с использованием раствора бетона, влияние атмосферных условий может быть слишком далеким от идеальных, поэтому необходимо принятие дополнительных мер. Когда заливка раствора осуществляется в холодный период, то отрицательные температуры требуют обеспечения прогрева смеси.

С этой целью можно применять ряд различных способов. Среди них можно выделить процесс прогрева бетона с применением электрических проводов. При этом заливку раствора делают, используя теплую опалубку. Для предотвращения процесса кристаллизации воды зимой в бетон производится ввод соответствующих антиморозных присадок.

В зимних условиях иногда может быть использован способ, который предполагает гидратацию цемента. С этой целью в бетон добавляют противоморозные вещества в небольших количествах. Температура при заливке смеси должна составлять не менее -15°С. Данные условия связаны с быстрым замерзанием воды и прекращением процесса гидратации, возобновление которого происходит только в весенний период. Применение данного метода способно приводить к процессу снижения качества бетонной конструкции.

Другое экстремальное условие связано с повышенным уровнем температуры окружающего воздуха. Данный случай позволяет увлажнять застывающий раствор. При этом после поливания раствора водой бетон должен быть укрыт специальной пленкой и слоем состава, который имеет битумную основу. Созревание бетона требует осуществления контроля над изменением объема смеси. Превышение в процентах не должно составлять 1% от первоначального уровня показателя.

Отсутствие усадки при этом является идеальным моментом, хотя на практике это не всегда становится возможным. При изменении объемов, которое имеет практическое значение, возможно применение специальных мер, далеко не всегда являющихся эффективными. Если времени на процесс высыхания бетона недостаточно, то на заливке могут появиться трещины, которые способны вызвать понижение прочности всей строительной конструкции.

Набор прочности

Чем больше прошло времени после заливки раствора, тем выше стали его свойства. При оптимальных условиях бетон набирает прочность на 100 % на 28-ой день. На 7-ой день этот показатель составляет от 60 до 80 %, на 3-ий – 30 %.

Рассчитать приблизительное значение можно по формуле: Rb(n) = марочная прочность*(lg(n)/lg(28)), где:

• n – количество дней;
• Rb(n) – прочность на день n;
• число n не должно быть меньше трех.

Оптимальной температурой является +15-20°C. Если она значительно ниже, то для ускорения процесса затвердения необходимо использовать специальные добавки или дополнительный обогрев оборудованием. Нагревать выше +90°C нельзя.

Поверхность должна быть всегда влажной: если она высохнет, то перестает набираться прочность. Также нельзя допускать замерзания. После полива или нагрева бетон снова начнет повышать свои прочностные характеристики на сжатие.

График, показывающий, сколько времени требуется для достижения максимального значения при определенных условиях:

Марка по прочности на сжатие

Класс бетона показывает, какую максимальную нагрузку в МПа он выдерживает. Обозначается буквой В и цифрами, например, В 30 означает, что куб со сторонами 15 см в 95% случаев способен выдержать давление 25 МПа. Также прочностные свойства на сжатие разделяют по маркам – М и цифрами после нее (М100, М200 и так далее). Эта величина измеряется в кг/см2. Диапазон значений марки по прочности – от 50 до 800. Чаще всего в строительстве применяются растворы от 100 и до 500.

Таблица на сжатие по классам в МПа:

Класс (число после буквы – это прочность в МПа)	Марка	Средняя прочность, кг/см2
В 5	М75	65
В 10	М150	131
В 15	М200	196
В 20	М250	262
В 30	М450	393
В 40	М550	524
В 50	М600	655

М50, М75, М100 подходят для строительства наименее нагружаемых конструкций. М150 обладает более высокими прочностными характеристиками на сжатие, поэтому может применяться для заливки бетонных стяжек пола и сооружения пешеходных дорог. М200 используется практически во всех типах строительных работ – фундаменты, площадки и так далее. М250 – то же самое, что и предыдущая марка, но еще выбирается для межэтажных перекрытий в зданиях с малым числом этажей.

М300 – для заливки монолитных оснований, изготовления плит перекрытий, лестниц и несущих стен. М350 – опорные балки, фундамент и плиты перекрытий для многоэтажных зданий. М400 – создание ЖБИ и зданий с повышенными нагрузками, М450 – плотины и метро. Марка меняется в зависимости от количества содержащегося в нем цемента: чем больше его, тем она выше.

Чтобы перевести марку в класс, используется следующая формула: В = М*0,787/10.

Принцип отвердевания бетонного раствора

Выясняя, сколько сохнет фундамент дома, важно понимать, что помимо обычного высыхания (испарения влаги) пол или иная конструкция из бетона в это время твердеет благодаря происходящим в смеси химическим процессам. Под воздействием воды компоненты смеси вступают в более тесный контакт, создаются идеальные условия для гидратации или минерализации смеси

В это время вяжущая составляющая преобразуется в гидраты кальция и объединяет все элементы состава, включая крупнофракционные (щебень, гравий и пр.) в единый монолит

Под воздействием воды компоненты смеси вступают в более тесный контакт, создаются идеальные условия для гидратации или минерализации смеси. В это время вяжущая составляющая преобразуется в гидраты кальция и объединяет все элементы состава, включая крупнофракционные (щебень, гравий и пр.) в единый монолит.

В отличие от обычного высыхания затвердевание бетона не может происходить быстрее, чем это необходимо по технологии, – ускоренная потеря влаги приведет к тому, что в контакт с водой и в реакцию вступят не все гранулы бетонной смеси, внутри фундамент, блок, пол дома или иной конструкции будут оставаться участки с низкой прочностью, сыпучие и способствующие скорому разрушению постройки в целом.

Сроки твердения бетона в зависимости от внешних факторов

Как упоминалось выше, продолжительность застывания бетонной массы увеличивается по мере снижения температуры окружающего воздуха. В идеале, бетон марки М300 набирает стопроцентную прочность на сжатие при +20 градусах через 28 суток, тогда как при среднесуточных показателях температуры в пределах +5 градусов прочность за четыре недели сможет достичь лишь 77 процентов. Рассматривая графики твердения бетонного камня, представляющие собой выгнутые линии, можно с уверенностью сказать, что в последнем случае срок набора проектной прочности увеличится вдвое по сравнению с предыдущим вариантом.

В определенных случаях пригрузка бетонных конструкций разрешается после 50-процентного отверждения монолита. Здесь зависимость прочности от температуры выглядит следующим образом:

• при +20 градусах должно пройти более 3 суток после заливки опалубки;
• при +10 градусах – не менее 5 суток;
• при +5 – 8 дней и более.

В жаркую погоду, когда столбик термометра поднимается выше 30 градусов, для набора 55-процентной прочности может понадобиться всего лишь 48 часов. Но при столь быстром застывании бетона нагружать конструкцию рекомендуется, все же, не раньше чем через 4-5 суток. В таком случае лучше будет перестраховаться, чем переделывать работу.

Твердение при высоких температурах.

В условиях повышенной температуры бетон затвердевает быстрее, особенно если процесс происходит в условиях повышенной влажности. При высоких температурах сложно защитить бетон от высыхания, потому нельзя нагревать его сильнее 85°. Пример исключения – обработка в автоклавах паром под высоким давлением на заводах.

Прочность бетона, который твердеет при разных температурах (скорость не имеет значения), приблизительно определяется по проектным показателям бетона R28 умножением на коэффициенты таблицы С. А. Миронова (см. таблицу). R28 затвердевает при нормальной температуре за 28 дней.

Что влияет на прочность

На показатель оказывают влияние следующие факторы:

• количество цемента;
• качество смешивания всех компонентов бетонного раствора;
• температура;
• активность цемента;
• влажность;
• пропорции цемента и воды;
• качество всех компонентов;
• плотность.

Также он зависит количества времени, которое прошло с момента заливки, и использовалось ли повторное вибрирование раствора. Наибольшее влияние оказывает активность цемента: чем она выше, тем больше получится прочность.

От количества цемента в смеси также зависит прочность. При повышенном содержании он позволяет увеличить ее. Если же использовать недостаточное количество цемента, то свойства конструкции заметно снижаются. Увеличивается этот показатель лишь до достижения определенного объема цемента. Если засыпать больше нормы, то бетон может стать слишком ползучим и дать сильную усадку.

В растворе не должно быть слишком много воды, так как это приводит к появлению в нем большого количества пор. От качества и свойств всех компонентов напрямую зависит прочность. Если для замешивания использовались мелкозернистые или глинистые наполнители, то она снизится. Поэтому рекомендуется подбирать компоненты с крупными фракциями, так как они значительно лучше скрепляются с цементом.

Способы определения прочности

По прочности на сжатие узнаются эксплуатационные характеристики сооружения и возможные на него нагрузки. Вычисляется этот показатель в лабораториях на специальном оборудовании. Используются контрольные образцы, сделанные из того же раствора, что и отстроенное сооружение.

Также вычисляют ее на территории строящегося объекта, узнать можно разрушаемым или неразрушаемым способами. В первом случае либо разрушается сделанная заранее контрольная проба в виде куба со сторонами 15 см, либо с помощью бура из конструкции берется образец в виде цилиндра. Бетон устанавливается в испытательный пресс, где на него оказывается постоянное и непрерывное давление. Его увеличивают до тех пор, пока проба не начнет разрушаться. Показатель, полученный во время критической нагрузки, применяется для определения прочности. Этот метод разрушения пробы является самым точным.

Для проверки бетона неразрушаемым способом используется специальное оборудование. В зависимости от типа приборов он делится на следующие:

• ультразвуковой;
• ударный;
• частичное разрушение.

При частичном разрушении на бетон оказывают механическое воздействие, из-за чего он частично повреждается. Провести проверку прочности в МПа этим методом можно несколькими способами:

• отрывом;
• скалыванием с отрывом;
• скалыванием.

В первом случае к бетону на клей крепится диск из металла, после чего его отрывают. То усилие, которое потребовалось для его отрыва, и используется для вычисления.

Метод скалывания – разрушение скользящим воздействием со стороны ребра всего сооружения. В момент разрушения регистрируется значение приложенного давления на конструкцию.

Второй способ – скалывание с отрывом – показывает наилучшую точность по сравнению с отрывом или скалыванием. Принцип действия: в бетоне закрепляются анкера, которые впоследствии отрываются от него.

Определение прочности бетона ударным методом возможно следующими путями:

• ударный импульс;
• отскок;
• пластическая деформация.

В первом случае фиксируется количество энергии, создаваемой в момент удара по плоскости. Во втором способе определяется величина отскока ударника. При вычислении методом пластической деформации используются приборы, на конце которых расположены штампы в виде шаров или дисков. Ими ударяют о бетон. По глубине вмятины вычисляются свойства поверхности.

Общие принципы расчета времени застывания

Точные вычисления сроков набора расчетной и максимальной прочности бетоном применяются при возведении ответственных объектов, призванных выдерживать значительные нагрузки, в условиях дефицита времени.

В большинстве случаев в частном, коммерческом и промышленном строительстве принято считать, что пол или фундамент дома должен достичь максимальной прочности через 28 дней. Это утверждение требует корректировки – за указанное время (4 недели) раствор приобретет прочность, достаточную для выдерживания номинальных нагрузок. Максимальное значение в некоторых случаях достигается через несколько месяцев.

При выполнении небольших бетонных конструкций дома, не испытывающих значительных нагрузок, допускается приступать к дальнейшим строительным работам через 5 суток после заливки раствора, когда он схватывается и по нему можно без опаски ходить, бетон на этом этапе выдерживает контакт с нетяжелыми предметами, незначительную нагрузку.

Время, сутки	Степень набора прочности, в % от расчетного значения
1-3	30 и менее
7-14	60-80
28	100

Расчетная прочность цемента различных марок

Цемент	Прочность, кгс/см²
М100	98,23
М150	130,97-163,71
М200	196,45
М250	261,93
М300	327,42-360,18
М400	392,9
М450	458,39
М500	523,87

При строительстве усиленных конструкций (мостов, переходов и пр.) кроме расчетного времени набора прочности применяют такое понятие, как контрольный срок застывания. Обычно он составляет 90 дней и по истечении этого периода бетон должен стать на 20% прочнее, чем через месяц после заливки.

Марки бетона по прочности и классу

Класс бетона	Rb , кгс/кв.см	Rb ,МПа	Ближайшая марка бетона
В3,5	46	4,6	М50
В5	65	6,5	М75
В7,5	98	9,8	М100
В10	131	13,1	М150
В12,5	164	16,4	М150
В15	196	19,6	М200
В20	262	26,2	М250
В25	327	32,7	М350
В30	393	39,3	М400
В35	458	45,8	М450
В40	524	52,4	М550
В45	589	58,9	М600
В50	655	65,5	М600
В55	720	72	М700
В60	786	78,6	М800

В зависимости от проекта строительства определяются необходимые класс и марка бетонной смеси. Если предварительного проекта нет, то в таком случае можно довериться мнению специалистов. Бывает такое, что строители не всегда разбираются в данном вопросе. В таком случае можно самостоятельно определить подходящий бетон.

Значения марки материала (м 50, м 100 и т.д) соответствуют среднему значению предельной прочности бетона на сжатие (кгс/см2). Для того чтоб проверить соответствие бетона заданным критериям проводят эксперимент: берут выдержанный проектный бетон и с помощью специально пресса сжимают отлитые пробные кубики из этой бетонной смеси.

Сейчас в строительстве в большинстве случаев используют такой показатель бетонной смеси, как ее класс. В общей сложности этот параметр аналогичен марке бетона, но имеет свои отличительные особенности. При определении марки материала используют среднее значение прочности, а при определении класса – берут этот критерий с гарантированной обеспеченностью

Вообще это не столь важно для обычного человека, поэтому не будем вдаваться в подробности. Главное знать, что во всей проектной документации указывается класс бетона

Согласно СТ СЭВ 1406 сегодня все требования к бетону указывают в классах. Правда не все соблюдают этот требование, поэтому большинство строительных организаций использует в своей деятельности марку бетона.

В первую очередь важно получить именно ту марку бетона, которая нужна именно для данного проекта. Есть возможность проверить заказ, но сразу сделать это не получиться

Для этого необходимо при разгрузке отлить парочку пробных форм размером 15х15х15 см. Для отлива можно использовать обычные доски. Перед заливкой смеси в форму, ящик следует обдать влагой, так как сухое дерево забирает влагу из бетона. Этот процесс оказывает негативное влияние на гидратацию цемента. Когда смесь залили в ящик, ее необходимо потыкать куском арматуры. Этот процесс напоминает толчение картофеля. Такая процедура необходима для того, чтоб исключить образование раковин и попадание воздуха. Для уплотнения смеси следует ударить молотком по бокам формы. Отлитые пробные формы следует хранить при температуре 200С и влажности воздуха 90%.
После того, как бетонная смесь в формах твердела 28 дней, ее можно отвезти в лабораторию для проведения эксперимента. Его результаты покажут или соответствует марка бетона на упаковке реальным его свойствам. Стоит отметить, что при твердении бетона существуют и промежуточные даты, по которым можно определить марку бетонной смеси (3,7 и 14 дней).

На какие моменты следует обратить внимание при формировании и хранении пробных форм:
• не нужно разбавлять бетонную смесь в автобетоносмесителе;
• пробы следует брать прямо с лотка бетоносмесителя;
• необходимо тщательно штыковать форму;
• хранить формы желательно в подвале или тени. Это собственно вся информация о пробных кубиках

Если у Вас нет взятых проб, то специалисты экспериментальных лабораторий могут непосредственно на месте определить марку бетона. С этой целью используется прибор, который называется склерометр. Он работает на основе ударного импульса. Можно использовать и ультразвуковые методы определения прочности бетонной смеси

Это собственно вся информация о пробных кубиках. Если у Вас нет взятых проб, то специалисты экспериментальных лабораторий могут непосредственно на месте определить марку бетона. С этой целью используется прибор, который называется склерометр. Он работает на основе ударного импульса. Можно использовать и ультразвуковые методы определения прочности бетонной смеси.

От чего зависит набор прочности

На процесс набора прочности влияет множество факторов. Однако основными можно считать:

• температуру;
• влажность;
• марку бетона;
• время.

Температура

Чем холоднее на улице, тем медленнее повышается прочность бетона. При отрицательных температурах процесс останавливается, так как замерзает вода, обеспечивающая гидратацию цемента. Как только температура воздуха повысится, набор прочности бетона продолжится. При снижении температуры может опять остановиться.

Потепление способствует ускорению процесса созревания бетона. При 40 °C марочное значение может быть достигнуто уже через неделю. Именно поэтому заливку бетона на приусадебном участке для сокращения сроков строительства лучше производить в жаркую погоду.

Зимой может потребоваться подогрев бетона, что выполнить собственными силами крайне проблематично: требуется специальное оборудование и знание технологии выполнения работ. Следует учесть, что нагрев раствора свыше 90 °C недопустим.

Чтобы понять, как температура оказывает влияние на процесс твердения, стоит изучить график набора прочности бетона. Кривые построены на основании информации, собранной для марки М400 при различных температурах. По графику можно определить, какой процент от марочного значения будет достигнут через определенное количество суток. Каждая кривая соответствует конкретной температуре. Первая линия 5°C, последняя – 50° С.

График позволяет определить срок распалубки монолитной конструкции. Опалубку можно снимать, как только прочность превысит 50% от своего марочного значения

Следует обратить внимание, что согласно графику, если температура воздуха ниже 10 °C, марочное значение не будет достигнуто даже через две недели. При таких погодных условиях уже стоит задуматься о подогреве заливаемого раствора

Время

Для определения нормативно-безопасного срока начала работ часто используется следующая таблица. В ней в зависимости от марки бетона и его среднесуточной температуры приведена информация о наборе прочности через определенное количество суток:

Марка бетона	Среднесуточная температура бетона в °C	Срок твердения в сутках
1	2	3	5	7	14	28
Прочность бетона на сжатие (процент от марочной)
М200–300, замешанный на портландцементе М 400–500	-3	3	6	8	12	15	20	25
5	12	18	28	35	50	65
+5	9	19	27	38	48	62	77
+10	12	25	37	50	58	72	85
+20	23	40	50	65	75	90	100
+30	35	55	65	80	90	100	–

Если нормативно-безопасный срок установлен на уровне приблизительно 50%, то безопасным сроком начала работ можно считать 72 – 80% от марочного значения.

Состав и характеристики цемента

Если сразу после заливки цемент способен набирать прочность благодаря своему тепловыделению, то после замерзания воды процесс неизменно остановится. Именно поэтому при выполнении работ в зимний и осенне-весенний период предпочтительно использовать смеси с противоморозными добавками.

Глиноземистый цемент после укладки способен выделить в семь раз больше тепла, чем обычный портландцемент. Именно поэтому приготовленная на его основе смесь набирает прочность даже при отрицательной температуре.

Марка также оказывает влияние на скорость процесса. Чем ниже марка, тем выше критическая прочность. Таблица наглядно отражает такую зависимость:

Марка бетона (по прочности на сжатие)	Критическая прочность (процент от марочной), минимум
для предварительно напряженных конструкций	70
М15 – 150	50
М200 – 300	40
М400 – 500	30

Влажность

Пониженная влажность негативно отражается на процессе. При полном отсутствии влаги гидратация цемента становится невозможной, и твердение практически останавливается.

При максимальной влажности и высокой температуре (70 – 90 °C) скорость нарастания прочности значительно повышается. В таком режиме осуществляется пропаривание состава в автоклавах паром высокого давления.

Нагрев до столь высоких температур при минимальной влажности неизбежно приведет к высыханию залитого раствора и снижению скорости набора. Чтобы этого не произошло, следует своевременно производить увлажнение. В таком случае в жаркую погоду прочность будет набрана в минимально возможные сроки.

Системы электрического подогрева бетона

Разработаны специальные трансформаторы и электроды для подогрева бетонной смеси. Их использование идеально подходит для заливки бетона в зимний период. Но эти системы очень дорогие и практически недоступны частным застройщикам. Возникают проблемы с доставкой, арендой и монтированием подобных установок. Кроме того, такой трансформатор будет потреблять не один десяток КВт в час, что сразу же отбрасывает идею электрообогрева бетона. Ведь в загородных поселках нет таких подстанций, которые могли бы питать подобную систему;

Если средняя температура на улице не опускается ниже -20С, то бетон можно накрыть обычной пленкой ПВХ. Такой подход не всегда помогает, но если других вариантов нет, то попробовать можно. Но здесь бывает такое, что во время укладки температура одна, а потом резко холодает и пленка уже не спасет. Стоит знать, что гидратация проходит с выделением тепла, которое необходимо беречь. В таком случае можно применить дизельную или газовую пушку для того, чтоб закачивать теплый воздух под пленку. Не стоит забывать о том, насколько важны первые жизненные дни бетона.

Применение различных марок бетона

Бетон М-100 (В 7.5)

Главное назначение этой марки бетона состоит в подготовительных работах перед началом заливки цельных плит и фундаментов. В этом случае идет речь о бетонной подготовке. На подушку из песка укладывают тонкий слой бетонной смеси марки м 100 (В 7.5). После того, как бетон засыхает, проводят работы с арматурой.

Бетон М-150 (В 12.5)

Эту марку бетона также используют в подготовительных работах перед заливкой цельных плит и фундаментов. Кроме того, его используют для изготовления полов фундаментов, стяжек, бетонировании дорожек.

Бетон М-200 (В 15)

Эта марка чаще всего используется при изготовлении стяжек полов, отмосток, фундаментов, дорожек. Бетон М-200 (В 15) – один из самых востребованных в строительстве. У этой марки прочность дает возможность решать многие строительные задачи: изготовление плит и свайных фундаментов, лент, бетонных лестниц, площадок, дорожек, подпорных лестниц. Заводы, которые специализируются на изготовлении ЖБИ и ЖБК используют эту марку бетона для производства фундаментных блоков и дорожных плит.

Бетон М-250 (В 20)

Из этой марки бетона изготавливают монолитные фундаменты (плитные, ленточные, свайно-ростверковые), площадки, бетонные отмостки, дорожки, заборы, подпорные стены, лестницы, малонагруженные плиты.

Бетон М-300 (В 22.5)

Из этой марки бетона изготавливают монолитные фундаменты (плитные, ленточные, свайно-ростверковые), площадки, бетонные отмостки, дорожки, заборы, подпорные стены, лестницы.

Бетон М-350 (В 25)

Главное предназначение этой марки бетона заключается в изготовлении монолитных фундаментов, свайно-ростверковых ЖБК, ригелей, плит перекрытий, балок, колонн, чаш бассейнов, монолитных стен и других конструкций повышенной ответственности. Эту марку бетона чаще других используют при изготовлении ЖБИ. Из бетона М-350 (В 25) делают аэродромные плиты ПАГ, которые предназначены для эксплуатации при экстремальных нагрузках. Из этой марки бетона также делают многопустотные плиты для перекрытий.

Бетон М-400 (В 30)

Из этой марки бетона чаще всего изготавливают несущие конструкции для мостов, банковские хранилища, гидротехнические сооружения, специализированные ЖБИ и ЖБК, ригелей, колонны, балки, чаши для бассейнов и конструкции со специальными требованиями. Эту марку бетона используют очень редко. Использование бетона М-400 (В 30) строго регламентировано. Это связано с тем, что дальнейшая эксплуатация конструкций из него имеет повышенное значение.

Бетон М-450 (В 35)

Из этой марки бетона чаще всего изготавливают несущие конструкции для мостов, банковские хранилища, гидротехнические сооружения, специализированные ЖБИ и ЖБК, ригелей, колонны, балки, чаши для бассейнов, конструкции метрополитена, дамбы, плотины и другие ответственные конструкции.

Твердение бетона: график, условия, таблица, фото

Набор прочности бетона – график зависимости от температуры

Показатель прочности — основная характеристика бетона как конструкционного материала. Одним из его свойств является набор прочности бетона со временем. Только после полного затвердевания можно сделать оценку качества, поскольку показатель достигает максимальных значений.

Как бетон набирает прочность?

После укладки в смеси начинают происходить физико-химические процессы по превращению его в прочную основу для строительной конструкции. Как только под их влиянием вода и цемент вступают во взаимодействие, раствор постепенно теряет свою подвижность и изменяет свойства.

Формирование новой структуры происходит в течение определенного времени. Вызревание бетонного камня предполагает прохождение раствором двух стадий: начальной — схватывания, и завершающей — затвердевания.

Их прохождение дает возможность получить прочностные свойства соответствующие бетону определенного класса и марки.

Стадия схватывания

Во время транспортировки к месту бетонирования в автобетоносмесителе смесь остается подвижной благодаря постоянному перемешиванию и тиксотропным ее свойствам.

Прекращение механического воздействия на раствор после заливки увеличивает его вязкость, и он начинает схватываться.

Все выявленные дефекты нужно устранять в начале первой стадии вызревания бетонного камня, она начинается сразу после заливки и длится недолго.

Время схватывания зависит от температуры воздуха окружающей среды. Постоянная температура +20°С считается идеальным условием для первой стадии застывания раствора, позволяющим ему схватиться за 3 часа. При изменении этого условия длительность схватывания может уменьшиться или увеличиться. Дольше всего эта стадия длится при температурных значениях окружающего воздуха близких к 0 градусов.

Стадия твердения

После окончательного схватывания раствора начинается стадия твердения. На начальном этапе заполнитель, скрепленный кристаллизованными частицами цемента, не обеспечивает требуемую прочность. Но с началом реакции гидратации, твердение становится наиболее динамичным.

Бетонная основа за 7 суток становится намного прочнее. За этот небольшой отрезок времени бетон набирает 70 процентов прочности. После происходит замедление этого процесса и еще 25% твердости набираются на протяжении трех недель.

Полное затвердевание происходит через несколько лет.

Сколько бетон набирает прочность?

Если марка раствора после заливки определяется через 28 дней, то это и есть ответ на интересующий многих вопрос, за сколько бетон набирает твердость. Но не стоит забывать о некоторых особенностях набора прочности бетона в зависимости от температуры:

• При низких температурах воздуха значения прочности растут медленнее;
• При нулевой отметке вовсе не твердеет, поскольку гидратация цемента из-за замерзшей воды становится невозможной, потепление активизирует набор твердости бетонной основы;
• Влажная среда помогает бетонному основанию становиться прочнее;
• При пониженной влажности набор замедляется и даже может прекратиться, из-за нехватки воды, которая нужна для гидратации цемента.

Зависимость времени набора прочности бетонным основанием от температуры

По приведенным в таблице данным видно, что временной показатель затвердевания бетонной основы зависит от марки и температурных условий.

Нужно иметь в виду, что скорость затвердевания раствора – величина непостоянная. На графике хорошо видно, что набранная скорость в первую пятидневку затем начинает постепенно уменьшаться.

Временной интервал, в котором происходит ускоренное твердение раствора, принято называть периодом выдерживания.

В это время важно обеспечить залитому раствору необходимые температурные и влажностные условия.

Хотя график набора прочности бетона составлен на месяц, данный процесс выходит за рамки этого временного периода (СП 63.13330.2012). Для окончательного затвердевания конструкции могут потребоваться годы.

От чего зависит набор прочности?

Если созданы благоприятные условия, то бетонное основание затвердевает за 28 дней. Но под влиянием некоторых факторов время набора прочности бетона может увеличиваться или наоборот сокращаться. Срок затвердевания бетонного камня зависит от:

• Постоянства температурных показателей во время вызревания бетона;
• Уровня влажности в месте бетонирования;
• Возможных атмосферных осадков и их интенсивность;
• Марки цемента;
• Времени выполнения заливки.

Температура

Если говорить о влиянии температуры окружающей среды на набор прочности бетона, то здесь действует следующее правило: чем холоднее в месте бетонирования, тем больше времени займет затвердевание бетонного основания.

При отрицательной температуре процесс останавливается, из-за чего время окончательного затвердевания увеличивается.

Поэтому на севере, где вызревание бетонного камня проходит в условиях низких температур, процесс может длиться годами.

Такой большой срок обусловлен тем, что вода, необходимая для гидратации цемента не может испаряться, поскольку постоянно замерзает. Но при наступлении тепла и повышении температуры воздуха до положительных значений, процесс затвердевания бетонной конструкции возобновляется.

Время

При определении сроков проведения работ по бетонированию основания строительной конструкции пользуются таблицей набора твердости. В ней приведены показатели прочности, которых достигает бетонный камень через определенный отрезок времени после заливки при разных температурных значениях.

Влажность

Понижение влажности окружающего воздуха в месте бетонирования отрицательно сказывается на процессе твердения бетонного камня. В сухом воздухе испарение влаги из раствора происходит намного быстрее, поэтому скорость набора необходимой прочности бетона достаточно высокая. Но ускоренная гидратация цемента недостаточно скрепляет компоненты, и бетонная основа получается непрочной.

Летом время застывания заливки зависит от влажности основы. При максимальной влажности повышается скорость нарастания твердости.

Цемент и добавки

Использование при замесе раствора портландцемента разных марок приводит к изменению времени его твердения. Поскольку, чем выше марка цемента, тем меньше дней требуется бетону, чтобы набрать марочную прочность. Существенное влияние на скорость застывания смеси оказывает ее состав и характеристики исходных материалов.

При выполнении работ в зимний период в раствор добавляют противоморозные смеси. Поскольку сразу после заливки он сможет немного затвердеть благодаря тепловыделению, а вот после замерзания воды процесс прекращается.

Летом наоборот лучше замедлить испарение влаги, чтобы защитить конструкцию от преждевременного пересыхания. Это несложно сделать с помощью специальных добавок, которые также улучшат прочностные показатели бетона.

Для быстрого нарастания твердости бетонного камня и получения качественной конструкции нужно обеспечить надлежащий уход. Причем начинать ухаживать следует сразу после заливки, и продолжать до момента снятия опалубки. Полная нагрузка бетонной конструкции возможна только после получения бетоном расчетной прочности.

Источник: https://betonpro100.ru/harakteristiki-i-svojstva/nabor-prochnosti-betona

От чего зависит и как быстро происходит набор прочности бетона

Изготовление различных конструкций предполагает заливку бетона, главной характеристикой которого является прочность на сжатие. При этом нагружать конкретный элемент нельзя, пока не завершится набор прочности бетона. Данный процесс зависит от ряда факторов, к которым относятся не только внешние условия, но и состав самой смеси.

Для достижения марочного значения, как правило, требуется четыре недели (28 дней). Чтобы будущая конструкция прослужила достаточно долго, необходимо ясно представлять, как осуществляется сам процесс, и сколько времени требуется для его завершения. Процесс включает две стадии. На первой происходит схватывание бетона. На второй он твердеет и набирает прочность.

Стадия схватывания

Схватывание происходит в течение первых суток с момента его приготовления. Сколько времени потребуется для завершения первой стадии напрямую зависит от температуры окружающей среды.

Теплая погода

В летний период, когда температура 20 °C и выше, на схватывание может потребоваться около часа. Процесс начнется приблизительно через два часа после приготовления смеси и завершится, следовательно, через три.

Прохладное время года

При похолодании время начала и завершения стадии сдвигается. Для схватывания требуется больше суток. При нулевой температуре процесс начинается, как правило, только через 6 – 10 часов после приготовления раствора и может длиться до 20 часов после заливки. В жаркую погоду время, наоборот, уменьшается. Иногда для схватывания достаточно 10 минут.

Уменьшение вязкости раствора

На первой стадии приготовленная смесь остается подвижной. В этот период еще можно оказать механическое воздействие, придав изготавливаемой конструкции требуемую форму.

Однако следует учесть, что ряд процессов вызывает необратимые изменения в смеси, что негативно отражается на качестве затвердевшего бетона. Особенно быстро «сваривание» происходит в летний период.

Стадия твердения

После схватывания бетон начинает твердеть. Для завершения процесса и окончательного набора прочности может потребоваться несколько лет. Марку бетона можно будет определить через четыре недели.

Стоит учесть, что прочность бетон набирает с различной скоростью. Наиболее интенсивно процесс протекает в первую неделю после заливки бетона. Уже в первые трое суток данный показатель в нормальных условиях составляет около 30% от марочного значения, определяемого через 28 дней после заливки.

В течение первых 7 – 14 суток раствор набирает до 70 % от указанного значения, а через три месяца на 20 % превышает его. После этого процесс замедляется, но не прекращается.

Через три года показатель может вдвое превысить значение, полученное через 28 дней после заливки. Специальная справочная таблица позволяет узнать, какой процент от марочного значения наберет состав при конкретной температуре через определенное количество дней.

От чего зависит набор прочности?

На процесс набора прочности влияет множество факторов. Однако основными можно считать:

• температуру;
• влажность;
• марку бетона;
• время.

Температура

Чем холоднее на улице, тем медленнее повышается прочность бетона. При отрицательных температурах процесс останавливается, так как замерзает вода, обеспечивающая гидратацию цемента. Как только температура воздуха повысится, набор прочности бетона продолжится. При снижении температуры может опять остановиться.

Потепление способствует ускорению процесса созревания бетона. При 40 °C марочное значение может быть достигнуто уже через неделю. Именно поэтому заливку бетона на приусадебном участке для сокращения сроков строительства лучше производить в жаркую погоду.

Зимой может потребоваться подогрев бетона, что выполнить собственными силами крайне проблематично: требуется специальное оборудование и знание технологии выполнения работ. Следует учесть, что нагрев раствора свыше 90 °C недопустим.

Чтобы понять, как температура оказывает влияние на процесс твердения, стоит изучить график набора прочности бетона.

Кривые построены на основании информации, собранной для марки М400 при различных температурах.

По графику можно определить, какой процент от марочного значения будет достигнут через определенное количество суток. Каждая кривая соответствует конкретной температуре. Первая линия 5°C, последняя – 50° С.

График позволяет определить срок распалубки монолитной конструкции. Опалубку можно снимать, как только прочность превысит 50% от своего марочного значения. Следует обратить внимание, что согласно графику, если температура воздуха ниже 10 °C, марочное значение не будет достигнуто даже через две недели. При таких погодных условиях уже стоит задуматься о подогреве заливаемого раствора.

Время

Для определения нормативно-безопасного срока начала работ часто используется следующая таблица. В ней в зависимости от марки бетона и его среднесуточной температуры приведена информация о наборе прочности через определенное количество суток:

Марка бетона	Среднесуточная температура бетона в °C	Срок твердения в сутках
1	2	3	5	7	14	28
Прочность бетона на сжатие (процент от марочной)
М200–300, замешанный на портландцементе М 400–500	-3	3	6	8	12	15	20	25
	5	12	18	28	35	50	65
+5	9	19	27	38	48	62	77
+10	12	25	37	50	58	72	85
+20	23	40	50	65	75	90	100
+30	35	55	65	80	90	100	–

Если нормативно-безопасный срок установлен на уровне приблизительно 50%, то безопасным сроком начала работ можно считать 72 – 80% от марочного значения.

В зависимости от времени выдержки искомое значение можно определить по следующей формуле:

Состав и характеристики цемента

Если сразу после заливки цемент способен набирать прочность благодаря своему тепловыделению, то после замерзания воды процесс неизменно остановится. Именно поэтому при выполнении работ в зимний и осенне-весенний период предпочтительно использовать смеси с противоморозными добавками.

Глиноземистый цемент после укладки способен выделить в семь раз больше тепла, чем обычный портландцемент. Именно поэтому приготовленная на его основе смесь набирает прочность даже при отрицательной температуре.

Марка также оказывает влияние на скорость процесса. Чем ниже марка, тем выше критическая прочность. Таблица наглядно отражает такую зависимость:

Марка бетона (по прочности на сжатие)	Критическая прочность (процент от марочной), минимум
для предварительно напряженных конструкций	70
М15 – 150	50
М200 – 300	40
М400 – 500	30

Влажность

Пониженная влажность негативно отражается на процессе. При полном отсутствии влаги гидратация цемента становится невозможной, и твердение практически останавливается.

При максимальной влажности и высокой температуре (70 – 90 °C) скорость нарастания прочности значительно повышается. В таком режиме осуществляется пропаривание состава в автоклавах паром высокого давления.

Нагрев до столь высоких температур при минимальной влажности неизбежно приведет к высыханию залитого раствора и снижению скорости набора. Чтобы этого не произошло, следует своевременно производить увлажнение. В таком случае в жаркую погоду прочность будет набрана в минимально возможные сроки.

Источник: http://tehno-beton.ru/beton/vidy/nabor-prochnosti-grafik.html

гидратация цемента, схватывание бетона, твердение бетона, гидратация

Многие знают, что цемент при взаимодействии с водой твердеет и превращается в так называемый цементный камень.

Однако, немногие знают суть этого процесса: как твердеет, почему твердеет, что нам даёт осознание происходящей реакции и каким образом мы можем на неё воздействовать.

На сегодняшний момент понимание всех стадий гидратации позволяет учёным изобретать новые добавки в бетон или цемент, так или иначе воздействующие на процессы, происходящие в период схватывания цемента и твердения бетонной или ЖБИ конструкции.

Заводы выпускающие ЖБИ или товарный бетон могут пользоваться этими добавками с огромной пользой для себя.

Это и экономия электроэнергии и газа за счёт сокращения сроков пропаривания ЖБИ изделий, и снижение трудозатрат на вибрирование, и скорость оборачивания формоснастки или опалубки, и экономия цемента, и улучшение качественных характеристик товарного бетона и изделий ЖБИ.

Всё это возможно за счёт применения специальных добавок для бетона или цемента. Перечень используемых на сегодняшний день добавок довольно велик, поэтому ему посвящён отдельный раздел добавки в бетон.

Вообще, в процессе набора прочности бетона присутствуют две основные стадии:

• схватывание бетона довольно короткая стадия, происходящая в первые сутки жизни бетона. Время схватывания бетона или цементного раствора существенно зависит от температуры окружающего воздуха. При классической расчётной температуре 20 градусов начало схватывания цемента происходит примерно через 2 часа после затворения цементного раствора, а конец схватывания наступает примерно через три часа. То есть – процесс схватывания занимает всего 1 час. Однако, при температуре 0 градусов этот период растягивается до 15-20 часов. Чего говорить, если само начало схватывания цемента при 0 градусов начинается лишь спустя 6-10 часов после затворения бетонной смеси. При высоких температурах, например при пропаривании ЖБИ в специальных камерах мы ускоряем период схватывания бетона до 10-20 минут!В течение периода схватывания бетон или цементный раствор остаются подвижными, на них ещё можно воздействовать. Тут действует механизм тиксотропии. Пока Вы “шевелите” несхватившийся до конца бетон, он не переходит в стадию твердения, и процесс схватывания цемента растягивается. Именно поэтому доставка бетона на бетоносмесителях, сопровождающаяся постоянным перемешиванием бетонной смеси, способна сохранить её основные свойства. При желании прочтите подробности про основные свойства и состав бетона.Из личного опыта могу вспомнить экстраординарные случаи, когда наши миксера с бетоном стояли и “молотили” на объекте по 10-12 часов, в ожидании разгрузки. Бетон в такой ситуации не твердеет, но происходят некие необратимые процессы, существенно снижающие его качества в дальнейшем. Мы называем это свариванием бетона. Особенно критичны такие мероприятия летом в жару. Вспомните сокращённые сроки схватывания цемента при высокой температуре, о которых мы говорили выше. Менеджеры и диспетчера Компании BESTO стараются избегать подобных казусов, но иногда происходят непредвиденные ситуации, в основном связанные с обрушением некачественной опалубки. Бетон разливается, все бегают, пытаясь его собрать, восстанавливают опалубку, а время идёт, а ещё не разгрузившиеся бетоносмесители с бетоном стоят и молотят. Хорошо, если есть куда переадресовать, а если нет? Одним словом – беда.
• твердение бетона это процесс наступает сразу после окончания схватывания цемента. Представьте, что мы при помощи бетононасоса наконец-то уложили бетон в опалубку, он благополучно схватился, и тут собственно и начинается процесс твердения бетона. Вообще, твердение бетона и набор прочности ЖБИ идёт не месяц, и не два, а годы. 28 суточный срок регламентирован лишь для того, чтобы гарантировать определённую марку бетона на тот или иной период. График набора прочности бетона или ЖБИ нелинеен и в первые дни и недели процесс происходит наиболее динамично. Почему же так? А вот как раз давайте разберёмся. Пришла пора поговорить про процесс гидратации цемента.

Минералогический состав и гидратация цемента

Мы не будем здесь разбирать сами стадии получения портландцемента, для этого есть специальный раздел, описывающий производство цемента более подробно.

Нас интересует лишь состав цемента и его основные компоненты, вступающие в реакцию с водой при затворении цементного раствора или бетона. Итак.

В качестве основы портландцемента рассматриваются четыре минерала, полученные в результате всех стадий производства цемента:

• C3S трёхкальциевый силикат
• C2S двухкальциевый силикат
• C3A трёхкальциевый алюминат
• C4AF четырёхкальциевый алюмоферит

Поведение каждого из них на разных стадиях схватывания бетона и его твердения, существенно отличается. Одни минералы вступают в реакцию с водой затворения сразу, другие немного погодя, а третьи – вообще не понятно зачем здесь “ошиваются”. Давайте рассмотрим всех по порядку:

C3S трёхкальциевый силикат 3CaO x SiO2 минерал участвующий в процессе нарастания прочности цемента в течение всего времени. Без сомнения, он является главным звеном, хотя, в период первых суток жизни бетона у трёхкальциевого силиката есть серьёзный более шустрый соперник C3A, о котором мы упомянем позже.

Процесс гидратации цемента является изотермическим, то есть – химическая реакция сопровождающаяся выделением тепла.

Именно C3S “греет” раствор цемента при затворении, прекращает греть в период с начала затворения до момента начала схватывания, затем выброс тепла в течение всего периода схватывания и дальше происходит постепенное снижение температуры.

Трёхкальциевый силикат и его вклад в набор прочности бетона наиболее значим лишь в первый месяц жизни бетонной или ЖБИ конструкции. Это те самые 28 дней нормального твердения. Далее, его влияние на набор прочности цемента ощутимо уменьшается.

C2S двухкальциевый силикат 2CaO x Si02 начинает активно действовать лишь спустя месяц после затворения цемента в бетонной смеси, как будто принимая смену у своего трехкальциевого брата-силиката.

В течение первого месяца жизни бетона или ЖБИ он в общем-то валяет дурака и ждёт своего часа. Это период безделья и расслабухи можно существенно сократить за счёт применения специальных добавок в цемент.

Зато, его действие длится годами, в течении всего периода нарастания прочности железобетона, ЖБИ или бетона.

C3A трёхкальциевый алюминат 3CaO x Al2O3 наиболее активный из перечисленных. Он начинает кипучую деятельность с самого начала процесса схватывания.

Именно ему мы обязаны за набор прочности, в течение первых дней жизни бетона или железобетона. В дальнейшем его роль в твердении и наборе прочности минимальна, но в скорости ему нет равных.

Марафонцем его не назовёшь, а вот спринтером, пожалуй – да.

C4AF четрыёхкальциевый алюмоферит 4CaO x Al2O3 x Fe2O3 это как раз тот самый, который – “непонятно зачем вообще здесь ошивается”. Его роль в наборе прочности и твердении минимальна. Незначительное воздействие на набор прочности отмечается лишь на самых поздних сроках твердения.

Все перечисленные компоненты при затворении водой вступают в химическую реакцию, благодаря которой происходит нарастание, сцепление и осаждение кристаллов гидратированных соединений. По сути, гидратацию можно назвать и кристаллизацией. Так наверное понятней.

Благодаря стараниям учёных и научным разработкам многочисленных испытательных лабораторий и НИИ стало возможным прогнозируемое и регулируемое воздействие на процесс гидратации цемента, влияние на начало и конец схватывания, регулируемая подвижность бетона, его прочность, коррозионная стойкость и так далее. В основном это делается за счёт применения специальных добавок в бетон. Спектр доступных методов воздействия на процесс схватывания цемента и дальнейшего набора прочности бетона или ЖБИ довольно широк и более подробно он описан в разделе добавки для бетона.

Компания БЭСТО поставляет товарный бетон и раствор, изготовленные с применением самых современных добавок, позволяющих получать бетонные смеси и цементные растворы с улучшенными показателями по морозостойкости, водонепроницаемости, подвижности и т.д. Современное дозирующее и бетоносмесительное оборудование помогает добиться наилучших результатов по однородности состава бетонной смеси или цементного раствора.

Надеюсь, что не загидратировал Вам мозги своими силикатами и алюминатами. С трёхкальциевым приветом, Эдуард Минаев.

Источник: https://www.avtobeton.ru/cement_tverdenie_betona.html

Оптимальные режимы твердения бетонов – Специальные виды работ в строительстве

Ускоренное твердение бетонов, практикуемое в заводских условиях при изготовлении сборных железобетонных элементов зданий и соружений, в значительной мере определяет структуру и долговечность бетона.

Нарушение режимов тепловой обработки, а также недостаточно надежная работа тепловых установок, в которых нагреваются железобетонные изделия, приводит к снижению прочности бетона и образованию более рыхлой структуры.

Интенсивный подъем температуры вызывает расширение свободной воды и вовлеченного воздуха, который вызывает избыточное давление раньше, чем образуется достаточно прочная структура бетона, способная противостоять этому давлению.

Создание значительных температурных градиентов в бетоне, кроме деформаций структуры, вызывает миграцию влаги в направлении теплового потока, которая способствует формированию направленной сквозной пористости.

Предварительная выдержка бетона до созревания структуры бетона, которая может быть оценена прочностью при сжатии бетонного образца, делает бетон, подвергаемый тепловой обработке, менее чувствительным к скорости подъема температуры. Предварительный подогрев бетонной смеси, ступенчатые режимы подъема температуры, повторное вибрирование – все это дает возможность в значительной мере улучшить структуру бетона.

Повторное уплотнение бетона вибрацией в процессе тепловой обработки позволило повысить прочность образцов по сравнению с контрольными режимами тепловой обработки на 30-34%. При этом совершенно отсутствовало седиментационное ослабление бетона под арматурой.

Определяющая роль воды и вовлеченного воздуха в деструктивных процессах, возникающих при интенсивном нагреве бетона, свидетельствует о неблагоприятном влиянии высоких водоцементных отношений, а также вовлеченного воздуха на сокращение режимов тепловой обработки.

Снижение скорости подъёма температуры позволяет обеспечить в некоторой мере опережение роста прочности структуры по сравнению с ростом избыточного давления вовлеченного воздуха.

Медленный подъем температуры способствует также некоторой релаксации избыточного давления за счет его перераспределения в структуре бетона. Выбор соответствующих режимов тепловой обработки позволяет обеспечить более плотную структуру и прочность цементного камня.

Продолжительность тепловой обработки также существенно сказывается на плотности бетона. Наиболее высокая плотность бетона, приготовленного на портландцементе, достигается после 6 ч тепловой обработки. На пуццолановом цементе – после 8 ч.

Коэффициент использования активности цемента в пропаренных бетонах с В/Ц = 0,4 в 28-дневном возрасте составляет 1,4 против 1,2 в бетонах нормального твердения.

Из этого следует, что последующее нарастание прочности в условиях нормального твердения дает возможность получить после 28 дней твердения прочность, равную 111-127%. и через 90 дней 120-123% относительно бетона, твердевшего без пропаривания.

Исследования морозостойкости пропаренных бетонов показали, что прогрев образцов в пропарочной камере при изотермической температуре 80° С по режиму 8+10+4 дает равноценный результат, получаемый при выдерживании образцов в нормальных условиях твердения.

Особенно неблагоприятно отражается на качестве тепловой обработки сокращение времени подъема температуры до температуры изотермической выдержки .

Источник: http://svaika.ru/optimalnie-rezhimi-tverdeniya-betonov

График набора прочности бетона в зависимости от температуры

Одним из основных качеств бетона считается прочность. Так как этот материал сильнее всего сопротивляется сжатию, конструкции проектируют с таким условием, чтобы он снимал эту нагрузку.

Гораздо реже учитывают его сопротивление растяжению. Все строительные работы проводятся при обязательном соблюдении специалистами графика набора прочности бетона.

Если потребуется, они вносят коррективы в этот процесс.

Этапы твердения раствора

Уже довольно давно при строительстве любых объектов стали применять этот материал. Причем его применяют на любых стадиях этого процесса начиная с фундамента и заканчивая плитами перекрытия. Удобен этот материал тем, что способен в жидком состоянии принимать форму опалубки и, по мере его застывания, получается требуемая конструкция.

При этом необходимо знать промежуток времени, за сколько бетон набирает прочность. Обычно полная готовность бетона достигается через 28 суток. Обязательно все работы проводят согласно требованиям строительных норм и правил (СНиП). В этом документе полностью описано как работать с этим материалом в любое время года, чтобы объекты прослужили затем в течение 50—100 лет.

Причем при современном строительстве постоянно появляются новые технологии и конструктивные решения, позволяющие продлить этот срок. Но до сих пор процессу набора прочности уделяют большое внимание и следят за проведением каждого этапа, в которые входят:

1. Застывание — начинается с первых минут, после залития бетонной смеси, которое производят с помощью автобетоносмесителя. В начальный период прямую зависимость имеет время набора прочности бетона от температуры. Чем температура выше, тем быстрее схватывается раствор. Например, при 20° C этот процесс протекает в течение часа, летом на открытом солнце — от 15 до 30 минут, а при 0° C — до 20 часов.
2. Твердение — важный этап, при котором материал набирает до 70% расчетного значения прочности. Длительность этого процесса зависит от марки материала и протекает от 7 до 14 дней.

Факторы, влияющие на прочность

Практически все работы с раствором проводятся на открытом воздухе как летом, так и зимой. Погодные условия и температура воздуха оказывает непосредственное влияние на время застывания бетона. Таким образом, на набор прочности влияют следующие факторы:

• температура;
• влажность;
• класс материала;
• время.

Чем ниже температура на улице, тем медленнее и дольше будет происходить процесс затвердения. Зимой, в естественных условиях, эта процедура полностью останавливается, так как вода не испаряется, а замерзает. При повышении температуры застывание раствора опять продолжится. Чтобы это лучше понять, стоит обратиться к графику твердения бетона В25 или В30.

При этом они не дают воде быстро замерзать и позволяют качественно провести заливку бетонной смеси. При более низких температурах сразу после заливки раствора обеспечивают его прогрев.

Обычно для этого используют электрический ток или тепловые обогреватели.

В первом случае с помощью проводов по контурам производят подключение непосредственно арматуры в опалубке или через электроды, погруженные в раствор.

Причем контуры не должны касаться друг друга, иначе будет короткое замыкание. Все подключение ведется через специальный масляный трансформатор для прогрева бетона.

Во втором случае место бетонирования накрывают шатром и подключают несколько воздушных обогревателей. Большую роль играет повышенная влажность воздуха.

Если ее показатели достигают 70—90%, то прочность раствора значительно увеличивается.

Методы ускорения застывания бетона

Очень часто в процессе строительства необходимо ускорить процесс набора прочности бетона. Так, при заливке монолитных конструкций и ограничении сроков строительных работ применяют смеси на основе сернокислых, углекислых и аммонийных солей, хлоридов и нитратов кальция.

Применение этих добавок позволяет сократить длительность застывания бетона в 2 раза. Стоит заметить, что такие работы проводят в летний период и антиморозные добавки здесь не подойдут. В сильно жаркую и сухую погоду проводят увлажнение залитого раствора, так как очень быстро испаряется вода и происходит нарушение графика набора прочности материала.

Источник: https://TvoiDvor.com/beton/grafik-nabora-prochnosti-betona-v-zavisimosti-ot-temperaturyi/

График набора прочности бетона (СНИП)

Содержание

1. Этапы твердения раствора
2. Что влияет на набор максимальной прочности
3. Ускорение набора прочности

Ключевой этап проведения ремонтно-строительных работ – сушка бетона. Залитый состав отвердевает и набирает прочность несколько недель. Процесс проходит под наблюдением инженеров и требует постоянного контроля.

Специалисты обеспечивают выполнение нормативов и при необходимости вносят коррективы в график. Материал чувствителен к температурным колебаниям и имеет «коэффициент сезонности» – зимой бетонные работы проводят с использованием систем обогрева. Чтобы определить, сколько сохнет бетон, учитывают различные факторы.

Этапы твердения раствора

Бетонные работы – часть любого строительства, от дачно-коттеджного до промышленного и специального. Материал применяют на различных стадиях возведения объектов, для заливки фундамента и несущих конструкций, устройства перекрытий.

Строители успешно используют свойство цементно-песчаной смеси с добавлением щебня – способность принимать форму опалубки. Ценят прочность и долговечность материала, время высыхания которого составляет порядка 28 дней.

В зависимости от условий эксплуатации и качества состава расчетный срок службы объектов достигает 250 лет, а в среднем оценивается в 50-100. Для современного строительства это солидный период – технологии постоянно совершенствуются, появляются новые материалы и конструктивные решения.

Набору прочности по-прежнему уделяют особое внимание и контролируют каждый этап:

1. Застывание. Происходит в первые часы «жизни» состава. К месту работ раствор доставляют в бетономешалке или подготавливают на месте для максимального сохранения необходимых свойств. Время застывания летом при температуре выше 20°С – около часа, в жару – 15-30 минут. При «ноле» – начинается через 6-10 часов после приготовления смеси и растягивается до 20 часов с момента заливки;
2. Твердение. Основной этап занимает 7-14 дней. За этот период конструкция набирает до 70% расчетного значения, которое зависит от марки бетона;
3. Контрольное значение по ГОСТ 18105-86. Стандартное время набора прочности – 28 дней. Специалисты сравнивают полученный результат с нормативами специальной таблицы.

Имеется прямая зависимость между затвердением раствора в различных условиях и достижением максимального значения.

Что влияет на набор максимальной прочности

Абсолютное большинство бетонных работ выполняют на открытом воздухе. Погодные условия и температурный график – ключевые параметры, которые определяют, сколько застывает раствор.

В теплое время года созревание смеси и постепенное отвердение происходит естественным образом. Процесс зависит от физико-химических свойств состава и имеет небольшие отличия, связанные с маркой бетона.

В осенне-зимний период набор прочности обеспечивают двумя способами:

• Противоморозные добавки. Используют для сохранения свойств приготовленного раствора. Специальные вещества не допускают замерзание воды и потерю качества, облегчают заливку конструкции, выравнивание поверхности;
• Электропрогрев. Выполняется несколькими методами с общей сутью – обеспечение равномерного прогрева толщи бетона в течение периода, необходимого для набора прочности.

При низких температурах применяют провода ПНСВ или «вживляют» в материал электроды, после чего подключают напряжение. Реже используют в качестве нагревательного элемента саму опалубку, покрывают поверхность специальными матами.

Работы требуют соблюдения правил электробезопасности и выполняются по СНиП 3.03.01-87. Если минимальная температура достигает 0°С, а средняя за сутки не превышает 5°С, бетонирование изначально планируют с прогревом залитой конструкции. При необходимости в раствор включают ПМД.

Ускорение набора прочности

Бетонные составы классифицируют в зависимости от показателя прочности на сжатие. Легкие растворы используют для вспомогательных работ или конструкций, которые не испытывают нагрузку.

Базовыми считаются бетоны М-200 – М-400. Составы применяют при сооружении большинства объектов гражданского строительства. Растворы класса выше М-500 предназначаются для специальных объектов и конструкций повышенной прочности.

Базовую скорость отвердения рассчитывают на основе марок М-200 – М-300. Показатели основаны на временном промежутке в четыре недели. На практике необходимый период сокращается при определенных условиях:

• Использование специальных добавок. Это вспомогательные компоненты, которые подмешивают в раствор при приготовлении. Применение сокращает время полного застывания до 14 дней. Такие работы проводят летом – антиморозные добавки не обладают подобным свойством;
• Увлажнение. При сухой жаркой погоде происходит быстрое испарение воды из высыхающего состава, что отрицательно влияет на график набора прочности и качество конструкции. Постоянное увлажнение способствует созданию условий, при которых достигают оптимальной динамики застывания.

После завершения расчетного периода проводят испытания бетона и контрольные замеры. Если показатели соответствуют нормативам, приступают к следующим этапам работ.

Чтобы строительство завершилось согласно планам, рекомендуется разработать детальную проектную документацию с учетом особенностей конструкции. В календарном графике бетонные работы по возможности планируют в наиболее благоприятный сезон.

особенности, виды, технология и основные показатели

Одним из важных показателей качества бетона выступает прочность. Если ознакомиться с требованиями государственных стандартов, то можно найти информацию о том, что прочность может изменяться в пределах от М50 до 800. Однако одними из самых популярных выступают марки бетона от М100 до 500.

График набора прочности

Раствор бетона в течение определённого времени после заливки будет обретать нужные эксплуатационные свойства. Этот временной интервал называется периодом выдерживания, после него можно осуществлять нанесение защитного слоя. График набора прочности бетона отражает время, в течение которого материал будет достигать наивысшего уровня прочности. Если сохраняются нормальные условия, то на это уйдет 28 дней.

Первые пять суток — это время, в течение которого будет происходить интенсивное твердение. А вот через 7 дней после завершения работ материал достигнет 70% прочности. Дальнейшие строительные работы рекомендуется начинать после достижения стопроцентной прочности, что произойдет через 28 дней. График набора прочности бетона по времени может отличаться для отдельных случаев. Для того чтобы определить сроки, проводятся контрольные испытания над образцами.

Что еще необходимо знать

Если работы по монолитному домостроению осуществляются в теплое время, то для оптимизации процесса выдерживания смеси и обретения ею физических и механических свойств нужно будет выдержать конструкцию в опалубке и оставить дозревать после демонтажа ограждения. График набора прочности бетона в холодное время будет отличаться. Для того чтобы добиться марочной прочности, нужно обеспечить обогревание бетона и гидроизоляцию. Это обусловлено тем, что пониженные температуры способствуют замедлению полимеризации.

Для того чтобы набор прочности произошел как можно быстрее, а выдержка бетона по времени была минимизирована, необходимо добавлять к ингредиентам пескобетоны, у которых водопроцентное соотношение минимально. Если цемент и вода добавляются в пропорции четыре к одному, то сроки будут сокращены в два раза. Для получения такого результата состав должен быть дополнен пластификаторами. Смесь может созревать быстрее, если искусственно повысить ее температуру.

Контроль за набором прочности

Для того чтобы график набора прочности бетона был соблюден, в течение некоторого времени — до недели — необходимо осуществлять мероприятия, обеспечивающие условия для выдержки раствора. Его необходимо обогревать, увлажнять, а также укрывать влаго- и теплоизолирующими материалами.

Для этого довольно часто используются тепловые пушки. Особое внимание специалисты рекомендуют уделять увлажнению поверхности. Через 7 дней после завершения заливки при таких условиях, если температура внешней среды будет изменяться в пределах от 25 до 30 °С, конструкция может нагружаться.

Классификация бетонов

Если в процессе затворения раствора используется цемент и традиционные плотные заполнители, которые позволяют получать тяжелые составы, то данные смеси относятся к маркам М50-М800. Если перед вами бетон марки М50-М450, то для его приготовления использовались пористые заполнители, позволяющие получать лёгкие составы. Бетон имеет марку в пределах М50-М150, если он является особо легким или легким, а также ячеистым.

Проектная марка бетона должна быть определена ещё на этапе составления документации по возведению объекта. Эту характеристику дают, основываясь на сопротивлении осевому сжатию в образцах-кубах. В строящихся конструкциях основным является осевое растяжение, марка цемента при этом определяется по нему.

Набор прочности бетона (график набора по времени на растяжение) будет длиться дольше, когда повышается марка по прочности на сжатие. Но в случае с высокопрочными материалами рост сопротивления растяжению замедляется. В зависимости от того, каков состав и область использования смеси, определяется класс и марка по прочности.

Наиболее прочными считаются материалы со следующими марками:

Их применяют в строительстве ответственных конструкций. Когда возводятся сооружения и здания, требующие большой прочности, используется бетон марки М300. А вот при обустройстве стяжки лучше всего использовать состав марки М200. Наиболее крепкими являются цементы, марка которых начинается с М500.

Зависимость набора прочности от температуры

Если вы собираетесь использовать раствор в строительстве, то вам должен быть известен график зависимости набора прочности бетона от температуры. Как было упомянуто выше, схватывание происходит в течение первых нескольких суток после затворения раствора. А вот для завершения первой стадии будет необходимо время, на которое влияет температура внешней среды.

Например, когда столбик термометра удерживается на отметке в 20 °С и выше, на схватывание уходит час. Процесс начинается через 2 часа после того, как смесь будет приготовлена, а завершится через 3 часа. Время и завершение стадии при похолодании сдвинется, для схватывания будет необходимо больше суток. Когда столбик термометра удерживается на нулевой отметке, процесс начинается через 6-10 часов после приготовления раствора, а длится он до 20 часов после заливки.

Важно знать ещё и об уменьшении вязкости. На первой стадии раствор остается подвижным. В этот период на него можно оказывать механическое воздействие, придавая конструкции требуемую форму. Этап схватывания можно продлить, используя механизм тиксотропии, оказывая механическое воздействие на смесь. Перемешивание раствора в бетономешалке обеспечивает продление первой стадии.

Процент прочности бетона от марочной в зависимости от температуры и времени

Начинающих строителей обычно интересует график набора прочности бетона в25 °С. В этом случае всё будет зависеть от марки бетона и срока твердения. Если использовать при замешивании портландцемент марки в пределах М 400 до 500, в итоге удастся получить бетон М200–300. Через сутки при указанной температуре его процент прочности на сжатие от марочный составит 23. Через двое, трое суток этот показатель увеличится до 40 и 50% соответственно.

Через 5, 7 и 14 суток процент от марочной прочности будет равен 65, 75 и 90% соответственно. График набора прочности бетона в30 °С несколько изменяется. Через сутки и двое прочность составит 35 и 55% от марочной соответственно. Через трое, пять и семеро суток прочность будет равна 65, 80 и 90% соответственно. Важно помнить, что нормативно-безопасный срок равен 50%, тогда как начинать работы можно лишь тогда, когда прочность бетона достигла отметки в 72% от марочного значения.

Критическая прочность бетона в зависимости от марки: обзор

Сразу после заливки раствор наберет прочность благодаря тепловыделению, а вот после замерзания воды процесс остановится. Если работы предполагается выполнять зимой или осенью, то важно добавлять к раствору противоморозные смеси. После укладки глиноземистый цемент выделяет больше тепла в 7 раз, чем обычный портландцемент. Это указывает на то, что приготовленная на его основе смесь будет набирать прочность и при пониженных температурах.

На скорость процесса оказывает влияние ещё и марка. Чем она ниже, чем выше окажется критическая прочность. График набора прочности бетона, обзор которого представлен в статье, указывает на то, что критическая прочность для бетона марок от М15 до 150 составляет 50%. Для предварительно напряженных конструкций из бетона марки от М200 до 300 это значение составляет 40% от марочной. Бетон марок от М400 до 500 имеет критическую прочность в пределах 30%.

Твердение бетона в перспективе

График набора прочности бетона (СНиП 52-01-2003) не ограничивается месяцем. Для завершения процесса набора прочности может потребоваться несколько лет. Но определить марку бетона можно через 4 недели. Прочность конструкция будет набирать с разной скоростью. Наиболее интенсивно этот процесс протекает в первую неделю. Через 3 месяца прочность увеличится на 20%, после процесс замедляется, но не прекращается. Показатель может увеличиться в два раза через три года, на этот процесс будут влиять:

• время;
• влажность;
• температура;
• марка бетона.

Довольно часто начинающие строители задаются вопросом о том, в каком ГОСТе график набора прочности бетона можно отыскать. Если вы заглянете в ГОСТ 18105-2010, то более подробно сможете узнать об этом. В этих документах упомянуто, что температура напрямую влияет на длительность процесса. Например, при 40 °С марочное значение достигается уже через неделю. Поэтому зимой работы осуществлять не рекомендуется. Ведь подогревать бетон своими силами проблематично, для этого нужно использовать специальное оборудование и предварительно ознакомиться с технологией. А вот нагревать смесь больше, чем на 90 °С и вовсе недопустимо.

Заключение

Ознакомившись с графиком набора прочности, вы сможете понять, что распалубка осуществляется, когда прочность конструкции превышает 50% от марочного значения. Но если температура внешней среды опустилась ниже 10 °С, то марочное значение не будет достигнуто и через 2 недели. Такие погодные условия предполагают необходимость подогрева заливаемого раствора.

Оценка риска образования трещин в затопленном бетонном туннеле на этапе затвердевания

Растрескивание бетонных конструкций на этапе затвердевания часто серьезно ухудшает не только целостность конструкции, но также прочность и долгий срок службы. Надежная оценка риска возникновения трещин на этапе затвердевания особенно важна для успешного проектирования, особенно для больших массивных конструкций, например, бетонных подземных туннелей. Минеральные добавки, такие как микрокремнезем (SF), доменный шлак (BFS) и летучая зола (FA), широко использовались в производстве высококачественного бетона в последние десятилетия.Минеральные добавки, такие как FA и BFS, не только снижают теплоту гидратации во время фазы твердения, но также оказывают значительное влияние на развитие механических и вязкоупругих свойств в раннем возрасте. Основная цель исследования — предложить методологию проектирования для выбора подходящего состава бетона для строительства подводного тоннеля. Влияние минеральных добавок, таких как FA и BFS, на риск растрескивания во время фазы твердения было исследовано для массивной бетонной конструкции.Пять типов бетонных смесей, обозначенных как SV40, 40% BFS, 60% BFS, 40% FA и 60% FA, рассматриваются в текущем исследовании, и измерение для снижения начальной температуры также рассматривается для бетона 60% FA. Сначала хорошо задокументированные модели материалов проверяются путем калибровки развития удерживающего напряжения в тесте TSTM с использованием метода конечных элементов (FEM), а затем выполняется трехмерный термоструктурный анализ для оценки риска образования трещин в затопленном туннеле во время фаза твердения.Основываясь на результатах анализа, бетон с 60% FA имеет как самую низкую максимальную температуру, так и самое низкое соотношение напряжение / прочность, а конструкция без трещин, основанная на текущем исследовании, обеспечивает успешное строительство затопленного туннеля.

1. Введение

В прошлом прогнозирование растрескивания в раннем возрасте почти исключительно основывалось на температурных критериях. Было рассчитано развитие температуры в молодом бетоне, а растрескивание было спрогнозировано на основании максимальной разницы температур в массивной бетонной конструкции.Чтобы избежать растрескивания, были применены ограничения на максимальную температуру и разницу температур между поверхностью и центром конструкции, а также между новой и более старой прилегающей конструкцией. Эти ограничения были основаны на практическом опыте и опыте лаборатории. Главный недостаток оценки риска образования трещин на основе температуры заключается в том, что при расчете напряжения не учитываются другие важные факторы: условия удержания, свойства материала и усадка. Некоторые исследователи [1, 2] показали, что нет общей корреляции между напряжениями и температурой.Будет ли молодой бетон растрескиваться или нет, во многом зависит от условий удержания и свойств материала.

В Северной Америке второй тоннель Мидтаун, построенный под рекой Элизабет с 2013 по 2016 год, является первым глубоководным туннелем с погруженными трубами из бетона и только вторым полностью бетонным погруженным туннелем в США. Конструкция полностью бетонного туннеля обеспечивает прочную , прочная конструкция со значительной экономической экономией по сравнению с более традиционной конструкцией с использованием стальной трубы, заключенной в бетон, и широко используется по всей Европе.Цельнобетонная конструкция туннеля также выбрана для подводного туннеля, построенного в Осло.

В массивных бетонных конструкциях часто возникают трещины на этапе затвердевания, что отрицательно сказывается не только на целостности конструкции, но и на ее прочности и длительном сроке службы. На участках ремонта деформационных швов бетонных настилов моста обнаружено раннее растрескивание [3]. Риск растрескивания на этапе затвердевания является основной проблемой при проектировании бетонного затопленного туннеля, построенного в Осло.Иллюстрация подводного туннеля показана на рисунке 1. Общая длина туннеля составляет около 1110 м с тремя полосами движения в каждом направлении, из которых 675 м (30 секций) погружены в морскую воду.

В последние годы возросший интерес к растрескиванию твердеющего бетона привел к обширным исследованиям по этой теме [4–9]. Большое количество моделей материалов для молодого бетона было представлено и реализовано в компьютерных программах для моделирования развития напряжений.Моделирование твердеющей структуры в целом должно учитывать развитие температуры из-за гидратации, изменение свойств материала и условия удержания конкретной структуры [10, 11]. Моделирование методом конечных элементов было выполнено для прогнозирования раннего термического напряжения во второй футеровке туннелей NATM, и модель была проверена полевыми измерениями [12]. Влияние арматуры на растрескивание в раннем возрасте исследовано [13], и результаты показали, что вероятность растрескивания в сильно армированных конструкциях ниже, чем это было оценено в расчетах, где влияние армирования полностью игнорируется.Для количественной оценки влияния арматуры на развитие напряжения из-за ограниченных деформаций, не зависящих от нагрузки, был введен «коэффициент усиления деформации». В экспериментах с образцами HSC, усиленными четырьмя арматурными стержнями, этот коэффициент достиг среднего значения 1,85. Упрощенная модель используется для исследования возможного влияния градиента распределения бетонного материала в массивных бетонных конструкциях на уменьшение трещин. Результаты анализа показывают, что градиентный бетон может способствовать снижению напряжений связи и, следовательно, риску образования трещин во время твердения бетона [14].Влияние гравия (состоящего в основном из кварца), базальта, гранита и известняка на развитие температуры, уровень напряжения и риск образования трещин было изучено в экспериментальных и численных испытаниях [15]. Использование заполнителей с соответствующими тепловыми свойствами в бетоне, такими как низкая удельная теплоемкость, высокий коэффициент теплопроводности и низкий коэффициент теплового расширения, снижает индуцированные напряжения и риск растрескивания. Конструкция железобетона изучалась несколькими авторами с помощью программ DIANA, ABAQUS, ANSYS и др.[16–18].

В данном исследовании предлагается методология проектирования, основанная как на комплексных тестах, так и на расширенном численном моделировании. Процедура методологии проектирования заключается в следующем: (i) Предложите кандидат бетона с различным составом (ii) Установите модели материала с помощью комплексной программы испытаний (iii) Калибруйте модели материалов по испытаниям на машине для испытаний на температурное напряжение (TSTM) (iv) Выполните расширенное термоструктурное численное моделирование (v) Рекомендовать состав бетона с наименьшим риском растрескивания

2.Бетон-кандидат

Бетон, предлагаемый в текущем проекте, включает один типичный строительный бетон (SV40) и четыре других типа бетона с различным процентным содержанием минеральных добавок (FA или BFS), а состав бетона представлен в таблице 1. Испытания материалов и механические свойства не включают стальную арматуру (стержни и т. д.).

Материалы Бетонная фракция (кг / м 3 ), номинальные значения SV40 40% BFS 60% BFS 40% FA 60% FA Norcem Anleggsement (c) 404.1 263,4 232,5 263,7 232,9 Пары кремнезема 20,2 13,2 11,6 13,2 11,6 Зола уноса (FA) — — — 105,5 139,6 Доменный шлак (BFS) — 105,4 139,5 — — Вода (w) 178 Norstone 0–8 мм 910 995 994 965 958 Norstone 8–16 мм 880 Sikament 92 1 .9 Измеренные значения: свежий бетон Воздух (%) 4,3 1,6 1,6 1,4 1,1 Плотность (кг / м 3 ) 2370 2410 2410 2410 2370 Осадка (мм) 70 125 140 150 160 Состав связующего (соотношение и объемы) Соотношение п / к 0.05 Соотношение FA или BFS / c — 0,40 0,60 0,40 0,60 Объем связующего и воды (л) 317 305 306 316 321 w / (c + 2s + FA + BFS) соотношение 0,40 0,45 0,45 0,45 0,45

3.Модели материалов

В лабораториях Норвежской администрации автомобильных дорог (SVV) и Норвежского университета науки и технологий (NTNU) была проведена комплексная программа испытаний для определения следующих параметров материала [19]: (i) Теплота гидратации (ii) Механическая свойства (модуль упругости, прочность на сжатие и предел прочности) (iii) Ползучесть / релаксационные свойства при сжимающей нагрузке (iv) Изменение объема

3.1. Теплота гидратации

Для определения теплоты гидратации и тепловых свойств был проведен полуадиабатический температурный тест.Теплота гидратации выражается в простом трехпараметрическом уравнении, которое обычно используется в инженерной практике [20]: где — асимптотическое значение выделяемого тепла, а — параметры модели, определяемые из экспериментальных данных (таблица 2). . Энергия активации определяется развитием прочности при нескольких изотермических температурах. Для расчета температуры наиболее важными входными параметрами, помимо произведенного тепла и теплоемкости, являются теплопроводность и граничные условия (связность и температура окружающего воздуха) на различных поверхностях конструкции.

Тип бетона Тепловыделение Энергия активации (1 / ° K) Теплопроводность (кДж / мс ° C) Удельная теплоемкость (Дж / кг ° C) Связующее (кг / м 3 ) 1 Q ∞ (кДж / кг связующего) τ (ч) α A B SV40 424 319 15.04 1,34 21966 2699 0,0026 1,06 40% BFS 382 286 18,95 0,84 0,0024 60% BFS 384 274 21,97 0,78 0,0024 40% FA 382 244 20.12 1,39 26574 1030 0,0024 1,07 60% FA 384 215 21,86 1,17 36192 1136 0,0024 1,07 60% FA (при начальной температуре 11 ° C) 382 222 17,34 1,15 0,0024

1 Связующее = цемент + микрокремнезем + летучая зола + доменный шлак.

3.2. Механические свойства

Модифицированная версия CEB-FIP MC 1990 используется для описания развития прочности на сжатие, прочности на разрыв и модуля упругости [21]:

.

NPTEL :: Курсы

Andrew Thangara

Dr.

000 NOC

44 Resistant

: Earth Design

NOC 9000 Фонды

NOC: оптоволоконные датчики	Электротехника	Проф. Баладжи Сринивасан	IIT Madras	Video
NOC: Applied Linear Algebra 4	IIT Madras	Video
Зимняя школа ACM 2019 по высокопроизводительным вычислениям (HPC) IIT Kanpur	Special Series		IIT Madras	Видео
NOC: Технологические основы и экономика электромобилей	Электротехника	Проф.Ашок Джунджхунвала Проф. Прабхьот Каур Проф. Каушал Кумар Джа Проф. Л. Каннан	IIT Madras	Видео
ACM — Индийская летняя школа по языкам программирования: принципы и практика — Пуна	Special Series		IIT Madras	Video
NOC: менеджер	Менеджмент	Доктор Трупти Мишра	IIT Bombay	Видео
NOC: Введение в проектирование встроенных систем	Электротехника	Проф.Бадри Н Субудхи Профессор Дхананджай В. Гадре	IIT Jammu	Видео
NOC: Понимание этнографии	Инженерное проектирование	Проф. Нина Сабнани	IIT Bombay	000 Видео
Гуманитарные и социальные науки	Проф. С.П. Дханавел	IIT Madras	Видео
NOC: популярный готический роман	Гуманитарные и социальные науки	Проф.Divya.A	IIT Madras	Video
NOC: Quantum Chemistry of Atoms and Molecules	Chemistry and Biochemistry	Prof. Anindya Datta	IIT Bombay
Гражданское строительство	Проф. Б.К. Махешвари	ИИТ Рурки	Видео
NOC: Классическая социологическая теория	Гуманитарные и социальные науки	Проф.Р. Сантош	ИИТ Мадрас	Видео
NOC: Basic Stat

.