Скорость твердения бетона в зависимости от температуры: К сожалению, запрашиваемая страница не существует.

Содержание

Зависимость прочности бетона от температуры затвердевания.

 Как правило, нормальной температурой твердения бетона принято считать 15 – 20°. Чем ниже температура, тем медленнее нарастает прочность. Если отметка падает ниже ноля, бетон будет твердеть только в том случае, если в воду добавлены соли, которые снижают точку замерзания.

В случае, когда бетон начал твердеть, а затем замерз, после оттаивания процесс продолжится. Если замерзшая вода изначально не повредила структуру бетона, то прочность материала значительно возрастет.

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. 

Производство работ и основные требования к бетону в зимний период. 

 Важно, чтобы бетон, уложенный в зимнее время, затвердел и набрал прочность этой же зимой. Прочности должно хватить на распалубку, частичную или даже полную загрузку строения.

В любом случае, бетон не должен замерзнуть пока не наберет хотя бы половину своей проектной прочности. Даже если используются быстротвердеющие материалы, время затвердевания в теплых условиях не должно быть менее 2 – 3 суток, если используется обычный бетон – от 5 до 7 суток. 

Негативное влияние низких температур. 

 Как показывает практика, замерзание бетона на раннем этапе сильно снижает его надежность в дальнейшем. Замерзающая вода в свежем растворе нарушает связь между цементным камнем и заполнителем, а также сцепление с арматурой в железобетонных конструкциях.

Чем позднее бетон замерз, тем выше его прочность. Чтобы бетон набрал нужные характеристики, зимой нужно обеспечить его затвердевание в теплых и влажных условиях на весь необходимый срок. 

Обеспечение правильного твердения бетона зимой. 

 Стимулировать процесс можно двумя путями:

  • используя внутреннее тепло бетона;
  • передавая дополнительное тепло извне.

 В первом случае нужно использовать только быстротвердеющие высокопрочные марки цемента, например, глиноземистый или портландцемент. Рекомендуется также применить ускоритель твердения, такой как хлористый кальций, уменьшить объем воды в растворе, уплотнить его высококачественными вибраторами. Это позволит бетону набрать нужную прочность не за 28 дней, а всего за 3 – 5 суток.

Температура твердения бетона

Бетон

Срок
твердения,
суток

Среднесуточная температура бетона, °С

-3

0

+5

+10

+20

+30

   

прочность бетона на сжатие % от 28-суточной

М200 — М300 на
портландцементе
М-400, М-500

1

3

5

9

12

23

35

2

6

12

19

25

40

55*

3

8

18

27

37

50

65

5

12

28

38

50

65

80

7

15

35

48

58

75

90

14

20

50

62

72

90

100

28

25

65

77

85

100

Время застывания бетона

Время застывания бетона
Industriel par defaut pour les produits specifiques ! NO DELETE !

Химический процесс, происходящий в ходе набора прочности бетона, время которого может варьироваться от 1 до 28 суток в зависимости от марки применяемого цемента.

Химический процесс, происходящий в ходе набора прочности бетона, время которого может варьироваться от 1 до 28 суток в зависимости от марки применяемого цемента, представляет собой преобразование минералов цемента в новые составляющие – гидросиликаты калия. Протекание данного процесса невозможно без воды, именно поэтому для набора максимальной прочности необходимо периодическое смачивание бетона.
Время твердения бетона, при котором он набирает проектную прочность, зависит от многих факторов, а именно от температуры, влажности, толщины бетонного слоя и прочего. Процесс застывания бетона, во время которого происходит формирование цементного камня, состоит из двух основных стадий:

1. Стадия схватывания бетона. Продолжительность времени схватывания бетона не велика и составляет примерно сутки после заливки и в большой мере зависит от температуры окружающего воздуха. При расчётной температуре +20 С0 начало схватывания происходит через 2 часа после затворения цементной смеси водой, а окончание схватывания происходит через 3 часа. При использовании специальных добавок время схватывания бетона можно сократить до 15-20 минут, что часто используется при производстве железобетонных конструкций. Приведём примеры времени схватывания для некоторых марок бетона:

  • Время схватывания бетона М200 ~ 2-2,5 часа
  • Время схватывания бетона М300 ~ 1,5-2 часа
  • Время схватывания бетона М400 ~ 1-2 часа

2. Стадия твердения. Или, так называемая, стадия гидратации происходит во время засыхания бетона, то есть испарения воды их слоя бетона. При слишком быстром испарении воды в набирающем прочность бетоне, процесс гидратации прекращается, что существенно влияет на качество и другие характеристики бетона. В идеале, промежуток времени затвердевания бетона с достаточным количеством воды, должен продолжаться в течение 1,5-2 недель. Приведём примеры времени полного засыхания бетона разных марок:

  • Время застывания бетона М200 – 14-28 суток
  • Время застывания бетона М400 – 7-14 суток

Стоит отметить, что время застывания бетона в опалубке должно составлять около 7 суток, прежде чем опалубку можно будет снять без нарушения целостности бетонной конструкции, однако этот показатель может варьироваться в зависимости от применяемой марки бетона и цемента для его производства.
Таблица времени твердения бетона с указанием температуры бетона:

Марка бетона Время затвердения бетона Среднесуточная температура бетона, оС
-3 0 +5 +10 +20 +30
Прочность бетона на сжатие, % от 28-суточной
М200-М300 на основе портландцемента М400-М500 1 3 5 9 12 23 35
2 6 12 19 25 40 55
3 8 18 27 37 50 65
5 12 28 38 50 65 80
7 15 35 48 58 75 90
14 20 50 62 72 90 100
28 25 65 77 85 100

За какое время схватывается бетон при отрицательных температурах?

В холодное время года бетонные работы проводятся с учётом возможности обеспечения необходимой гидро- и теплоизоляции бетона после заливки. Так как при минусовых температурах процесс гидротации замедляется, и набор прочности соответственно тоже, необходимо строго выдерживать время, необходимое для набора бетоном минимально допустимой для безопасного нагружения прочности. В среднем, при температуре окружающего воздуха в -5 оС время набора прочности увеличивается в 5-7 раз, по сравнению с рекомендованной температурой в 20 оС.

Через какое время схватывается бетон при температуре воздуха выше +30 оС?

При высоких температурах схватывание бетона происходит намного быстрее, что может отразиться на его качестве. Слишком быстрое испарение воды из бетона приводит к остановке процесса гидрации и потере прочности бетона. В среденем, при температуре выше +30 оС схватывание бетона происходит примерно через час после затворения.

Узнайте больше

Как происходит набор прочности бетона в зависимости от температуры?

Основным фактором, определяющим долговечность бетонной конструкции и его способность выдерживать заданные статические и динамические нагрузки, является показатель прочности бетона. При этом величина прочности бетона нарастает постепенно и зависит от нескольких условий, в том числе от температуры окружающей среды.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

Набор прочности бетона, является непостоянной величиной. Если твердение материала происходит в стандартных условиях (18-20 градусов Цельсия), набор прочности начинается через 7-14 суток и составляет до 70% прочности, которая достигается за общепринятый всеми строителями срок – 28 суток.

Впоследствии набор прочности происходит очень медленно и может достигать периода от 1 до 3-х лет (прочность 200-250% от уровня прочности  характерного для возраста бетона 28 суток).

Соответственно для правильного течение процесса гидратации (твердения) бетона необходимо обеспечить определенные условия:

  • Влажность поверхности конструкции от 90 до 100%;
  • Температура бетона или окружающей среды от 18 до 20 градусов Цельсия.

При нарушении данных условия происходит изменение времени твердения как в сторону значительного увеличения (при понижении температуры), так и в сторону увеличения (при повышении температуры).

Также при отрицательных температурах, вследствие перехода воды в кристаллическое состояние, происходит давление кристаллов льда на частицы цемента, что существенно снижает долговечность конструкции.

Особенности твердения бетонных конструкций

  • Чем ниже температура от рекомендованных 18-20 градусов Цельсия, тем медленнее идет гидратация и нарастание прочности:
  • Если температура достигла уровня 0 градусов Цельсия и ниже – вода в толще цемента начинает замерзать, твердение состава останавливается и возобновляется только после повышения температуры тем или иным способом;
  • Высокая влажность окружающей среды позволяет бетону приобретать более высокую прочность, чем он достигнет в условиях пониженной влажности;
  • При температуре окружающей среды до 80-90 градусов Цельсия в условиях максимальной влажности (промышленное пропаривание ЖБИ в автоклавах) происходит значительное увеличение скорости нарастания прочности.

Учитывая сказанное, при проведении бетонных работ в условиях пониженных температур, для правильного течение процесса твердения и набора прочности, необходимо обеспечить соответствующий температурный режим.

Достигнуть температурного режима можно разными способами. В числе самых распространенных способов: прогрев толщи конструкции трансформаторами или сварочными аппаратами, прогрев поверхности специальными тепловыми матами, а также строительство над бетонной конструкцией временных сооружений (шатров) и прогрев внутреннего «подшатрового» пространства тепловыми пушками или электронагревателями.

Зависимость скорости высыхания бетона и его прочности








Причина Скорость твердения бетона Влияние на прочность
Состав цемента С3А, трёхкальциевый алюминат, формула 3СаО х Аl2O3 — сильно влияет на сроки схватывания цемента Минерал C3S, трёхкальциевый силикат, формула 3СаО х SiO2. Способствует нарастанию прочности бетона/цемента не только в течение 28 дней, но и гораздо дольше
Температура Сильно влияет Сильно влияет
0°С Может достигать 15 — 20  часов 100% прочность достигается через 4 — 6 месяцев
20°C Начало схватывания ~ 2 часа, конец схватывания ~ 3 часа. 100% прочность достигается через 28 дней
>60°C Может достигать 10 — 15 мин 100% прочность достигается через 1 — 2 дня
В/Ц отношение

Сильно влияет. Например,
В/Ц = 0.5 — 1,5 часа
В/Ц = 0.6 — 2 часа
В/Ц = 0.7 – 3 часа

Сильно влияет. Например,
В/Ц = 0.5 – 120%
В/Ц = 0.6 – 100%
В/Ц = 0.7 – 80%

Температура.

Температура от +3°С до 30°С с момента бетонирования и до набора критической прочности (1 — 2 дня) обеспечит нормальное твердение бетона.

Температура <0°С требует прогрева, т.к. существует риск замораживания до набора критической прочности. Основной момент потери тепла – укладка бетона в опалубку. Самый простой способ удержать начальное тепло и тепло гидратации – укрыть теплоизоляционным материалом (вата, пенопласт) горизонтальные конструкции сверху. Если это не обеспечивает температуру бетона выше 0°С, бетон следует ограждать от окружающей среды и прогревать (например, пленкой).

Большая температура увеличивает риск возникновения трещин, особенно в случае тонких горизонтальных конструкций (полы, перекрытия). При заливке слишком массивных конструкций (например, плита фундамента, мостовой пролет) необходимо снижать перепад температур внутри и снаружи конструкции. Целесообразно заливать такие конструкции послойно, но так, что бы не образовывались холодные швы (доставленная партия бетона ложится на уже застывшую предыдущую партию). Уложенный бетон достигнет максимальной температуры через сутки. Температура начнет спадать до температуры окружающей среды в течении 2-х суток. В крайних случаях применяются цементы с низким выделением тепла.

Влажность.

В случае, если цементу недостаточно воды, реакция (схватывание и набор прочности) прекращается, особенно на ранней стадии (первые 7 дней). В период схватывания следует следить за тем, чтобы бетон не терял влажность (укрыть пленкой), после того, как бетон схватился, контроль достаточной влажности обеспечивается постоянным поливом водой. Оптимальная влажность среды для бетона — влажность ≥95%.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

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.

Во время заливки раствора одновременно берутся и контрольные пробы, которые затем проверяют специалисты и сравнивают с нормативами, через определенное время, по таблице твердения бетона.

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.

Продлить стадию схватывания позволяет механизм тиксотропии, способствующий уменьшению вязкости смеси при оказании механического воздействия. Именно поэтому перемешиваемый в бетономешалке раствор намного дольше может находиться на первой стадии.

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.

При наличии в составе различных модификаторов время твердения может уменьшаться, а температура, при которой процесс останавливается, снижаться. Производители предлагают специальные быстротвердеющие составы, способные набрать марочную прочность уже через две недели.

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
0 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:

прочность на n-ый день = марочная прочность *(lg (n) / lg (28)). Причем n не может быть меньше 3-х дней.

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.

tehno-beton.ru

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.

График представляет собой кривые линии, показывающие, как долго и при какой температуре достигается определенная прочность бетона. Если летом твердение бетона протекает естественным образом, то зимой необходимо принимать меры для его застывания. Для этого в бетонную смесь добавляют специальные противоморозные вещества, которые способствуют сохранению свойств приготовленного раствора.

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.

Для этого верхнюю часть раствора накрывают материалом или посыпают опилками и периодически смачивают их по мере испарения воды. На асфальтобетонных заводах для ускорения застывания раствора применяют способ пропаривания. Процедуру эту проводят на открытом воздухе или в специальных закрытых камерах, где за 6—16 часов изделия из бетона набирают 60—70% прочности.

Набор прочности по графику

Набор прочности бетона в зависимости от температуры определяется графиком, который представляет собой временной интервал. В процессе этого раствор обретает эксплуатационные свойства, после чего можно проводить формирование финишного слоя. График набора прочности – это время, которое необходимо бетону для достижения нужного значения прочности. Если поддерживаются нормальные условия, то состав созреет за 28 дней.

В течение 5 дней можно наблюдать наиболее быстрое твердение. По истечении этого времени материал достигнет 70-процентной прочности. Последующие работы следует продолжать лишь через 28 дней, ведь только тогда материал достигнет 100-процентного уровня прочности.

Твердение и набор прочности бетона происходят по-разному для каждого конкретного случая. Для того чтобы определить сроки, проводятся испытания образцов. В теплое время в монолитном домостроении для обретения составом оптимальных свойств осуществляются некоторые операции. Например, материал выдерживается в опалубке, его оставляют дозревать и после удаления ограждений. Набор прочности бетона в зависимости от температуры будет происходить за разный период времени. Это объясняется еще и тем, что мероприятия могут проводиться в холодное время года. В этом случае для достижения марочной прочности необходимо обеспечить обогревание материала и гидроизоляцию бетона. Это обусловлено тем, что снижение температуры замедляет процесс полимеризации.

График твердения бетона в зависимости от температуры

Главная » Статьи » График твердения бетона в зависимости от температуры

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.

Продлить стадию схватывания позволяет механизм тиксотропии, способствующий уменьшению вязкости смеси при оказании механического воздействия. Именно поэтому перемешиваемый в бетономешалке раствор намного дольше может находиться на первой стадии.

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.

При наличии в составе различных модификаторов время твердения может уменьшаться, а температура, при которой процесс останавливается, снижаться. Производители предлагают специальные быстротвердеющие составы, способные набрать марочную прочность уже через две недели.

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
0 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:

прочность на n-ый день = марочная прочность *(lg (n) / lg (28)). Причем n не может быть меньше 3-х дней.

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.

tehno-beton.ru

Время застывания бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха

Процесс твердения бетонного раствора относится к значимым этапам производства строительных работ. От его продолжительности, в конечном итоге, зависит прочность монолитной конструкции. После заливки смеси в опалубку, по графикам или таблицам устанавливается приблизительное время застывания бетона, в зависимости от температуры и влажности окружающего воздуха. Также учитывается проектная марка искусственного камня.

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.

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.

semidelov.ru

Набор прочности бетона в зависимости от температуры: график

Одним из значимых показателей качества бетона является его прочность. Если заглянуть в государственные стандарты, то в них можно отыскать условия сжатия. Согласно им, прочность может быть равна пределу от М50-800. В качестве одних из наиболее часто используемых выступают марки цемента до М-500. Многие профессиональные строители и частные застройщики учитывают график набора прочности материала. О нём и пойдет речь ниже.

Для вас данная информация тоже может оказаться полезной, ведь из неё вы сможете узнать, через какой период времени после затворения раствора можно начинать дальнейшую работу. Это обусловлено тем, что манипуляции по проведению строительства могут предполагать нагружение конструкций из бетона. Наиболее часто в связке с этим речь идет о фундаментах, которые обязательно должны быть выдержаны в течение 28 дней перед началом возведения стен.

Набор прочности по графику

Набор прочности бетона в зависимости от температуры определяется графиком, который представляет собой временной интервал. В процессе этого раствор обретает эксплуатационные свойства, после чего можно проводить формирование финишного слоя. График набора прочности – это время, которое необходимо бетону для достижения нужного значения прочности. Если поддерживаются нормальные условия, то состав созреет за 28 дней.

В течение 5 дней можно наблюдать наиболее быстрое твердение. По истечении этого времени материал достигнет 70-процентной прочности. Последующие работы следует продолжать лишь через 28 дней, ведь только тогда материал достигнет 100-процентного уровня прочности.

Твердение и набор прочности бетона происходят по-разному для каждого конкретного случая. Для того чтобы определить сроки, проводятся испытания образцов. В теплое время в монолитном домостроении для обретения составом оптимальных свойств осуществляются некоторые операции. Например, материал выдерживается в опалубке, его оставляют дозревать и после удаления ограждений. Набор прочности бетона в зависимости от температуры будет происходить за разный период времени. Это объясняется еще и тем, что мероприятия могут проводиться в холодное время года. В этом случае для достижения марочной прочности необходимо обеспечить обогревание материала и гидроизоляцию бетона. Это обусловлено тем, что снижение температуры замедляет процесс полимеризации.

Рекомендации по ускорению процесса

Для того чтобы ускорить набор прочности и снизить время выдержки материала, необходимо использовать пескобетон, в котором низкое соотношение воды и цемента. Если это соотношение выглядит как 1 к 4, то сроки будут сжаты в два раза. Для того чтобы добиться такого результата, состав следует дополнить пластификаторами. Сократить срок созревания материала можно и искусственным способом, увеличив температуру.

Зависимость уровня набора прочности от показателей температуры материала

Набор прочности бетона в зависимости от температуры материала будет происходить по-разному. В качестве примера можно рассмотреть марки бетона в пределах от М-200 до М-300, которые были затворены на портландцементе с маркировкой в пределах от М-400 до М-500. За сутки материал достигнет трехпроцентной прочности на сжатие, если его температура будет равна -3 °C. При условиях, что смесь будет иметь температуру в +30 °C, прочность за сутки составит 35%.

За трое суток прочность достигнет 8%, если температура материала будет равна -3 °C. 60% прочности удастся добиться при +30 °C температуры за этот же период времени. Если температура материала будет равна +5 °C в течение 28 дней, то прочность материала составит 77%. Стопроцентной прочности удастся добиться за 14 дней, если температура материала будет равна +30 °C.

Контроль за процессом

Набор прочности бетона в зависимости от температуры был освещен выше. Однако важно следить за процессом в течение первой недели. Мероприятия, направленные на обеспечение условий для выдержки, выражены в:

  • электрообогреве;
  • увлажнении;
  • укрывании влагозащитными и теплоизолирующими материалами;
  • обогреве тепловыми пушками.

Нужно будет уделить внимание смачиванию поверхности. Через неделю после выработки состава конструкция может быть нагружена, это верно, если температура воздуха будет равна 25-30 °C.

Дополнительно о стадиях набора прочности

Схватывание залитого бетона происходит за первые сутки после его приготовления. Частным строителем обязательно необходимо знать, какова зависимость набора прочности бетона от температуры воздуха. Например, в теплую погоду, когда температура за окном находится в пределах 20 °C, схватывание произойдет в течение часа. Процесс начнется через пару часов, отсчет необходимо вести после соединения составляющих, а завершится через 3.

Прохладное время

При похолодании начало и завершение схватывания сдвигаются. Для схватывания будет достаточно больше суток. Если температура находится на нулевой отметке, то процесс начнется минимум через 6 часов после затворения. При таких условиях он длится до 20 часов, отсчет времени начинается после того, как раствор окажется в опалубке. В жаркий день время уменьшается. Это указывает на то, что иногда для схватывания достаточно всего лишь 10 минут.

Снижение вязкости раствора

Вами обязательно должен быть изучен процесс набора прочности бетона в зависимости от температуры. Важно знать и об уменьшении вязкости. На первой стадии смесь будет сохранять подвижность. В течение этого времени на материал может быть оказано механическое воздействие, а конструкции при этом все еще можно придать нужную форму. Продлить стадию схватывания можно тиксотропией, которая будет способствовать снижению вязкости при оказании механического воздействия.

Отличным примером может стать раствор, перемешиваемый в бетономешалке. В течение этого периода раствор дольше будет оставаться на первой стадии. Но необходимо учитывать, что многие процессы вызывают необратимые изменения в растворе, что может негативно отразиться на качестве затвердевшего бетона. Например, довольно быстро происходит «сваривание» в летний период.

Стадия твердения

Набор прочности бетона, график по времени которого описан в статье, начинается после схватывания. Этот процесс все еще не закончится и через несколько лет. Но уже через 4 недели можно определить марку бетона. Прочность материала будет набираться с разной скоростью. Максимально интенсивно этот процесс будет протекать в первые 7 дней. В первые трое суток при нормальных условиях прочность достигнет 30% от марочного значения. В течение первых двух недель раствор достигнет 70% прочности от указанного значения. Через 3 месяца этот параметр увеличится на 20%, после процесс замедлится, но не прекратится. Через 3 года показатель может повыситься в 2 раза.

Дополнительно о влиянии температуры внешней среды на твердение материала

Набор прочности бетона, особенности, график которого описаны в статье, зависит от температуры. Чем холоднее, тем медленнее будет повышаться прочность. При отрицательных температурах процесс и вовсе останавливается, так как вода замерзает, а ведь она обеспечивает гидратацию цемента. С повышением температуры набор продолжится. Но при снижении этот процесс снова остановится. Если в составе присутствуют модификаторы, время твердения уменьшается, тогда как температура, при которой процесс останавливается, снижается.

В продаже можно найти быстродействующие составы, которые имеют способность придавать бетону марочную прочность через 2 недели. Так как потепление будет способствовать сокращению процесса созревания материала, то можно утверждать, что при 40 °C марочное значение будет достигнуто через 7 дней. Поэтому заливка бетона должна осуществляться в жаркую погоду. Зимой для обеспечения нормальных условий потребуется подогрев материала, а своими силами осуществить такие работы будет проблематично, ведь потребуется специальное оборудование. Кроме того, нагревать раствор до 90 °C и выше недопустимо.

Заключение

График набора прочности бетона, условия затвердевания вами обязательно должны быть изучены перед началом работ. Таким образом, согласно графику, вы сможете определить, через какое количество времени может быть осуществлена распалубка монолитных конструкций. Демонтаж опалубки может быть осуществлён только лишь после того, как прочность материала превысит 50% от марочного значения.

При этом необходимо учитывать, что если столбик опустился ниже +10 °C, то это значение не будет достигнуто и через 2 недели после заливки. При таких условиях необходимо задуматься о подогреве раствора. Нормативно безопасный срок устанавливается на 50-процентной прочности. Тогда как приступать к дальнейшим работам можно лишь после того, как марочное значение раствора достигнет 80%.

fb.ru

Технология набора прочности бетона в процессе выполнения строительных работ

Комментариев:

Рейтинг: 57

Оглавление: [скрыть]

  • Как происходит набор прочности бетона
    • Что представляет собой процесс твердения бетона
    • Как осуществляют испытания
  • Способы заливки бетона при повышенных температурах

Главное свойство бетонной смеси определяет набор прочности бетона, отражающий качественное состояние монолитной конструкции. Поскольку она находится во взаимосвязи со структурой данного строительного материала, то набор прочности можно поделить на два шага, связанных со схватыванием и затвердеванием бетона. Для последнего характерно наличие физико-химических свойств, возникающих при взаимодействии цемента с водой. Кода идет формирование бетона, то гидратация цемента вызывает образование других соединений.

Схема приготовления бетона.

Как происходит набор прочности бетона

Схватывание состава может произойти в первые дни с того момента, как была изготовлена консистенция из цемента и воды. Время ее схватывания находится в прямой зависимости от температуры воздуха. Если она составляет 20°С, то может понадобиться около одного часа. Поскольку процесс застывания бетона не мгновенный, а достаточно долговременный, то для набора прочности материала может потребоваться несколько месяцев.

Зачастую схватывание цемента происходит приблизительно спустя около двух часов с того момента, как был затворен цементный раствор, а окончательный процесс может начаться приблизительно спустя три часа. Поэтому на данной стадии может помочь ускоритель схватывания бетона.

Изображение 1. График набора прочности бетона.

Начало данной стадии может быть отодвинуто в результате снижения температурного уровня, а ее продолжительность существенно возрастает. Если уровень температуры воздуха составляет 0°С, то начало этапа схватывания может произойти спустя от 6 до 10 часов после того, как произошло затворение смеси. При этом данный процесс способен растянуться на 15-20 часов. Если температуры завышены, то период схватывания бетона может быть сокращен, что составит около 10-20 мин.

Схватывание бетона предполагает то, что данный состав должен оставаться подвижным весь период, что позволяет оказывать влияние на смесь. Механизм тиксотропии, связанный с уменьшением вязкости субстанции в условиях механического воздействия на нее, то есть периодического смешивания бетона, который схватился не полностью, твердение и процесс высыхания бетона не начинаются. Данное свойство учитывают в процессе доставки раствора на бетоносмесителе, поскольку состав при этом должен перемешиваться в миксере, что позволяет сохранять все его важные свойства.

Вращение миксера машины препятствует высыханию цементного раствора, не позволяя твердеть смеси достаточно долго. Возможно и развитие необратимых последствий, которые называют «свариванием» бетона, а это снижает его полезные свойства. Данный процесс особенно быстро может происходить летом.

Вернуться к оглавлению

Ниже перечислены особенности, характерные для бетона:

Относительная прочность бетона в разные сроки твердения при различных температурах.

  1. Чем ниже уровень температуры внешней среды, тем медленней твердеет состав и нарастает его прочность.
  2. Если температура не превышает нулевую отметку по Цельсию, то вода в составе начинает замерзать, а твердение смеси уже не происходит. Повышение уровня температуры влечет за собой возобновление твердения.
  3. Влажность среды позволяет всей строительной массе приобретать более высокую прочность, чем в процессе затвердевания бетона вне помещения.
  4. Процесс схватывания бетона может стать замедленным и практически непрерывным при отсутствии влаги, так как именно она необходима в первую очередь при гидратации цемента.
  5. Если температура повышается до 80-90°С, то происходит значительное увеличение скорости процесса нарастания прочности в условиях максимальной влажности.

Пар высокого давления позволяет пропаривать смесь автоклавным способом, что осуществляется только при создании соответствующих условий.

Набор прочности бетона — это непостоянная величина. Если твердение бетона происходит в нормальных условиях, то набор прочности начинается через одну-две недели, что составляет от 60 до 70% от того уровня прочности, который набирается за 28 дней. Далее он продолжается, но очень медленно. С момента, когда была произведена заливка раствора, затвердевание бетона является максимальным.

При правильном течении процесса гидратации должны соблюдаться определенные условия. Уровень влажности должен составлять от 90 до 100%, а температуры — от 18 до 20°С. При нарушении данных условий может произойти изменение времени застывания состава.

Переход воды при отрицательных температурах в твердое состояние вызывает в результате промерзания бетона давление кристаллов льда на массу частиц цемента, что может снижать качество состава.

Таблица соответствия марок и классов бетона.

Смесь начинает затвердевать и при низком уровне влажности. Это вызвано прекращением поступления влаги, что требуется для гидратации цемента.

Если для конструкции характерны идеальные условия, то гидратация возобновляется. Когда подходит к концу уже вторая неделя, то смесь уже имеет прочность, составляющую 80% от основной первоначальной прочности. После этого ее набор замедляется.

На практике по истечении 28 дней завершение набора прочности не происходит, поскольку длительность данного процесса может составлять несколько лет. Когда смесь достигает трехлетнего возраста, то его прочность соответствует 200-250% от величины, характерной для возраста бетона, равного 28 суткам.

Никто не может дать однозначного ответа на вопрос о длительности процессов твердения смеси. Все зависит от той нагрузки, которая запланирована для той или иной конструкции.

Вернуться к оглавлению

Например, если планируется строительство забора из металлического сайдинга либо досок, то для его возведения будет достаточно устройства бетонного ленточного фундамента. Если требуется начать строительство дома на бетонном фундаменте, то без помощи специалиста высокой квалификации здесь не обойтись. Процесс набора прочности в зависимости от температуры показан на рисунке (ИЗОБРАЖЕНИЕ 1).

Изображение 2. Таблица набора прочности бетона.

Марочная прочность, которая набрана за 28 суток, на рисунке взята за 100%. Оценка класса бетона производится спустя 28 суток. Осуществление процесса испытаний возможно с использованием образцов, имеющих стандартную кубическую форму. Сторона куба при этом может составлять 15 см. Температура, позволяющая выдержать образец, должна достигать 20°С, а относительная влажность колебаться в пределах 95%. Хранить смесь в виде испытуемых образцов можно в камере нормального хранения в нормальных условиях.

Если уровень температуры твердения отклоняется от нормального в наибольшую сторону, то созревание бетона будет осуществляться в условиях повышенной температуры. Если происходит ее отклонение к наименьшей стороне, то твердение бетона может предполагать сниженную температуру.

В таблице (ИЗОБРАЖЕНИЕ 2) отражена информация, связанная с набором прочности бетонного состава, имеющего марку от М200 до М300, изготавливаемого на основе портландцемента, маркой М-400 или М-500, за первые прошедшие 28 суток, что определяется среднесуточной температурой.

Вернуться к оглавлению

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.

Таблица критической прочности для разных марок 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.

tolkobeton.ru

Время набора прочности бетона в зависимости от температуры

Создание различных строительных конструкций предполагает выполнение работ с цементным раствором, потому чрезвычайно важно предварительно изучить график набора прочности бетона, чтобы строительство завершилось успешно. Для достижения раствором марочной твердости обычно необходимо 4 недели, однако на протекание затвердевания могут влиять различные факторы, которые следует учитывать.

1

Набор прочности бетона – этапы схватывания раствора и твердения

Первый этап приобретения цементом марочной твердости – процесс схватывания, который происходит за несколько суток с момента подготовки смеси. Скорость схватывания напрямую зависит от температуры воздуха:

  1. 1. Летом при достижении воздухом температуры 20 градусов по Цельсию процесс схватывания начнется уже через 120 минут после заливки смеси и полностью завершится еще через 60 минут. Итого на весь процесс уйдет примерно 3 часа.
  2. 2. При охлаждении воздуха схватывание начнется намного позже. При 0 градусов оно начинается через шесть и более часов, а на всю первую стадию твердения уйдет до суток.

Чем теплее воздух, тем быстрее схватывается смесь. Жарким летом для схватывания бывает достаточно 10-15 минут.

В жаркую погоду бетон может схватиться за 10-15 минут

Схватывание бетонного раствора приводит к началу его затвердевания, потому очень важно придать смеси нужную форму максимально быстро. При высоких температурах требуется увеличение времени схватывания, чему способствует механизм тиксотропии. Так называют способность раствора уменьшать вязкость из-за встряхивания. Из-за этого смесь в бетономешалке на протяжении длительного времени сохраняет свои качества и не твердеет.

После схватывания запускается процесс твердения. На набор максимально возможной жесткости уходит до нескольких лет, однако свои характеристики цемент приобретает уже спустя 4 недели. Процесс затвердения раствора очень неравномерен. Наиболее интенсивно он идет в течение первой недели-двух с момента заливки, за это время он приобретает до 70 процентов от своего максимального значения, после чего твердение замедляется, однако не прекращается.

Набор прочности бетона – продолжительная процедура, на которую могут оказывать влияние различные факторы. К наиболее значимым из них относят:

  • внешнюю температуру;
  • влажность воздуха;
  • марку.

2

Набор марочной прочности бетона в зависимости от температуры

Теплота воздуха – самый важный фактор, влияющий на скорость приобретения бетоном его характеристик. При прохладном воздухе процесс затвердевания происходит намного медленнее, чем жарким летом. При морозе процесс набора жесткости полностью останавливается, так как входящая в состав смеси вода замерзает, а она необходима для гидратации цемента. При повышении температуры выше нуля процесс затвердевания продолжится, но способен вновь остановиться из-за мороза.

Зимой процесс затвердевания происходит намного медленнее

Для работы в зимнее время обычно используют смеси, в состав которых входят специальные вещества, обеспечивающие ускорение процедуры затвердевания и снижающие температуру, при которой процедура гидратации останавливается. На современном рынке представлены качественные составы, твердеющие максимально быстро и способные достичь крепости за 14 дней.

Горячий воздух среды позитивно сказываются на скорости затвердевания бетона. При +40 градусах по Цельсию раствор приобретает твердость в течение первой недели. Именно по этой причине все работы с растворами принято проводить в летний период.

Зимой для ускорения процесса твердения и предотвращения замерзания воды могут использовать специальное оборудование и средства для подогрева залитой конструкции. Однако это, во-первых, требует профессиональных знаний, во-вторых, приводит к существенному удорожанию всех запланированных строительных работ. Нагрев до температуры более 90 градусов недопустим, так как из-за этого может пострадать сама структура возводимых частей.

Ниже представлен график, отражающий время набора марочной прочности бетона в зависимости от температуры. Кривые построены из расчета характеристик материала марки М400 и они позволяют определить процент прочности, набираемой за определенное количество суток в соответствии с различными температурными условиями. Первая линия – это +50 градусов по Цельсию, последняя – +5 градусов.

К примеру, график дает возможность определить, что при +50 градусах смесь за первые 2 суток наберет около 75% от марочной прочности. При +5 градусах эти же характеристики бетон приобретет только спустя 20 дней.

Существует специальное оборудование для ускорения затвердевания бетона

С помощью информации из графика можно также узнать сроки распалубки заливаемой конструкции. Распалубка может осуществляться после того, как смесь наберет более 50% от величины жесткости. Учитывая, что при температуре ниже +10 градусов для набора полной прочности бетону не хватит даже 4 недель, в таких условиях стоит задуматься о возможности подогрева заливаемых конструкций.

Определить оптимальное время заливки цементного раствора поможет приведенная ниже таблица. Она, в зависимости от марки материала и условий, показывает необходимое количество суток для гидратации.

В таблице красным цветом выделена нормативно-безопасная жесткость раствора, приобретаемая в течение указанного времени при определенных условиях. Зеленым – безопасная твердость смеси, приобретаемая в течение указанного времени при определенных условиях. Синим – твердость смеси, приобретаемая в течение указанного времени при определенных условиях.

3

Влияние марки цемента и влажности на скорость гидратации

Марка используемого цемента напрямую влияет на скорость затвердевания. Более того, марка определяет также критическую прочность раствора, которую он должен успеть приобрести на начальном этапе схватывания. Ниже приведено соотношение, описывающее критическую прочность (в проценте от марочной) для разных цементов:

  1. 1. М15-М150 – 50%.
  2. 2. М200-М300 – 40%.
  3. 3. М400-М500 – 30%.

Если планируется осуществлять заливку предварительно напряженных конструкций, критическая твердость будет составлять более 70% от марочной.

Что касается влажности окружающей среды, то пониженный уровень данного параметра может отрицательно влиять на процесс гидратации. Если влага будет полностью отсутствовать, то процедура гидратации цемента полностью остановится. Если же влажность будет высокой то скорость твердения будет увеличиваться. Оптимальные условия для быстрого затвердевания – высокая влажность и высокая температура.

Особенно критичной малая влажность станет для заливки при высоких температурах. Жара приведет к быстрому высыханию воды, что отрицательно скажется не только на времени гидратации, но и на характеристиках заливаемых конструкций. Из-за этого в теплое время года может требоваться периодическое увлажнение залитого цемента.

Так как на гидратацию цемента влияет множество факторов, заливку смеси необходимо осуществлять только после определения оптимальных условий и с их соблюдением. Если не учитывать влияющие на процедуру условия, все строительство способно завершиться совсем не так, как изначально планировалось и потраченные собственником деньги просто уйдут в трубу.

Скорость упрочнения — обзор

5.

8 Обсуждение и выводы

Все расчеты в этой главе были выполнены с использованием упрощенной конститутивной модели для жесткого, идеально пластичного материала с линейным термическим размягчением и степенным упрочнением. Цель состоит не столько в том, чтобы делать прогнозы для реальных материалов, которые неизменно имеют более сложный конститутивный отклик, сколько в том, чтобы получить представление о взаимодействии различных физических свойств. В каждой исследуемой проблеме это взаимодействие или конкуренция между различными физическими процессами проявляется как безразмерные параметры, которые всегда отображают относительную интенсивность этих процессов.Практически в каждой задаче встречается s 0 a / ρcm или, в более общем смысле, m −1 δs / δW p , что представляет собой соотношение температурной чувствительности (уменьшение напряжения на единицу пластической работы, δs / δW p = δs / s δγ = δs / ρc δϑ ) к скоростной чувствительности, m = δlns / δlnγ˙. Это представляет собой фундаментальную конкуренцию между термическим смягчением напряжения течения и увеличением скорости деформации напряжения течения.При любом небольшом фоновом возмущении (прочность, структура, температура, размеры) эти два процесса будут стремиться усилить начальное возмущение до тех пор, пока либо не будут высвобождены движущие силы, либо материал не подвергнется бифуркации, зависящей от скорости, и не упадет до значительного уровня. более низкое напряжение течения. Когда материал теряет прочность в полосе сдвига, соседний материал вынужден разгружаться.

Отношение k / ρcγ˙0h3 сравнивает квадрат локальной тепловой длины с квадратом характерной длины в материале.В качестве альтернативы, он сравнивает скорость, с которой теплопроводность может отводить достаточно тепла, чтобы снизить температуру на один градус, со скоростью, с которой подводится достаточно тепла, чтобы поднять температуру на один градус. Как бы то ни было, это соотношение выражает тепловую конкуренцию между отводом и подачей тепла.

Многие другие соотношения, включающие физические свойства, а также характерные длины, скорости, напряжения и т. Д., Возникают естественным образом по мере построения приближенных решений, и часто кажется возможным найти важные безразмерные параметры только после первого нахождения приближенного решения для законы баланса.Примером этого свойства является параметр 8kˆρˆ / m3 в уравнениях (5.32) — (5.34), который считается либо очень большим, либо очень маленьким. Этот параметр представляет собой совокупность соревнований между подачей и отводом тепла, а также между кинетической энергией и силой, которая модулируется чувствительностью к скорости деформации. Было бы трудно найти верхний и нижний пределы различных выражений без указания законов баланса.

Масштабные соотношения для распространения полос сдвига находятся после дополнительного уровня сложности, а именно нахождения решений подобия (промежуточная асимптотика согласно Баренблатту [45]), которые требуют решения нелинейной системы обыкновенных дифференциальных уравнений, Ур. (5.38). К счастью, с доступным программным обеспечением сами решения найти несложно, но не менее удачным является тот факт, что масштабирование, представленное в формуле. (5.37) исключили все параметры из уравнения. (5.38), за исключением чувствительности к скорости деформации, что значительно снижает потребность в параметрических расчетах. Решения подобия позволили оценить установившуюся скорость полосы сдвига, но ограниченный объем доступных экспериментальных данных предполагает, что это только верхняя граница, поскольку кажется, что легко прервать движение полосы по мере приближения упругих волн разгрузки.

Были предложены различные новые оценки уровней энергии, по крайней мере, для движения в режиме III. Хотя установившаяся скорость в режиме II такая же, как в режиме III, различные уровни энергии не проверялись для режима II. Считается, что рассеяние энергии на полосу состоит только из пластической работы внутри самой узкой полосы, которая полностью преобразуется в тепло, поскольку деформационное упрочнение не учитывается, и, следовательно, нет накопления холодной обработки. Тепловой поток, который покидает горячую полосу сдвига к точкам на полпути между полосой и соседней полосой или к удаленным точкам, где тепловой градиент исчезает, рассматривается как перераспределение тепловой энергии и, таким образом, возможно, делает ее невосстановимой, но не был включен в оценке диссипации.Было обнаружено, что в среднем объемная скорость диссипации при заданном напряжении такая же, как если бы материал имел среднюю скорость деформации на всем протяжении, но с пониженным напряжением. Перед полосой сдвига скорость рассеяния на единицу объема равна s + γ˙0, но сразу за концом полосы средняя объемная скорость рассеяния составляет s − γ˙0 и, следовательно, меньше. Учитывая уравнения (5.28) и (5.29), может показаться, что материал пытается локализоваться как можно быстрее, тем самым снижая общую скорость диссипации вблизи острия и, возможно, позволяя полосе сдвига продолжать продвигаться как единое целое.В этом обсуждении учитывалась только скорость рассеяния на острие, и следует помнить, что рассеяние происходит по всей полосе сдвига и может изменяться по интенсивности по всей ее длине. Это должно быть особенно верно, если конечная движущая сила расположена на удалении от наконечника, как в эксперименте Калтоффа, потому что баланс импульса потребует переменных полей напряжений по длине. Полная диссипация по длине полосы сдвига не может превышать энергию, передаваемую на границе, и поэтому кажется разумным ожидать, что движение полосы должно подстраиваться под изменяющуюся мощность, передаваемую на внешнюю границу.

Остается изучить как минимум две проблемы. Во-первых, это вопрос о горячих точках вдоль полосы сдвига. Являются ли они вторичными нестабильностями, как предполагалось ранее, или они связаны с необходимыми изменениями по длине из-за требований баланса импульса и местной энергетики, или и того, и другого? Или надо совсем иначе понимать горячие точки? На вторую проблему указали Teng et al. [44]. Полосы адиабатического сдвига сами по себе не представляют собой окончательного разрушения материала с отделением поверхностей, например, в виде трещин или сколов. В игру должны вступить и другие механизмы. Известно, что полосы сдвига часто являются областями, где может происходить растрескивание, и что часто происходит взаимодействие с зарождением и ростом пустот. Но как следует описывать и понимать эти взаимодействия, в значительной степени остается открытым.

Почему испытания бетона на температуру важны в экстремальных погодных условиях

Выделение тепла в бетоне — очень сложная и широко исследуемая тема. Чтобы упростить этот процесс, выделение тепла с течением времени можно разделить на пять отдельных фаз.Тепловой профиль может меняться в зависимости от типа цемента. Типичная гидратация цемента типа I графически представлена ​​на рисунке ниже.

Таблица 1: Состав портландцемента

Силикат трикальция

Фазы портландцемента

Аббревиатура (химическая формула)

Силикат дикальция C 2 8 S

C 3 S
Алюминат трикальция C 3 A
Тетракальцийалюмоферрит C 4 AF
CaSO4

Сульфат кальция * · 2H 2 O (гипс), CaSO 4 · ½H 2 O

* Сульфат кальция составляет только 10% массы цемента. Остальные четыре фазы представляют собой основные соединения портландцемента, и их индивидуальная массовая доля изменяется в зависимости от типа цемента.

Рисунок 1: Теплота гидратации цемента типа 1

Фаза I: предварительная индукция

Вскоре после того, как вода вступает в контакт с цементом, происходит резкое повышение температуры, которое происходит очень быстро (в течение нескольких минут) . В течение этого периода основными реактивными фазами бетона являются алюминатные фазы (C3A и C4AF).Фазы алюмината и феррита реагируют с ионами кальция и сульфата с образованием эттрингита, который осаждается на поверхности частиц цемента. Во время этой фазы, в меньшей степени, силикатные фазы (в основном C3S) также будут реагировать в очень малых фракциях по сравнению с их общим объемом и образовывать очень тонкий слой гидрата силиката кальция (C-S-H).

Фаза II: период покоя

Эта фаза также известна как фаза индукции. В этот период скорость гидратации значительно замедляется. Считается, что это происходит из-за осаждения вышеупомянутых соединений на поверхности частиц цемента, что приводит к возникновению диффузионного барьера между этими частицами и водой. Тем не менее, существуют серьезные споры относительно физических и химических свойств, стоящих за возникновением этой стадии, и методов ее прогнозирования.

В этот период осуществляется транспортировка и укладка свежего бетона. На данный момент бетон еще не затвердел и еще можно обрабатывать (пластичный и жидкий).Было показано, что продолжительность периода покоя варьируется в зависимости от множества факторов (типа цемента, примесей, Вт / см и т. Д.). Конец периода покоя обычно характеризуется начальной установкой.

Этап III и IV: Увеличение прочности

На этом этапе бетон начинает затвердевать и набирать прочность. Тепло, выделяемое во время этой фазы, может длиться несколько часов и вызвано в основном реакцией силикатов кальция (в основном C3S и в меньшей степени C2S). В результате реакции силиката кальция образуется гидрат силиката кальция «второй стадии» (C-S-H), который является основным продуктом реакции, придающим прочность цементному тесту. В зависимости от типа цемента также можно наблюдать третий, более низкий пик тепла от возобновленной активности C3A.

Фаза V: устойчивое состояние

В этот момент температура бетона стабилизируется с температурой окружающей среды. Процесс гидратации значительно замедлится, но не остановится полностью. Гидратация может продолжаться месяцы, годы или даже десятилетия при условии, что для гидратации достаточно воды и свободных силикатов. Однако прирост силы в этот период будет минимальным.

Контроль температуры укладки и выдержки бетона — ключ к успеху

При бетонировании в холодную погоду преследуются три основные цели: 1) Защитить только что уложенный бетон от повреждений из-за раннего замерзания; 2) Поддерживайте условия отверждения, чтобы обеспечить адекватный прирост прочности; и 3) Защитите бетон от теплового удара и связанного с ним растрескивания в конце периода защиты.

Если свежеуложенный бетон замерзнет, ​​это может привести к немедленному и необратимому повреждению. Повреждение происходит из-за воды (т.е., замес или вода для смешивания) при замерзании расширяется в объеме на 9%. Образование кристаллов льда и линз, в результате чего происходит расширение пасты и микротрещины, может снизить прочность на сжатие и увеличить пористость затвердевшего бетона (рис. 1). Снижение прочности до 50% может произойти, если замерзание произойдет в первые несколько часов после укладки или до того, как бетон достигнет прочности на сжатие примерно 500 фунтов на квадратный дюйм. Последующее отверждение не устранит повреждения и не восстановит свойства бетона.

Свежеуложенный бетон необходимо защищать от преждевременного замерзания до тех пор, пока количество воды для затворения или степень насыщения не будут в достаточной степени снижены за счет процесса гидратации, который описывает химическую реакцию между портландцементом или вяжущими материалами и водой. Во время гидратации степень насыщения бетонной смеси непрерывно снижается, так как вода для затворения соединяется с вяжущими материалами, и смесь начинает затвердевать и затвердевать. Из-за процесса гидратации количество доступной воды для смешивания, которая образует кристаллы льда и линзы, уменьшается, поэтому риск необратимого повреждения в случае замерзания бетона снижается.

Когда нет внешних источников воды, критическая степень насыщения — чтобы один цикл замерзания не повредил бетон необратимо — возникает, когда бетон достигает прочности не менее 500 фунтов на квадратный дюйм. При заданных температурах отверждения бетонные смеси с правильными пропорциями должны достичь этой прочности в течение примерно 24 часов. Для богатых цементом смесей или смесей с горячей водой и химическими ускорителями прочность 500 фунтов на квадратный дюйм может быть достигнута намного раньше. Поэтому очень важно, чтобы свежеуложенный бетон был защищен от замерзания в течение первых 24 часов или до тех пор, пока бетон не достигнет прочности не менее 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 достигать минимальной прочности на месте не менее 3500 фунтов на квадратный дюйм, если подвергается повторяющимся циклам замораживания и оттаивания, и 4500 фунтов на квадратный дюйм, если также подвергается воздействию химикатов для борьбы с обледенением. Кроме того, недавно уложенный бетон, или, точнее, вода для смешивания в порах бетона, не замерзает до тех пор, пока температура не упадет ниже 32 ° F из-за щелочей в порах воды и других факторов.Поэтому не паникуйте и предполагайте, что бетон замерз, если измеренная температура бетона составляет 32 ° F или на несколько градусов меньше. Чтобы избежать необратимого повреждения в раннем возрасте из-за холодной погоды, защитите бетон от замерзания как можно скорее после укладки, уплотнения и отделки.

Рисунок 1. Крупный план отпечатков ледяных кристаллов в замороженном бетоне. Для этого образца повреждение от замерзания или микротрещины распространялось на бетон примерно на 2 дюйма. Фото предоставлено Дэвидом Ротштейном, DRP, Twining Company Рисунок 2.Сравнение прочности на сжатие в раннем возрасте для бетонов, изготовленных из цементов типов I и III и отвержденных при 40 ° F и 73 ° F. Изображение предоставлено: Клигер, П. Влияние температур смешивания и отверждения на прочность бетона, RDB RX103, Portland Cement Association, 1958, www.cement.org

Защита для обеспечения адекватного увеличения прочности

Скорость затвердевания и набора прочности бетона зависит от температуры бетона. Как показано на Рисунке 2, низкие температуры отверждения бетона снижают скорость гидратации и, следовательно, замедляют скорость набора прочности.Чтобы гарантировать, что вновь уложенный бетон приобретает необходимую прочность для безопасного снятия опалубки, берегов и перекладин, а также для безопасной загрузки конструкций во время и после строительства, необходимо поддерживать адекватную температуру бетона в период защиты или отверждения.

Температура укладки и отверждения бетона: Все поверхности для укладки свежего бетона не должны иметь снега, льда и стоячей воды. Не кладите свежий бетон на замерзшие основания или основания. Избегайте разницы температур, превышающей 20 ° F между свежим бетоном и основным материалом для плит на земле; в противном случае может произойти непостоянное схватывание, быстрая потеря влаги, расслоение и растрескивание при пластической усадке.

Обычно в спецификациях по бетонированию в холодную погоду устанавливаются минимальные температуры укладки бетона, минимальные температуры отверждения бетона и периоды отверждения для защиты бетона как от раннего замерзания, так и для обеспечения соответствующего увеличения прочности. Наиболее распространенные минимальные температуры укладки и отверждения бетона, указанные в DOT, составляют 50 ° F и 55 ° F, но некоторые из них достигают 40 ° F. Некоторые DOT имеют понижающуюся или понижающую минимальную температуру схватывания бетона в зависимости от времени.

Большинство инспекторов измеряют температуру свежего бетона в месте доставки или размещения.Однако некоторые могут измерить бетон после укладки или в формах. Для некоторых DOT указаны только минимальные температуры укладки бетона. Вместо указания минимальных температур отверждения в этих DOT указывается минимально необходимая изоляция (значение R) или температура обогреваемого корпуса на основе минимального размера сечения и температуры окружающего воздуха. Несмотря на то, что каждый DOT отличается, каждый DOT имеет спецификации начинать отверждение сразу после окончания, чтобы поддерживать температуру только что уложенного бетона, чтобы защитить от замерзания в раннем возрасте и обеспечить адекватный прирост прочности.На следующей работе обязательно знайте минимальную температуру укладки и выдержки бетона; Кроме того, не забудьте учесть падение температуры бетона во время доставки.

Периоды защиты: DOT по-разному определяют период времени отверждения. Некоторые требуют минимальных периодов времени с минимальной температурой отверждения, в то время как другие основывают минимальный период отверждения на основе прочности на сжатие или изгиб, в первую очередь определяемой методом созревания. Зрелость бетона — косвенный способ оценки прочности бетона на месте путем сочетания температуры и времени (Рисунок 3).

Некоторые DOT требуют минимального периода отверждения в 5, 7 или 14 дней с указанной минимальной температурой отверждения для различных типов структурных элементов, в то время как другие основывают продолжительность периода отверждения на набранной прочности бетона, определяемой методом зрелости. Например, DOT часто требуют, чтобы подрядчик поддерживал температуру покрытий на уровне 40 ° F или выше, пока бетон не достигнет прочности на сжатие на месте не менее 2000 фунтов на квадратный дюйм, или указать минимальный период отверждения с момента бетонирования. укладку до тех пор, пока бетон не достигнет заданного процента от требуемой прочности.Если разрешено, всегда используйте метод зрелости для оценки прочности на месте, потому что это, как правило, самый безопасный и экономичный способ.

Способы защиты: Изоляционные или зимние одеяла для отверждения являются наиболее экономичным средством поддержания адекватных температур отверждения бетона, поскольку этот метод использует тепло гидратации или тепло, выделяемое в результате химической реакции между вяжущими материалами и водой (Рисунок 4 ). В зависимости от массы бетона, содержания вяжущих материалов, температуры бетона и условий окружающей среды изоляция обычно может поддерживать адекватные температуры отверждения.

Как можно скорее накройте бетон одеялом, не повреждая поверхность, чтобы уловить как можно больше тепла гидратации. Улавливание раннего тепла поможет поддерживать температуру отверждения, но также способствует гидратации, что, в свою очередь, дает дополнительное тепло. Обязательно защитите края, углы и поверхности, поскольку эти области наиболее подвержены замораживанию и повреждению в раннем возрасте. Обязательно перекрывайте и закрепляйте одеяла, чтобы ветер и проезжающие грузовики не сдували их с бетона.

В экстремальных зимних условиях иногда тепла гидратации недостаточно для поддержания адекватной температуры отверждения, и требуется дополнительное тепло. Дополнительное тепло можно подавать с помощью бетонных одеял с электрическим обогревом, водяных обогревателей с одеялами зимнего отверждения и обогреваемых шкафов. Конечно, использование дополнительного тепла может значительно увеличить стоимость бетонирования в холодную погоду.

Рис. 3. Система зрелости в пробуренной стволе опоры моста, обеспечивающая прямой, удаленный или беспроводной доступ к температуре и прочности бетона (данные о зрелости).Фото: Джон Гнэдинджер, Con-CureFigure 4. Укладывайте зимние одеяла как можно скорее, чтобы уловить исходное тепло бетона и тепло гидратации.

Защита от теплового удара и трещин

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 большие температурные градиенты между поверхностью и внутренними частями бетона, и возникающие термические напряжения могут вызвать случайное растрескивание поверхности.По сути, поверхность бетона термически усаживается, но внутренняя часть остается теплой и не дает усадки, поэтому поверхность трескается. Рассмотрите возможность постепенного уменьшения количества источников тепла или оставьте изоляцию на месте, пока температура бетона не остынет до средней температуры воздуха. Некоторые подрядчики снимают защиту днем, когда температура выше, и заменяют ее ночью, когда температура падает; однако это дорогостоящий подход с точки зрения рабочей силы.

Спецификации обычно ограничивают максимальное падение температуры поверхности до 50 ° F в течение 24 часов.Однако ваши характеристики могут отличаться (менее 50 ° F) или основаны на минимальном размере бетонной секции, поэтому проверьте максимальное падение температуры поверхности, допустимое после снятия защиты.

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

Влияние температуры на гидратацию цементных материалов

Эта работа направлена ​​на изучение материалов на основе цемента, подвергшихся сульфатной атаке в трех различных условиях: внешняя сульфатная атака (ESA), отложенное образование эттрингита (DEF) и эффект сцепления обоих, а также предложить один и тот же механизм повреждения для всех них. На основе предложенного механизма создана поромеханическая модель для моделирования расширения, вызванного расширяющимися кристаллами во время деградации.Исследование состоит из трех частей. В первой части описывается разрушение образцов цементного теста с двумя типами цемента (CEM I и CEM III) и двумя размерами (2 2 12 см3 и 11 11 22 см3), подвергшихся воздействию трех условий сульфатной атаки (ESA, DEF и Эффект сцепления) изучаются и сравниваются, включая изменение длины, изменения массы и наблюдения. Образцы, подвергшиеся воздействию эффекта сцепления, показывают самую быструю кинетику и наиболее серьезную степень деградации по сравнению с другими случаями. Затем пористая структура цементных паст до и после сульфатной атаки охарактеризована с помощью различных методов: MIP, DVS, испытаний на доступность воды и испытаний на растворение при нагревании. Сравнивая изменение распределения размеров пор цементных паст в различных условиях, было обнаружено, что образовавшиеся кристаллы осаждаются как в капиллярных, так и в гелевых порах. В дополнение к эволюции распределения пор по размерам во время DEF предлагается механизм повреждения: образовавшиеся кристаллы (эттрингит) осаждаются в больших порах, не вызывая явного расширения, а затем проникают в поры капилляров и геля, что приводит к набуханию.Более того, объем пор, занимаемый продуктами, индуцированными DEF, высвобождается после испытаний на растворение на основе тепла, что дополнительно подтверждает образование продуктов расширения в этом диапазоне пор. Наконец, на основе экспериментального вывода о том, что эттрингит образуется через поры от больших до мелких во всех случаях, предлагается поромеханическая модель для моделирования расширения материалов на основе цемента, подвергающихся воздействию сульфатов. Модель основана на контролируемом поверхностью росте и физико-химических свойствах как для ESA, так и для DEF, несмотря на различный источник сульфат-ионов.Две независимые константы, ai и ap, предложены для представления кинетики вторжения кристаллов и деформации. Более того, модель может быть связана с любыми механическими теориями, например упругость, пластичность, теория повреждений или любые другие. Модель хорошо иллюстрирует процесс кристаллизации и хорошо предсказывает соответствующее расширение как в ESA, так и в DEF

Best Practices for Hot Weather Concreting

Факторы окружающей среды, особенно жаркие погодные условия, влияют на свойства бетона и строительные операции по смешиванию, транспортировке и укладке бетонных материалов.

Понимая, как эти факторы — тепло, влажность и даже ветер — влияют на отверждение бетона, производители могут корректировать состав смеси и компенсировать различные другие способы, чтобы поддерживать высокие стандарты качества и избегать проблем с готовым продуктом.

Что такое бетонирование в жаркую погоду?

ACI определяет бетонирование в жаркую погоду как «одно или комбинацию следующих условий, которые имеют тенденцию ухудшать качество свежезамешенного или затвердевшего бетона, ускоряя скорость потери влаги и скорость гидратации цемента, или иным образом вызывая неблагоприятные результаты: высокая температура окружающей среды; высокая температура бетона; низкая относительная влажность; и высокая скорость ветра.”

Хотя проблемы с жаркой погодой чаще всего возникают летом, климатические условия с сильным ветром, низкой относительной влажностью и солнечной радиацией могут возникнуть в любое время, особенно в более теплом климате. Таким образом, бетонирование в жаркую погоду — это любой период высокой температуры, при котором необходимо принимать специальные меры для обеспечения надлежащего обращения с бетоном, его укладки, отделки и отверждения.

Бетонирование в жаркую погоду — это любой период высокой температуры, при котором необходимо соблюдать особые меры предосторожности для обеспечения надлежащего обращения с бетоном, его укладки, отделки и твердения. .

Точная температура, при которой следует соблюдать особые меры предосторожности, варьируется. По словам Джека Холли, ветерана бетона с 45-летним стажем, 80 ° F (27 ° C) — хороший ориентир для использования. Обычно это температура, которая начинает влиять на эффективность цементной системы.

Скорость испарения является более точным индикатором жарких погодных условий для бетона — когда скорость испарения превышает 0,20 фунтов на квадратный фут / час (1 кг / м 2 / час), требуются меры предосторожности.

Выявление проблем с бетоном для жаркой погоды

Жаркие погодные условия могут привести к проблемам при смешивании, укладке и отверждении гидроцементного бетона, что может отрицательно повлиять на свойства и удобство эксплуатации бетона.Если меры предосторожности не будут эффективно реализованы в жаркую погоду, бетон может быть поврежден из-за растрескивания из-за пластической усадки, термического растрескивания и снижения 28-дневной прочности.

В свежеприготовленном состоянии к основным проблемам, возникающим в жарких погодных условиях, относятся:

  • Повышенная потребность в воде, снижающая водоцементное соотношение.
  • Повышенная потеря осадки, приводящая к необходимости добавлять воду на стройплощадке.
  • Ускоренное время схватывания, что создает проблемы при транспортировке, уплотнении и окончательной обработке, а также увеличивает риск образования холодных швов.
  • Повышенная вероятность пластической усадки и термического растрескивания, в основном из-за испарения воды с поверхности укладки.
  • Трудности с контролем содержания воздуха — в зависимости от цементной системы и пакета добавок может образовываться гель, вызывающий разрыв пузырьков воздуха, что снижает содержание воздуха.
  • Необходимость в быстром затвердевании и ранней резке бетона. Бетон, отвержденный при высоких температурах в раннем возрасте, не будет таким же прочным в более позднем возрасте, как бетон, отвержденный при более благоприятных температурах.

После затвердевания бетона проблемы, вызванные жаркой погодой, никогда не могут быть полностью устранены. Таким образом, недостатки затвердевшего бетона часто включают:

  • Повышенный потенциал усадки при сушке и дифференциального термического растрескивания в результате охлаждения всей конструкции или перепада температур в поперечном сечении плиты.
  • Пониженная прочность на сжатие из-за повышенного водопотребления.
  • Повышенная вероятность образования холодных швов, разницы в цвете или других изменений внешнего вида поверхности.Это происходит из-за разной скорости гидратации или разного соотношения водоцементного материала (Вт / см).
  • Пониженная водонепроницаемость и долговечность из-за растрескивания.

Минимизация воздействия жаркой погоды

Ключом к успешному бетонированию в жаркую погоду является планирование как внутренних процессов на заводе, так и внешних процессов на стройплощадке.

Убедитесь, что бригады прошли соответствующую подготовку по работе с бетоном в жарких погодных условиях.Если ваша команда не знает о различных добавках для контроля гидратации или о влиянии добавок в жаркую погоду, проконсультируйтесь с вашим поставщиком добавки и с поставщиком цемента, чтобы узнать о лучших методах для вашего сценария смешивания.

Рекомендуется применять совместный подход к бетонированию в жаркую погоду. Проведите встречи с подрядчиками и конечным заказчиком, чтобы все знали о рисках, включая возможность пластиковой усадки и т. Д. Таким образом, если в будущем возникнут проблемы, ожидания будут уже установлены.

Лучшие практики на предприятии

Самой важной мерой предосторожности в жаркую погоду является увлажнение бетонных заполнителей, которые являются сухими и впитывающими. Можно использовать обычные оросители. Если у вас есть емкость и место во дворе, лучше смочить заполнитель на ночь перед использованием, чтобы у вас была возможность слить его перед использованием. Это вернет влажность к контролируемому уровню и позволит избежать проблем с контролем проседания.

Используйте проверенную формулу для непрерывного контроля температуры, поддерживая низкую температуру бетона за счет охлаждения заполнителей и воды для смешивания — вы даже можете использовать лед для воды для смешивания.В очень теплом климате подумайте об инвестициях в охлаждение жидким азотом. Это в основном рекомендуется для крупносерийного производства — если вы делаете всего пару размещений в неделю, это может оказаться неэффективным с точки зрения затрат.

Следите за оборотами барабана, чтобы избежать чрезмерного перемешивания, но поверните барабан как минимум на 70–100 оборотов со скоростью перемешивания, указанной производителем.

Лучшие практики на рабочем месте

Во-первых, ограничьте время прохождения бетона, которое включает время, в течение которого бетон фактически находится на строительной площадке в ожидании использования. Работайте с подрядчиком, чтобы согласовать сроки доставки, чтобы обеспечить бесперебойную поставку и избежать того, чтобы грузовики стояли на месте с бочками, которые тряслись под палящим солнцем.

Замедляющие агенты или добавки, стабилизирующие гидратацию, великолепны, но они требуют, чтобы вы провели собственное тестирование, чтобы вы могли быть уверены в их возможностях. Помните, цель состоит не в том, чтобы замедлить бетон, а в том, чтобы контролировать схватывание до тех пор, пока бетон не будет на месте.

Практикуйте быструю выгрузку из грузовиков, чтобы у бетона было меньше времени на реакцию перед укладкой.Смочите область нагнетания для дополнительного охлаждения и убедитесь, что область затенена. Если подрядчик может сначала установить крышу, это идеальный сценарий. В противном случае установите временные солнцезащитные козырьки, чтобы снизить температуру поверхности бетона. Защитите бетон временными покрытиями, такими как полиэтиленовая пленка, во время любых значительных задержек между укладкой и отделкой. Также установите временные защитные полосы, чтобы снизить скорость ветра над бетонной поверхностью.

Немедленно отвердите плиту. На настилах мостов или эстакад, где существует высокий потенциал испарения, белому отвердевшему составу требуется время, чтобы стать мембраной.Распылите его сразу после завершения обработки и накройте мокрой мешковиной. Использование отвердителей с белыми пигментами помогает улучшить покрытие, а также помогает отражать тепло от бетонной поверхности.

Наконец, защитите свои испытательные цилиндры. Они должны быть постоянно влажными и иметь температуру от 60 ° F (16 ° C) до 80 ° F (27 ° C) для принятия или отклонения. Водяные бани очень эффективны для этого, но следите за температурой воды и не помещайте слишком много баллонов в одну водяную баню.

Краткое изложение передовой практики

На заводе На рабочем месте
• Увлажняющие агрегаты
• Контролировать температуру
• Используйте лед для смешивания воды
• В очень теплом климате
рассмотрите возможность инвестирования в охлаждение жидким азотом
• Контролировать обороты барабана
• Для специальных смесей могут потребоваться дополнительные меры предосторожности
• Ограничьте время в пути
• Используйте замедлители
• Практикуйте быструю разгрузку
• Смочите зону разгрузки
• Используйте тени и ветрозащитные экраны
• Вылечите как можно скорее
• Защитите цилиндры

Хотя вам, скорее всего, не потребуется принимать все рекомендуемые меры предосторожности, описанные в этой статье, каждый сценарий жаркой погоды должен быть проанализирован индивидуально квалифицированным персоналом, который должен найти оптимальное сочетание качества, осуществимости и рентабельности.

CarbonCure и жаркая погода

CarbonCure уже много лет используется в жарких погодных условиях. Это не повлияет ни на одну из проблем, описанных выше, и не предотвратит их. В то время как CO 2 является охлаждающим материалом, технология CarbonCure использует только очень небольшое количество CO 2 — недостаточно значительное, чтобы изменить температуру бетона.

Хотите узнать больше? Попросите нас прислать вам запись нашего недавнего вебинара по этой теме с участием Джека Холли и Дайан Праухт из CarbonCure.


Поделиться

Термический удар бетона

Кайла Хэнсон, П.Е.

Температурные изменения могут иметь широкое и разнообразное влияние на свойства бетона.

Наконец-то наступило лето, а вместе с ним и теплая погода, плотный график, работа во дворе, время в бассейне и… мурашки по коже? В жаркий летний день волосы на руках могут встать дыбом. Когда наши тела испытывают разницу температур, из-за которой нам становится холодно, например, при выходе из бассейна или при беге через разбрызгиватель, мы выделяем адреналин.Адреналин заставляет крошечные мышцы под кожей сокращаться, что приводит к появлению неровностей, которые мы обычно называем мурашками по коже. Так же, как колебания температуры могут сотрясать наши тела, они могут сотрясать бетон.

На заводе

Wieser Concrete Products в Мэйден-Рок, штат Висконсин, для хранения инертных материалов используются отапливаемые закрытые бункеры. Затем используется конвейер для транспортировки заполнителя под землей на завод, чтобы поддерживать постоянную температуру в течение всего года. (Фото предоставлено Wieser Concrete Products)

Понимание влияния температуры

Температура — это сложное термодинамическое свойство, которое обычно рассматривается как простое одномерное измерение в градусах Фаренгейта или Цельсия.Температура влияет на нас в субъективном смысле, а также влияет на свойства материалов в объективном масштабе. Физические свойства материала, включая плотность, объем, проводимость, давление, скорость химических реакций и даже скорость звука, зависят от температуры. Сборный железобетон ничем не отличается, и качественный сборный железобетон во многом зависит от соответствующей температуры отверждения.

Разница температур — разница температур между двумя указанными точками — играет важную роль в процессе производства.Они существуют среди сырьевых материалов, а также между бетонными и закладными элементами, бетоном и формовочным оборудованием, бетоном и окружающим воздухом и даже между различными областями единой бетонной массы. Кетан Сомпура, директор по бетонным технологиям в Sika Corp., сказал, что наибольший фактор, способствующий термическому удару и термическому растрескиванию в бетоне, — это разница температур между поверхностью и внутренней частью.

Precasters также должны учитывать температурный градиент. Изделие, которое теряет свою форму через 24 часа после заливки, может казаться прохладным на ощупь, но температурный градиент существует временно, поскольку температура бетона увеличивается ближе к центру массы.

Быстрый старт, медленное завершение

Температура свежего бетона или даже «зеленого» сухого бетона зависит от составляющих материалов, температуры окружающей среды, смесительного оборудования, формовочного оборудования и процедур уплотнения. Контроль этого обычно важен, так как реакции гидратации цемента, время схватывания, увеличение прочности на сжатие, удобоукладываемость и объем бетона в значительной степени зависят от температуры в дополнение к воздухововлечению и потребности в воде.

В целом, более высокие температуры в течение первых нескольких дней отверждения способствуют более быстрому набору прочности, но могут снизить 28-дневную прочность.Например, если все другие факторы поддерживаются постоянными при оптимальной влажности 80% и без специальной внешней обработки, скорость гидратации цемента в раннем возрасте и прочность бетона на сжатие неуклонно возрастают при сравнении температур отверждения 73, 90, 105 и 120 градусов F.

Прочность бетона продолжает расти на протяжении всего срока службы продукта, так как оставшийся цемент гидратирует. Тем не менее, скорость развития силы замедляется, приближаясь к 28 дням, и снижается к 36 дням. Насколько замедляются скорости, зависит от температуры отверждения, поэтому со временем вещи переворачиваются, и бетон, отвержденный при более низких температурах, будет иметь более высокие значения прочности на сжатие, чем бетон, отвержденный при более высоких температурах (рисунок 15-11 PCA).

Рисунок 15-11. Однодневная прочность увеличивается с увеличением температуры отверждения, но 28-дневная прочность уменьшается с увеличением температуры отверждения (Verbeck and Helmuth, 1968).

Однако, если температура становится слишком низкой, возникает другой набор проблем. Скорость гидратации снижается по мере снижения температуры и прекращения гидратации и повышения прочности на сжатие ниже 32 F.

Низкие температуры при низких температурах

Перед воздействием отрицательных температур бетон должен достигнуть давления 500 фунтов на квадратный дюйм.Это значение прочности на сжатие считается минимально допустимой точкой, при которой гидратирующая цементная паста становится достаточно прочной, чтобы противостоять нагрузкам, приложенным к ней расширяющейся замерзающей поровой водой. Бетон, который замерзает до достижения 500 фунтов на квадратный дюйм, может развить всего 50% от предполагаемой предельной прочности. Последствия раннего замораживания необратимы. ACI 306, «Руководство по бетонированию в холодную погоду», описывает меры предосторожности, процедуры и рекомендации при производстве бетона в холодную погоду. Раздел 4.4.7 Руководства по контролю качества NPCA для заводов сборного железобетона говорится: «В холодную погоду температура бетона во время укладки не должна быть ниже 45 градусов по Фаренгейту».

Sompura рекомендует предприятиям по производству сборного железобетона, расположенным в более холодном климате, предотвращать термический удар в бетоне, выполняя следующие действия:

  • Контроль максимальной внутренней температуры.
  • Изолируйте поверхность бетона , чтобы обеспечить постепенное охлаждение.
  • Покрытие сборных изделий для уменьшения перепада температур в бетоне разной толщины.

«Температура бетона должна быть достаточно высокой, чтобы предотвратить замерзание бетона до достижения окончательного схватывания», — сказал Сомпура. «Это основная проблема, когда бетон размещается на открытом воздухе».

Другие доступные варианты включают использование добавок, ускоряющих схватывание, нагретой воды для смешивания, нагретых форм, высокопрочного цемента или ускоренного отверждения.

Повышение температуры

С другой стороны, при бетонировании в жаркую погоду необходимо учитывать особые тепловые характеристики.Склады сухого заполнителя можно обработать водой для обеспечения надлежащего содержания влаги перед загрузкой, можно использовать ледяную или охлажденную воду для смешивания вместо воды комнатной температуры, а также добавки, замедляющие схватывание, или цемент с низкой теплотой гидратации. ACI 305, «Руководство по бетонированию в жаркую погоду», описывает меры предосторожности, процедуры и рекомендации по производству бетона в особенно теплую и сухую погоду. В разделе 4.4.6 Руководства по контролю качества NPCA для заводов по производству сборных железобетонных изделий говорится: «В жаркую погоду температура бетона во время укладки не должна превышать 90 градусов по Фаренгейту.

Производственные процессы, не адаптированные к условиям окружающей среды, могут нанести непоправимый ущерб бетону. Определенные условия, такие как высокая температура бетона, высокая температура окружающей среды, ветер и низкая влажность, могут привести к тому, что вода у поверхности бетона испарится быстрее, чем она может быть восполнена за счет подъема стекающей воды. Этот процесс приводит к быстрой усадке при высыхании, растягивающим напряжениям и, в свою очередь, к образованию трещин в результате пластической усадки или растрескивания. Трещины из-за пластической усадки, обычно неправильной формы и короткой длины, обычно возникают на неформованных поверхностях вскоре после укладки или отделки.Крейзинг выглядит как более связная, но нерегулярная сеть очень мелких трещин.

Сомпура сказал, что меры предосторожности, предпринимаемые заводами по производству сборного железобетона в более теплую погоду, в чем-то похожи на меры, перечисленные для заводов, расположенных в более холодном климате. Он рекомендует растениям делать следующее для предотвращения теплового шока:

  • Минимизируйте разницу температур между бетонной опалубкой и бетоном.
  • Используйте дополнительные вяжущие материалы , такие как летучая зола и, по возможности, цемент типа I, чтобы контролировать температуру бетона.
  • Распылите воду на заполнители , чтобы контролировать внутреннюю температуру бетона и поддерживать соответствующее содержание влаги в заполнителе.
Правильное лекарство

Производители сборного железобетона часто используют методы ускоренного твердения, особенно в холодную погоду. Ускоренное отверждение обычно включает нанесение пара или тепла и влаги на продукты, заключенные в занавески или брезент, в течение определенного периода времени и при строго регулируемой температуре.

Чтобы избежать нарушения гидратации и раннего развития прочности, бетон должен достичь начального схватывания перед применением любой формы ускоренного отверждения. Достижение начального схватывания, которое проверяется в соответствии с ASTM C403, «Стандартный метод испытаний для определения времени схватывания бетонных смесей по сопротивлению проникновению», гарантирует, что затвердевающий бетон развил достаточную прочность, чтобы выдерживать термические напряжения, возникающие в результате воздействия пара и тепла.

Клей Скотт, помощник менеджера по контролю качества Forterra Pipe & Precast в Остине, штат Техас, объяснил, что на его заводе паровая отверждение используется для поддержания соответствующих условий отверждения для сухих отлитых труб и коробчатых изделий в зимние месяцы, а запотевание используется во время летние месяцы.

«Как только одна (зона отверждения) заполнена и производство закончило свою работу, они опускают занавес», — сказал Скотт. «Он поддерживает влажность трубы и поддерживает температуру отверждения до тех пор, пока на следующее утро не поднимут занавеску. За температурой отверждения следят, чтобы убедиться, что она не повышается слишком быстро ».

Условия отверждения, особенно при использовании процедур ускоренного отверждения, должны тщательно регулироваться для поддержания идеальной среды. Независимо от метода отверждения, температура окружающей среды отверждения должна постоянно оставаться ниже 150 F, чтобы снизить вероятность отсроченного образования эттрингита.Температура окружающей среды также не должна повышаться или понижаться более чем на 40 F в час. Поддержание надлежащей температуры помогает избежать сотрясения бетона или прерывания гидратации и развития прочности. Также необходимо соблюдать осторожность при использовании газовых обогревателей для отверждения продуктов. Чтобы предотвратить сильную карбонизацию бетона, источник тепла нельзя направлять непосредственно на открытые бетонные поверхности.

Продолжительное воздействие температуры

В затвердевшем бетоне свойство материала, на которое в первую очередь влияет температура, — это объем.Когда температура объекта повышается, атомы внутри него вибрируют быстрее и заставляют материал расширяться. И наоборот, когда температура объекта понижается, атомы замедляются и заставляют материал сжиматься. Подумайте о том, как двери могут свободно открываться и закрываться зимой, но оставаться закрытыми в жаркие летние месяцы. Действует тот же принцип.

Коэффициент теплового расширения материала (α) показывает, как он будет реагировать на изменение температуры. Материалы со сравнимым α демонстрируют аналогичные вызванные температурой изменения длины и объема, что сводит к минимуму термические напряжения между ними.Напротив, материалы с разными значениями α демонстрируют очень разные изменения длины и объема. Когда эти изменения происходят в замкнутых пространствах и не могут быть устранены, возникают значительные напряжения, приводящие к растрескиванию.

Значения α для бетона и стали показывают, что при воздействии определенного изменения температуры образец каждого из них одинакового размера будет демонстрировать аналогичное изменение, но вода изменится в 6 раз больше, чем бетон.

В любом случае температура бетона и температура окружающей среды должны поддерживаться на соответствующем уровне во время смешивания, заливки, отделки и отверждения.Отклонение от рекомендаций на любой срок может привести к серьезным, необратимым повреждениям бетона, которые препятствуют развитию прочности и резко снижают долговечность, проницаемость, сопротивление замораживанию-оттаиванию, сопротивление истиранию, упругость и срок службы.

Кайла Хэнсон, P.E. инженер технической службы в NPCA.

Ресурсов:

Отверждение в жаркую погоду | Хамелеон

Как продолжать лить при высоких температурах.
Эван Герли

Жаркая погода создает особые проблемы для сборщиков железобетонных изделий, и технически говоря, при укладке бетона в жаркую погоду необходимо преодолеть больше препятствий, чем в более прохладное время года. Понимая, как тепло, влажность и ветер влияют на отверждение бетона, вы можете отрегулировать состав смеси и компенсировать различные другие способы, чтобы поддерживать стандарты высокого качества.

Хотя вам, скорее всего, не потребуется принимать все рекомендуемые меры предосторожности, указанные ниже, каждый сценарий жаркой погоды должен быть проанализирован индивидуально квалифицированным персоналом, который должен найти оптимальное сочетание качества, осуществимости и экономии.

Что горячее?
Для неопытного сборщика железобетонных изделий «бетонирование в жаркую погоду» может ввести в заблуждение. Если на улице «не жарко», то почему мы должны беспокоиться о проблемах с бетонированием в жаркую погоду? Дело в том, что может потребоваться корректировка вашего микса, поскольку погода становится немного теплее, поскольку ваш повседневный микс может начать работать по-другому, когда температура поднимется выше 75 F (23,9 C).

Согласно ACI 305 «Бетонирование в жаркую погоду» высокая температура окружающей среды является лишь одним из факторов, указывающих на жаркие погодные условия бетонирования.«Любая комбинация высокой температуры окружающей среды, низкой относительной влажности, солнечной радиации и ветра определяет жаркую погоду, согласно ACI 305.

Например, ветер обычно не ассоциируется с жаркой погодой, но он является важным фактором, поскольку ветер ускоряет процесс отверждения в сочетании с температурой, влажностью и солнечным излучением. Усилия по сохранению качества бетона в ветреные и солнечные дни более важны, чем те, которые требуются в спокойные влажные дни, даже при одинаковых температурах окружающего воздуха (см. Рисунок 1).

Влияние жаркой погоды на свойства бетона

Жаркие погодные условия могут привести к проблемам при смешивании, укладке и твердении гидроцементного бетона, что может отрицательно повлиять на свойства и удобство эксплуатации бетона. Если меры предосторожности не будут эффективно реализованы в жаркую погоду, бетон может быть поврежден из-за растрескивания из-за пластической усадки, термического растрескивания и снижения 28-дневной прочности. После повреждения бетон никогда не может быть полностью восстановлен.

Повышенная скорость гидратации цемента при повышенных температурах и повышенная скорость испарения влаги из свежезамешенного бетона являются причинами большинства проблем, связанных с бетонированием в жаркую погоду. Способность смеси достигать проектной прочности определяется эффективностью химической реакции, протекающей между водой и цементом. Эта реакция отвечает за затвердевание всей бетонной массы. Считается, что по мере затвердевания бетона цемент гидратируется, а бетон затвердевает.В принципе, отверждение относится к увеличению прочности бетона, но технически говоря, скорость гидратации цемента — это то, на что может отрицательно повлиять жаркая погода.
Потенциальные проблемы, связанные с жаркой погодой, можно разделить на три разные группы: проблемы с бетоном в свежеприготовленном состоянии; проблемы для бетона в затвердевшем состоянии; и проблемы, связанные с другими факторами (см. Таблицу 1).

Температура, вода и осадка

В то время как повышенные температуры бетона обеспечивают более раннюю прочность, 28-дневная прочность бетона ниже, и конечный продукт может никогда не достичь своей оптимальной проектной прочности, как показано на рисунке 2.Мы знаем, что когда бетон застывает, процесс гидратации создает дополнительное тепло и повышает температуру бетона, но чрезмерно высокие температуры окружающей среды и солнечное излучение также способствуют тепловому эффекту.

Очевидно, что вода является важным компонентом, который необходимо тщательно регулировать при проектировании любой смеси сборных железобетонных изделий, но это особенно актуально для жарких погодных условий. Чем выше температура бетона, тем больше воды необходимо для необходимой осадки (увеличивается со временем).Если к смеси не добавить воду, это может отрицательно повлиять на операции по размещению и транспортировке.

Увеличение количества воды должно быть компенсировано пропорциональным увеличением количества вяжущего материала, что приведет к увеличению производственных затрат. Если просто добавить воду в смесь без добавления вяжущего материала, соотношение вода / цемент в смеси будет нарушено, что приведет к снижению водонепроницаемости, прочности и долговечности конечного продукта. Суть в том, что если для данной конструкции смеси требуется дополнительная вода, эту воду необходимо учитывать при дозировании смеси.

В жаркую погоду смесь схватывается раньше, чем ожидалось. Время схватывания будет уменьшаться примерно на 30% на каждые 10 F (5,5 C) повышения температуры бетона, как показано на Рисунке 2.

Это уменьшение времени схватывания может очень затруднить обработку, уплотнение и отделку бетона. Когда уменьшение начального времени схватывания коррелирует с уменьшением осадки, происходит потеря осадки. Как указано в ACI 305, изменение осадки составляет около 1 дюйма (25 миллиметров) на каждые 20 F (11 C) повышения температуры бетона.

Растрескивание и усадка

Даже если вы планируете заранее и поддерживаете водоцементное (в / ц) соотношение на приемлемом уровне, в жарких погодных условиях все равно могут возникать трещины, что еще больше подчеркивает необходимость полного контроля над методами смешивания, укладки и отверждения. Чаще всего встречаются три типа растрескивания:

Растрескивание при сушке. Усадка при высыхании обычно возникает, когда содержание воды в смеси увеличивается без корректировки количества вяжущего материала, изменяя соотношение вода / цемент.

Термическое растрескивание. Термическое растрескивание может возникнуть, когда колебания температуры окружающей среды (например, жаркий день, сменяющийся прохладной ночью) вызывают быстрое падение температуры бетона во время начального набора прочности. Термическое растрескивание также может быть вызвано повышением температуры бетона в более крупных элементах. В более крупных сборных железобетонных элементах наблюдается повышенная скорость гидратации и выделения тепла, что увеличивает диапазон температур между внутренним и внешним бетоном, увеличивая вероятность термического растрескивания.

Пластиковые трещины. Растрескивание из-за пластической усадки обычно считается проблемой засушливого климата, но влажность — не единственный определяющий фактор. Низкая относительная влажность в сочетании с высокой скоростью ветра и / или высокими температурами бетона может вызвать проблемы со свежеприготовленными / уложенными бетонными элементами. Эти факторы вызывают ускоренное испарение поверхностной влаги и становятся проблемой, когда скорость испарения превышает скорость утечки (скорость, с которой вода поднимается на поверхность изнутри бетонной смеси).Наиболее часто используемое значение скорости кровотечения составляет 0,2 фунта на квадратный фут (ACI 305). Возможность усадки увеличивается, когда скорость испарения превышает скорость уноса. Неправильное включение дополнительных материалов в бетонную смесь, наряду с жаркими погодными условиями, увеличивает вероятность образования трещин в результате пластической усадки и высыхания. Летучая зола, микрокремнезем и мелкодисперсный цемент имеют низкую скорость вытекания. Это делает бетонную смесь очень чувствительной даже в умеренно засушливых условиях, увеличивая возможность пластической усадки.При добавлении этих материалов в смесь следует соблюдать дополнительные меры предосторожности, учитывая, что трещины из-за пластической усадки трудно отремонтировать.

Предотвращение потери влаги
Любая комбинация высокой температуры окружающей среды, высокой температуры бетона, низкой относительной влажности, солнечного излучения и ветра может вызвать потерю влаги. В ветреном и сухом климате потеря влаги в свежеуложенном бетоне может ускориться и вызвать испарение воды из бетонного элемента. В результате в бетонной смеси остается меньше воды, чем предусмотрено конструкцией.Без надлежащих мер предосторожности вода, остающаяся в смеси, не может полностью гидратировать цемент, что приводит к менее чем оптимальной экономической эффективности и снижению прочности и долговечности конечного продукта.
Вот несколько мер предосторожности, которые помогут предотвратить потерю влаги; большинство производителей сборного железобетона выберут комбинацию этих мер предосторожности в зависимости от местных условий и предстоящего прогноза погоды:

Вода . В то время как вода, кажется, вызывает большинство проблем при бетонировании в жаркую погоду, регулирование температуры воды легче осуществить и имеет наибольшее влияние на температуру бетона на единицу веса.Это связано с тем, что вода имеет удельный вес в четыре-пять раз больше, чем у заполнителей или цемента. Как правило, добавление холодной воды в смесь снижает общую температуру бетона, но обычно не более чем на 8 F (4,4 ° C). В документе ACI 305 подсчитано, что понижение температуры замесной воды на 3,5 F — 4 F (1,9 — 2,2 C) снизит температуру бетона примерно на 1 F (0,5 C).

Лед. Добавление ледяной крошки в бетонную смесь должно быть сделано правильно, чтобы быть эффективным.Перед добавлением в миксер лед необходимо измельчить, измельчить или побрить. Для максимальной эффективности лед не должен таять до того, как он будет помещен в миксер, но лед должен быть полностью растоплен до завершения смешивания бетона. По мере таяния льда он поглощает тепло от бетона с расчетной скоростью 144 БТЕ на фунт и снижает общую температуру бетона. Лед не должен составлять более 75 процентов воды замеса. При соблюдении надлежащих процедур лед потенциально может снизить температуру бетона на 20 F (11 C).Если понижения температуры на 20 F все еще недостаточно, другой вариант — впрыскивание жидкого азота в смеситель.

Цемент. Чем больше цемента в бетонной смеси, тем выше повышение температуры из-за гидратации. Следовательно, количество цемента, используемого в конструкции вашей смеси, должно быть ограничено до того количества, которое отвечает требованиям прочности и долговечности. Также учтите, что если на ваш завод будет поставляться новый цемент, его температура может быть повышенной. Согласно ACI 305, бетонные смеси состоят приблизительно на 10-15 процентов из цемента.Используя эту оценку, каждое повышение температуры цемента на 8 F (4,4 C) будет увеличивать температуру бетона примерно на 1 F (0,5 C).

Агрегаты . Если учесть, что большинство смесей включает от 60 до 80 процентов заполнителей, то температура и влажность заполнителей должны иметь наиболее значительное влияние на бетон. Снижение температуры бетона на 1 F может быть достигнуто, например, понижением температуры заполнителя на 2 F. Следовательно, необходимо прилагать дополнительные усилия, чтобы агрегаты оставались прохладными в жаркую погоду.

Совокупные факторы, такие как форма, размер и классификация, влияют на количество воды, необходимое в смеси для создания требуемой осадки. Крупные дробленые заполнители обеспечивают лучшее сопротивление растрескиванию, чем круглые заполнители, но они также требуют дополнительного количества воды. Смешивание заполнителей двух или более размеров может снизить потребность в воде для смешивания и повысить удобоукладываемость.

Вяжущие материалы . Добавление дополнительных вяжущих материалов (летучая зола, шлак и т. Д.) Следует учитывать, когда необходимо отложить время схватывания или уменьшить повышение температуры из-за гидратации.

Опалубка / Армирование . Распыление форм и арматуры непосредственно перед укладкой поможет охладить их и предотвратить нежелательное повышение температуры. Однако убедитесь, что эти антиадгезионные агенты не подвергаются неблагоприятному воздействию, и всегда избегайте скопления воды где-либо в формах.

Пост-заливка . После укладки и отделки бетона вы можете предотвратить потерю влаги, немедленно покрыв свежий бетон любым влагоудерживающим материалом, например мешковиной или отвердителем, описанным в ACI 306.Сохранение влаги оптимизирует процесс гидратации цемента и позволит бетону полностью раскрыть свой потенциал прочности. Несоблюдение требований к быстрому высыханию открытых поверхностей может привести к растрескиванию и усадке, а также нарушит целостность продукта.

Содержание и температура воздуха
При повышении температуры бетона количество увлеченного воздуха уменьшается. Снижение содержания увлеченного воздуха обычно является результатом потери осадки. Повышение температуры бетона потребует дополнительных воздухововлекающих добавок для поддержания содержания воздуха в смеси.

Как правило, нецелесообразно устанавливать максимальную температуру окружающей среды в качестве верхнего предела для производственных практик из-за других факторов, влияющих на смесь — температуры бетона, солнечного излучения, относительной влажности и ветра.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

*

*