Бетон температура: Как влияет температура на прочность бетона?

Температура бетона

главная — Фундаменты

Андрей Дачник 11 сентября, 2016

Глава из книги «Малозаглубленный ленточный фундамент»

Уход за бетоном и температура
Температура свежеприготовленной бетонной смеси не должна превышать 30 °C. При бетонировании при среднесуточной температуре воздуха от + 5°C до — 3°C, температура бетонной смеси при массе цемента более 240 кг /м3  (марка бетона М200 и выше) должна быть не менее +5°C, а при меньшем количестве цемента не менее +10°C.
Безопасное бетонирование при температуре воздуха менее — 3°C  и однократное замораживание  бетона и его оттаивание возможно только тогда, когда температуру бетонной смеси как минимум в течение 3 дней поддерживалась на уровне не ниже + 10 °C.  

Бетонирование при низкой тепрературе При низкой температуре наблюдается замедление схватывания и нарастания прочности бетона. При среднесуточной температуре + 5 °C требуется в два раза больше времени, чтобы бетон достиг такой же прочности, как при температуре +20 °C. При температуре, близкой к температуре замерзания, набор прочности бетона практически прекращается. Если свежий бетон замерзает, то его структура может  разрушиться.  Неиспользованная при гидратации цемента избыточная вода образует в твердеющем  бетоне систему капиллярных пор. При воздействии мороза вода, находящаяся в порах, полностью или частично замерзает, а образуемый в результате замерзания лед оказывает давление на стенки пор, которые могут привести к разрушению их структуры. Замерзание бетона в раннем возрасте влечет за собой значительное понижение его прочности после оттаивания и в процессе дальнейшего твердения по сравнению с нормально твердевшим бетоном. Это происходит из-за разрыва кристаллами льда связей между поверхностью зернистого заполнителя и цементным клеем (цементным камнем). Устойчивости свежеуложенного бетона к замерзанию можно добиться специальным составом бетонной смеси и требуемыми сроками твердения бетона при положительной температуре. Таблица. Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию (директива RILEM)

Температура бетона (среднесуточная температура) Класс прочности цемента 5 °C 12 °C 20 °C   Необходимое время твердения (дни) для достижения устойчивости к замерзанию бетона с водоцементным отношением 0,60  М400 Д20 32,5Н (32,5N) 5 3 ½ 2 32,5R (быстротвердеющий) 2 1 ½ 1 42,5N 2 1 ½ 1 45,5R (быстротвердеющий) ¾ ½ ½

Таблица. Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию (Адаптировано с упрощением из таблицы №6 СНиП 3.03.01-87)

Класс (марка) бетона Прочность бетона монолитных конструкций к моменту замерзания, % Количество суток выдержки бетона при температуре бетона     +5°C +10°C В7,5-В10 (М100) 50 14 10 В12,5-В25 (M150 – М350) 40 9 6 В30 (М400) и выше 30 6 4 Бетон в водонасыщенным состоянии с попеременными циклами замораживания 70 25 20 Бетон с противоморозными добавками, рассчитанными на определенную температуру 20 4 3

К эффективным мерам для производства работ по бетонированию принизких температурах относятся: использование цемента с быстрым набором прочности (литера “R”  в классе прочности), повышение содержания цемента в бетонной смеси, снижение водоцементного отношения, предварительный подогрев заполнителей (до + 35°C) и воды (до + 70°C) для бетонной смеси [таблица 6 СНиП 3. 03.01-87] , использование противоморозных и воздухововлекающих добавок. При применении подогрева бетона нельзя нагревать его до температур выше +30°C. При применении горячей воды с температурой до + 70°C ее предварительно следует смешать с зернистым заполнителем (до введения цемента в бетонную смесь), чтобы не «запарить» цемент. Для этого соблюдают следующую очередность загрузки материалов в бетоносмеситель: одновременно с заполнителем подают основную часть нагретой воды,  после нескольких оборотов подают цемент и заливают остальную часть воды, продолжительность перемешивания увеличивают в 1,25 -1,5 раза по сравнению с летними нормами для получения более однородной смеси (минимум 1,5 — 2 минуты),  продолжительность вибрирования бетонной смеси увеличивают в 1,25 раза. При предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание (песчаную подушку) или старый бетон, если по расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания [пункт 2. 56  СНиП 3.03.01-87].  После укладки бетона и вибрирования, его необходимо укрыть полимерной пленкой и теплоизолирующими материалами (в том числе возможно использование снега), чтобы сохранить выделяющееся тепло при гидратации цемента (на протяжении 3-7 суток в нормальных условиях).  При морозах следует построить над фундаментом парник и подогревать его. Для самодеятельных дачных строителей без опыта можно рекомендовать придерживаться следующего правила: производить бетонные работы при ожидаемых среднесуточных температурах в пределах 28 суток от момента заливки фундамента ниже +5°C не рекомендуется. Также следует помнить, что не допускается оставлять малозаглубленные (незаглубленные) фундаменты незагруженными на зимний период. Если это условие по каким-либо обстоятельствам оказывается невыполнимым, вокруг фунда­ментов следует устраивать временно теплоизоляционные покрытия из опилок, шлака, керамзита, шлаковаты, соломы и других материалов, предохраняющих грунт от промерзания [пункт 6. 6 ВСН 29-85]. Выпуски арматуры забетонированных конструкций должны быть укрыты или утеплены на высоту (длину) не менее чем 0,5 м.

Бетонирование при высокой температуре Повышение температуры бетона активизирует взаимодействие воды и цемента и ускоряет твердение бетона. С другой стороны, избыточный нагрев бетонной смеси  приводит к расширению, которое фиксируется при схватывании бетона и твердении цементного камня. В дальнейшем, при охлаждении бетон сжимается, однако возникшая структура препятствует этому, и в бетоне возникают остаточные напряжения и деформации. Обычно бетон сильнее нагревается с поверхности, поэтому и избыточное напряжение в первую очередь возникает у его поверхности, где могут образовываться трещины. Критический период времени, когда в бетоне образуются усадочные трещины, часто начинается через час после приготовления бетонной смеси и может продолжаться от 4 до 16 часов. (Усадка пористых ячеистых бетонов протекает по другим механизмам). При прогнозируемой среднесуточной температуре воздуха выше + 25°C и относительной влажности воздуха менее 50%  для бетонирования рекомендуется использовать быстротвердеющие портландцементы, марка которых должна превышать марочную прочность бетона не менее чем в 1,5 раза.  Для бетонов класса В22,5 и выше допускается применять цементы, марка которых превышает марочную прочность бетона менее чем в 1,5 раза при условии применения пластифицированных портландцементов или введения пластифицирующих добавок [пункт 2.63 СНиП 3.03.01-87].  Либо использовать добавки, замедляющие сроки твердения бетона. Также разумным может быть укладка бетона в утреннее, вечернее или ночное время при падении температуры воздуха и исключения воздействия на бетонную смесь солнечных лучей. При бетонировании температура поверхности бетона не должна превышать + 30 +35°C. При появлении на поверхности уложенного бетона трещин вследствие пластической усадки допускается его повторное поверхностное вибрирование не позднее чем через 0,5-1 ч после окончания укладки.   В особых случаях для охлаждения бетона можно использовать чешуйчатый лед. Свежеуложенную бетонную смесь надо защищать от обезвоживания из-за воздействия температуры воздуха, солнечных лучей и ветра. После набора бетоном прочности 0,5 МПа, уход за бетоном должен заключаться в обеспечении постоянного влажного состояния поверхности путем устройства влагоемкого покрытия и его постоянного увлажнения, выдерживания открытых поверхностей бетона под слоем воды или  непрерывного распыления влаги над поверхностью конструкций с помощью распылителя для газонов или перфорированного шланга. При этом только периодический полив водой открытых поверхностей твердеющих бетонных и железобетонных конструкций не допускается. Во избежание возможного возникновения термонапряженного состояния в монолитных конструкциях при прямом воздействии солнечных лучей свежеуложенный бетон следует защищать отражающей (фольгированной) полимерной пленкой или бумагой в комбинации с теплоизолирующими материалами. При использовании деревянной опалубки, ее также нужно постоянно поливать водой. Особенно актуальны меры по охлаждению твердеющего бетона при минимальном размере сечения фундаментной ленты 80 см и более. В этом случае при гидратации выделяется слишком много тепла и перегрев бетона и последующее образование трещин возможно даже при обычных температурных условиях.



Проекты домов

Ошибки планировки

Плавучий дом

Маленький дом

Сколько стоит дом построить?

Разрешенная температура заливки бетона на открытой площадке в холод и жару

Дата публикации: 28. 05.2021

1887

Температура заливки бетона влияет как на технико-эксплуатационные показатели монолита, так и на скорость и принципиальную осуществимость процесса отверждения. Если не соблюсти температурные требования, бетонная конструкция может потрескаться или не достичь заявленной прочности и в дальнейшем деформироваться, либо разрушиться полностью.

Чтобы бетон набрал проектную прочность, поддерживать оптимальный уровень температуры (около +20°C) нужно не только в ходе заливки, но и вплоть до завершения отвердевания, т.е. минимум 28 дней.

Иногда приходится заливать бетон в мороз, либо погода резко ухудшается до окончания строительных работ. Тогда на помощь приходят разные способы прогревания бетона, введение в смесь противоморозных присадок, утепление конструкции и пр. Конечно, это влияет на цену строительства, удорожая его. Перед выбором метода прогрева следует внимательно изучить правила применения и специфику каждого из них.

Прочность бетонных конструкций

После смешивания цемента с водой текучесть раствора сохраняется в течение нескольких часов, но затем начинается сгущение, запускается процесс застывания и отвердения.

Для схватывания бетона требуется от 20 мин. до 20 ч., скорость процесса определяется температурой окружающей среды. В морозную погоду, при опускании столбика термометра до 0°C, схватывание начинается через 6-10 ч. после заливки и продолжается в течение 15-20 ч. Для набирания марочной прочности бетону потребуется еще 4 недели. Лучше всего раствор затвердевает при +20°C и высокой влажности воздуха (вплоть до 100%).

Зависимость скорости затвердевания от температуры

При +5°C скорость отверждения бетона снижается в 5 раз относительно значений, достигаемых при +20°C. В целом здесь действует правило: чем холоднее воздух, тем ниже скорость отвердевания. При опускании температуры ниже 0°C данный процесс приостанавливается, а замерзшая вода вследствие расширения разрушает бетон изнутри без возможности восстановления. Получившийся монолит уже не достигнет проектной прочности, наоборот – может трескаться, деформироваться или крошиться.

Перед тем, как купить цемент с доставкой, стоит узнать, что осуществлять заливку бетонного раствора нельзя в следующих случаях:

• При температуре за окном +5°C и меньше, если не планируется прогревать бетон или добавлять в раствор морозостойкие присадки.
• В межсезонье – из-за нестабильности температуры и влажности воздуха.
• При температуре от +25°C в сочетании с уровнем влажности воздуха менее 50%, т.к. быстрое испарение воды не позволит монолиту набрать прочность.

Бетонирование зимой

Иногда приостановка строительных работ невыгодна или невозможна, но мороз действует разрушительно на бетон, поэтому он нуждается в подогреве вплоть до набора минимально допустимого уровня прочности. В общем случае это 70% от заявленной производителем проектной прочности, но если монолит должен быть водонепроницаемым или морозостойким, то это значение повышается до 85%. Рассмотрим самые распространенные способы прогревания бетона.

Прогрев компонентов смеси перед приготовлением раствора

Этот вариант отличается простотой и дешевизной и позволяет обеспечить температуру заливаемого бетона на уровне +35 -40°C и выше. Для этого сухие компоненты нагревают до +60°C, а воду – до +90°C.

Метод термоса

Данный способ предназначен для изготовления массивных конструкций. Заливаемый раствор должен иметь температуру не ниже +10°C. Далее, поскольку отверждение бетона относится к экзотермическим реакциям, в ходе него выделяется тепло, обеспечивающее самонагревание монолита. При снижении тепловых потерь за счет теплоизоляционных материалов можно добиться температуры от +70°C и выше.

Электронагрев смеси

Для этого можно воспользоваться тремя способами:

• Внутрь залитого раствора вводят электроды и затем подают переменный ток, чтобы обеспечить нагревание максимум до +60°C. При укладке арматуры роль электродов можно отвести именно ей. Потребление энергии составит от 80 до 100 кВт/час на 1 кубометр бетона.
• Метод индукции – довольно сложный и не очень популярный способ, базирующийся на принципе бесконтактного прогрева высокочастотными токами проводящих электричество материалов. Расход энергии, как правило, достигает 120-150 кВт/час на 1 м³ бетона.
• Использование электронагревателей (греющих матов, тепловых пушек и пр.). Потребление электроэнергии в среднем достигает 100-120 кВт/час на 1 м³ бетона, но есть риск пересыхания монолита, что требует принятия дополнительных мер по удержанию влаги.

Паропрогрев

Прогревание паром через каналы или специальные трубы в опалубке – оптимальный вариант для тонкостенных конструкций. Это обеспечивает температуру в диапазоне от +50°C до +80°C с сохранением нужного уровня влажности, что сокращает длительность отверждения в несколько раз. Но этот метод трудоемок в реализации и требует существенных финансовых расходов для обеспечения непрерывной поставки пара.

Использование присадок

Добавление в заказанный цемент противоморозных добавок и специальных химических ускорителей отверждения позволяет значительно снизить температуру замерзания воды и избавиться от необходимости нагрева бетона после заливки. Однако их не рекомендуется использовать при армировании бетона, т.к. есть риск коррозии арматуры.

Основные категории противоморозных присадок:

1. Сульфаты.
2. Антифриз.
3. Ускорители.

Наибольшей популярностью сегодня пользуются:

• Карбонат кальция (поташ).
• Тетраборат натрия.
• Нитрит натрия.
• Формиат кальция или натрия.
• Аммиачная вода.

Бетонирование в сухом жарком климате

Жара так же губительна для бетона, как и холод из-за замедления либо полного прекращения процесса гидратации. При температуре за окном от +35°C и выше и влажности воздуха не более 50% бетонный раствор придется охлаждать. Для этого можно использовать при смешивании холодную воду (или в сочетании со льдом) и герметизировать опалубку, предварительно обработав ее водозащитным составом. Также бетон надо защитить от ультрафиолета, покрыв его поверхность брезентом и смачивая с периодичностью в 3-4 часа.

Мониторинг температуры бетона в экстремальных погодных условиях

Теплота, выделяемая бетоном во время твердения, называется теплотой гидратации. Эта экзотермическая реакция происходит при взаимодействии воды и цемента. Количество тепла, выделяющегося во время реакции, в значительной степени зависит от состава и крупности цемента.

Мониторинг температуры заливки бетона после укладки в соответствии с рекомендациями ASTM является одним из наиболее важных этапов строительства бетонной конструкции. Вот почему обеспечение оптимальных условий отверждения для вашего элемента имеет решающее значение, особенно в экстремальных погодных условиях. На процесс гидратации может резко повлиять, если свежеуложенный бетон подвергается воздействию слишком высоких или слишком низких температур, что ставит под угрозу развитие прочности смеси. Кроме того, если перепады температур слишком велики, может произойти термическое растрескивание. Внимательно отслеживая колебания температуры в вашем бетонном элементе во время отверждения, вы гарантируете, что прочность, качество и долговечность вашей конструкции будут приемлемыми.

Теплота, выделяемая бетоном во время твердения, называется теплотой гидратации. Эта экзотермическая реакция происходит при взаимодействии воды и цемента. Количество тепла, выделяющегося во время реакции, в значительной степени зависит от состава (таблица 1) и крупности цемента.

Хотите узнать больше о том, что такое отверждение бетона? Читать этот блог

Пять фаз выделения тепла в бетоне

Выделение тепла в бетоне является очень сложной и широко исследуемой темой. Чтобы упростить этот процесс, выделение тепла во 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.

*Сульфат кальция составляет только  ̴10% массы цемента. Остальные четыре фазы являются основными соединениями портландцемента, и их индивидуальная массовая доля изменяется в зависимости от типа цемента.

Фаза I: предварительная индукция

Вскоре после контакта воды с цементом происходит резкое повышение температуры, которое происходит очень быстро (в течение пары минут). В этот период 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 долях 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 связано с осаждением вышеупомянутых соединений на поверхности частиц цемента, что приводит к диффузионному барьеру между этими частицами и водой. Тем не менее, ведутся серьезные споры о физических и химических свойствах возникновения этой стадии и методах ее прогнозирования. За это время транспортируется и укладывается свежий бетон. В это время бетон еще не затвердел и еще пригоден для обработки (пластичный и жидкий). Было показано, что продолжительность периода покоя зависит от множества факторов (тип цемента, примеси, вес/см и т. д.). Конец периода покоя обычно характеризуется начальным набором.

Фаза III и IV: увеличение силы

На этом этапе бетон начинает твердеть и набирать прочность. Тепло, выделяемое на этом этапе, может сохраняться в течение нескольких часов и в основном вызвано реакцией силикатов кальция (в основном C3S и в меньшей степени C2S). Реакция силиката кальция создает гидрат силиката кальция «второй стадии» (C-S-H), который является основным продуктом реакции, обеспечивающим прочность цементного теста. В зависимости от типа цемента также можно наблюдать третий, более низкий тепловой пик от возобновившейся активности С3А.

Фаза V: Стабильное состояние

В этот момент температура бетона стабилизируется с температурой окружающей среды. Процесс гидратации значительно замедлится, но не остановится полностью. Гидратация может продолжаться в течение месяцев, лет или даже десятилетий при условии наличия достаточного количества воды и свободных силикатов для гидратации. Однако прирост силы в этот период будет минимальным.

Что такое план терморегулирования?

План теплового контроля позволяет подрядчикам контролировать температуру раннего бетона, чтобы гарантировать, что максимальный температурный градиент не будет достигнут, чтобы он затвердел должным образом. Эти процедуры контроля температуры зависят от конкретного проекта и используемой бетонной смеси. Они определяют пределы температуры бетона, а также максимальную разницу температур бетона между сердцевиной и поверхностью, чтобы предотвратить растрескивание бетона и другие проблемы с качеством. Они также указывают, как часто следует измерять температуру бетона.

Узнайте больше о планах терморегулирования здесь!

Зачем контролировать температуру бетона?

На этапе II можно измерить температуру бетона во время его заливки. Температуру обычно измеряют, чтобы убедиться, что бетон соответствует определенным спецификациям, определяющим допустимый диапазон температур. Типичные спецификации требуют, чтобы температура бетона во время укладки находилась в диапазоне от 50°F до 90°F (от 10°C до 32°C). Однако в зависимости от размера элемента и условий окружающей среды предусмотрены различные указанные пределы (ACI 301, 207). Температура бетона во время укладки влияет на температуру бетона во время следующей фазы гидратации.

Мониторинг температуры бетона на этапах III и IV является регулярно выполняемым компонентом контроля качества. Основная причина этого измерения заключается в том, чтобы убедиться, что бетон не достигает слишком высоких или слишком низких температур. Это обеспечивает надлежащее развитие прочности и повышение долговечности бетона. Еще одной причиной контроля температуры отверждения бетона на этом этапе является оценка прочности на месте, где скорость гидратации является основным методом определения зрелости (ASTM C1074).

Полное руководство по методу зрелости

Бетонирование в холодную погоду

Если температура окружающей среды слишком низкая, гидратация цемента значительно замедлится или полностью прекратится, пока температура снова не повысится. Другими словами, произойдет значительное снижение или прекращение развития силы. Если температура бетона замерзает до достижения определенной прочности (3,5 МПа/500 фунтов на кв. дюйм), общая прочность бетона снижается. Это также приведет к растрескиванию, поскольку бетон не обладает достаточной прочностью, чтобы противостоять расширению воды из-за образования льда.

Чтобы обеспечить надлежащее развитие прочности и избежать растрескивания бетона, общие рекомендации предполагают, что температура бетона должна поддерживаться выше определенной температуры в течение определенного периода времени (40°F) >5°C)) в течение 48 часов) (ACI 306).

Подробнее о мониторинге температуры затвердевания бетона

Бетонирование в жаркую погоду

Обычно температура бетона во время гидратации ограничивается 70°C (160°F). Если температура бетона во время гидратации слишком высока, это приведет к тому, что бетон будет иметь высокий набор прочности на ранней стадии, но, следовательно, получит меньшую прочность на более поздней стадии, что приведет к снижению долговечности конструкции в целом. Кроме того, было замечено, что такие температуры препятствуют образованию эттрингита на начальной стадии и впоследствии способствуют его образованию на более поздних стадиях; что вызывает реакцию расширения и последующее растрескивание.

Кроме того, проблемы с высокой температурой вызывают озабоченность, особенно при заливке массивного бетона, когда внутренняя температура может быть очень высокой из-за эффекта массы, а температура поверхности ниже. Это вызывает температурный градиент между поверхностью и сердцевиной, если эта разница температур слишком велика, это вызовет термическое растрескивание.

Узнайте, как Giatec 360 может помочь вам анализировать градиенты температуры бетона!

Снижение ненадлежащей температуры гидратации бетона

В настоящее время существует несколько методов для смягчения неблагоприятных последствий неправильной температуры гидратации. Можно использовать два подхода или их комбинацию для контроля температуры во время фазы покоя и фазы набора прочности в процессе гидратации. Один из подходов заключается в контроле температуры окружающих элементов или смешивании компонентов. Второй подход заключается в оптимизации дизайна микса.

Контроль температуры бетона во время смешивания и отверждения

В холодную погоду температуру бетона можно контролировать, обеспечивая соответствующие условия отверждения для поддержания изоляции и прироста прочности, например, с помощью систем отопления. Высокие температуры отверждения также можно контролировать при заливке массы с помощью охлаждающих трубок.

Температуру при укладке бетона можно несколько контролировать, используя холодную воду для замеса, охлаждая заполнители льдом или заливая смесь ночью, когда температура естественным образом ниже.

Контроль температуры бетона при расчете состава смеси

Эффективный подход к контролю выделения тепла при гидратации цемента заключается в разработке состава смеси, подходящего для применения и условий окружающей среды. Вот некоторые моменты, которые следует учитывать:

• Выбор соответствующего типа цемента изменяет теплоту гидратации. По сравнению с цементом типа I тип III выделяет больше тепла, тип II выделяет умеренное количество тепла, а тип IV выделяет меньше тепла, чем другие;
• Регулировка крупности цемента. Более мелкий цемент выделяет больше тепла;
• Использование дополнительных вяжущих материалов (SCM) также является эффективным средством снижения тепла, выделяемого во время гидратации. Замена части цемента, например, шлаком или летучей золой снижает количество реактивного материала на ранних стадиях. В свою очередь, это снижает количество выделяемого тепла и замедляет набор прочности бетона; и
• Добавление других типов добавок, таких как замедлители и ускорители схватывания. Однако эти смеси обычно не влияют на тепловыделение; скорее они будут использоваться для контроля продолжительности периода покоя.

Узнайте больше об оптимизации состава бетонной смеси

Имейте в виду, что правильное отверждение имеет решающее значение для обеспечения достаточного количества влаги в бетоне для надлежащей гидратации. В целом, генеральный подрядчик, инженер и поставщик готовой смеси должны хорошо общаться друг с другом. Это делается для того, чтобы конструкция была стабильной и безопасной, чтобы проект был успешным. Регулярное тестирование температуры бетона, чтобы избежать экстремальных температур во время смешивания, заливки и отверждения, а также наличие плана на случай, если температура упадет или превысит рекомендуемые пределы, имеет важное значение в любую экстремальную погоду.

**Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован 23 марта 2018 г. и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

Температура массивного бетона и дифференциальный анализ

Тщательный мониторинг температуры бетона имеет решающее значение для обеспечения надлежащего набора прочности бетонных конструкций и устойчивости бетона независимо от их применения или размера. Однако, когда речь идет о массивных бетонных конструкциях, необходимо также учитывать перепады температур из-за риска большой разницы между относительно высокой внутренней температурой и холодной температурой поверхности. При слишком большом перепаде температур поверхность массивного бетона начинает трескаться, что отрицательно сказывается на его прочности и сроке службы.

Что такое Массобетон?

Масса бетона не определяется какими-либо конкретными размерами. По данным Американского института бетона (ACI), массивный бетон — это «любой объем бетона с размерами, достаточно большими, чтобы требовать принятия мер, чтобы справиться с выделением тепла от гидратации цемента и сопутствующим изменением объема для минимизации растрескивания». Некоторые примеры массивного бетона включают плотины, большие мостовые опоры и колонны, матовые плиты и фундаменты.

Узнайте, как Concor Construction справилась с мониторингом температуры при заливке массы, здесь!

Важно отметить, что небольшие конструкции также могут быть отнесены к категории массивного бетона в зависимости от нескольких факторов, таких как тип и количество цемента, отношение объема к поверхности бетона, погодные условия, температура укладки бетона, степень ограничения объема. изменения, а также влияние термического растрескивания на функциональность, долговечность и внешний вид.

Почему важно контролировать температуру массива бетона?

Для обеспечения надлежащего затвердевания массивного бетона и достижения достаточной прочности его необходимо заливать при температуре окружающей среды 10–16 °C (50–60 °F). При слишком низкой температуре химические реакции, укрепляющие бетон, значительно замедляются и в определенный момент полностью прекращаются. Если температура слишком высока, это приведет к тому, что бетон будет иметь высокий набор прочности на ранних стадиях, но, следовательно, наберет меньшую прочность на более поздних стадиях, что приведет к снижению общей долговечности конструкции.

Как перепады температур влияют на массу бетона?

Когда бетон увлажняется и затвердевает, он выделяет тепло. При возведении конструкций из массивного бетона вероятно развитие значительных растягивающих напряжений и деформаций из-за разницы между температурой ядра конструкции и температурой поверхности (эта разница известна как температурный перепад). Эти напряжения возникают из-за того, что объем более теплого бетона расширяется, а более холодный бетон сжимается.

Вероятность термического растрескивания увеличивается, поскольку внутреннее ядро ​​массивного бетона продолжает нагреваться (гидратация), а внешняя поверхность бетона охлаждается (тепловыделение). Это усугубляется экстремальными холодами, которые быстро охлаждают внешнюю поверхность бетона, но не достигают внутреннего ядра.

Узнайте больше о термическом крекинге здесь!

Согласно ACI 301-16: Спецификации для конструкционного бетона, максимальная разница температур бетона не должна превышать 35 °F (19°С) во время отверждения. В большинстве ситуаций такой подход очень консервативен, но в других случаях может быть завышена оценка допустимого перепада температур.

Без контроля перепада температур в монолитном бетоне подрядчики и руководители проектов могут столкнуться с серьезными проблемами, такими как растрескивание, сокращение срока службы, задержки проекта и несоблюдение требований. Эти проблемы могут затруднить создание устойчивой бетонной конструкции.

Как лучше всего контролировать перепады температур?

На строительных площадках перепады температур обычно измеряются с помощью термопар или регистраторов данных. К сожалению, использование этих инструментов для сбора данных и последующего анализа данных на компьютере отнимает много времени, что негативно сказывается на графике проекта.

К счастью, подрядчики и инженеры могут воспользоваться преимуществами передовой технологии, использующей метод зрелости для контроля температуры бетона. Одной из таких технологий является SmartRock® от Giatec, который был переработан с инновационными возможностями двухтемпературного режима. Этот надежный беспроводной датчик, используемый на более чем 6200 объектах по всему миру, устанавливается на арматуру перед заливкой бетона и позволяет одновременно измерять температуру бетона в двух местах.

Эти простые в установке датчики обеспечивают точные показания температуры в режиме реального времени для массивной заливки бетона на поверхности и в центре плиты, которые немедленно отправляются на мобильное устройство пользователя.

Для лучшего контроля над мониторингом и анализом температуры массивных бетонных элементов владельцы проектов и подрядчики могут дополнить SmartRock SmartHub™, системой удаленного мониторинга, которая позволяет пользователям получать доступ к данным SmartRock в любое время и в любом месте (даже за пределами площадки).

Узнайте больше о SmartHub здесь!

Почему перепады температур в монолитном бетоне так важны зимой?

В ACI 306: Руководство по бетонированию в холодную погоду бетонирование в холодную погоду определяется как «период, когда более трех дней подряд среднесуточная температура воздуха падает ниже 40°F (5°C) и остается ниже 50°F ( 10°C) более половины любого 24-часового периода».

В дополнение к замедлению процесса отверждения холодная погода также вызывает замерзание и расширение воды в бетоне, растрескивание и ослабление бетона. В некоторых случаях бетон может даже оказаться бесполезным. Тем не менее, его все еще можно успешно залить и разместить зимой, если будут приняты правильные меры предосторожности для его надлежащего обогрева.

Вот несколько советов о том, как контролировать температуру бетона в холодную погоду:

• Храните бетон в сухом и отапливаемом помещении, пока он не будет готов к использованию.
• Установка внутреннего электрического обогрева: для этого необходимо использовать встроенные катушки и изолированные электрические резисторы.
• Оптимизируйте свою бетонную смесь: используйте низкотемпературный цемент; заменители заполнителей, такие как летучая зола, известняк или шлак; и низкое соотношение воды и цементных материалов — все это хорошие способы оптимизировать вашу бетонную смесь для сохранения тепла в холодную погоду.
• Используйте изоляцию: многослойность помогает сохранить тепло, выделяемое бетоном. Методы изоляции, такие как нагревательные одеяла или опалубка, позволяют контролировать разницу температур между сердцевиной и поверхностью плиты.
• Охладите бетонную массу перед укладкой: это можно сделать с помощью охлажденной воды, колотого или колотого льда или жидкого азота.
• Охладите бетон после укладки: перед укладкой бетона используйте встроенные нержавеющие охлаждающие трубы. Это отводит тепло за счет циркуляции холодной воды из близлежащего источника.
• Удаление стоячей воды: сбрасываемая вода должна испаряться или удаляться скребком или пылесосом.

Дополнительные советы по бетонированию в холодную погоду можно найти в нашем блоге, посвященном 7 распространенным ошибкам, которых следует избегать при бетонировании в холодную погоду!

Бетонирование в жаркую погоду

Обычно температура бетона во время гидратации ограничивается 70°C (160°F). Если температура бетона во время гидратации слишком высока, это приведет к тому, что бетон будет иметь высокий набор прочности на ранней стадии, но, следовательно, получит меньшую прочность на более поздней стадии, что приведет к снижению долговечности конструкции в целом. Кроме того, было замечено, что такие температуры препятствуют образованию эттрингита на начальной стадии и впоследствии способствуют его образованию на более поздних стадиях; что вызывает реакцию расширения и последующее растрескивание.

Кроме того, проблемы с высокой температурой вызывают озабоченность, особенно при заливке массивного бетона, когда внутренняя температура может быть очень высокой из-за эффекта массы, а температура поверхности ниже. Это вызывает температурный градиент между поверхностью и сердцевиной, если эта разница температур слишком велика, это вызовет термическое растрескивание.

Первым шагом к обеспечению надлежащего набора прочности массивного бетона в холодную погоду является сбор точных данных.