Скорость схватывания бетона от температуры: Как происходит схватывание и отвердевание бетона

Набор прочности бетона в зависимости от температуры и марки – твердение и схватывание

Бетонная смесь – пластичный материал, в котором после его укладки в опалубку происходят сложные физические и химические процессы. В результате образуется бетон – прочный и долговечный искусственный камень. В бетоне любого состава набор марочной прочности протекает в две стадии – схватывание и твердение. Длительность каждого этапа определяется множеством факторов, основные из них: состав смеси и температурно-влажностный режим. В стандартном варианте набор марочной прочности бетона длится 28 суток. Многие внутренние процессы продолжаются и по истечении 28 суток, но их влияние на прочностные и другие характеристики искусственного камня, в основном, незначительно.

Время схватывания бетона – стандартное и измененное

Начальное схватывание бетонной смеси в стандартном варианте (при температуре +20 °C и влажности 95%) осуществляется в течение двух первых часов после затворения сухих компонентов смеси водой. Один из химических компонентов бетона – трехкальциевый алюминат 3CaO*Al

Использование специальных полимерных добавок обеспечивает очень быстрое схватывание бетона – процесс длится несколько десятков минут. Но такой метод обычно используют только при серийном производстве ЖБИ.

Сроки застывания бетонов различных классов прочности

На начало схватывания и длительность процесса влияет температура воздуха. Если при +20 °C схватывание в общем случае начинается через 2 часа после затворения цемента водой и длится час-два, то при температуре 0 °C схватывание начинается через 5-6 часов после приготовления пластичного продукта и длится 9-10 часов. Слишком длительное схватывание негативно влияет на конечные прочностные характеристики. Высокие температуры окружающей среды провоцируют ускоренное схватывание смеси из-за быстрого испарения воды, что также негативно сказывается на прочности искусственного камня.

В каких случаях может понадобиться отсрочка начала схватывания:

• проведение бетонирования в жаркую погоду;
• перевозке приготовленной в заводских условиях пластичной смеси на дальние дистанции;
• длительное нахождение в пути из-за автомобильных пробок;
• изготовление высокомарочных смесей, с высокой концентрацией портландцемента;
• заливка смеси этапами, в этом случае необходимо, чтобы приготовленная, но неизрасходованная смесь сохраняла рабочие характеристики.

Замедлить схватывание смеси и, одновременно, сохранить ее рабочие характеристики позволяют заменители схватывания «Линамикс», «Полипласт Ретард», «Сика Ретардер». Предотвратить схватывание можно постоянным перемешиванием смеси, поэтому на удаленные строительные площадки пластичный материал доставляют бетоносмесителем с постоянно вращающейся емкостью. Но время сохранности рабочих характеристик смеси, даже при перемешивании, ограничено, особенно в жаркую погоду.

Ускорители схватывания используют при зимнем бетонировании и изготовлении железобетонных изделий. При этом в лабораторных условиях должно быть установлено допустимое количество добавок. Функции ускорителей схватывания и последующего твердения бетона выполняют:

• сульфат натрия – не более 2% от общей массы бетона;
• соль азотной кислоты – не более 4%;
• хлорид кальция – до 3%.

При прогреве изделий из бетона, осуществляемом в автоклаве под высоким давлением, сроки схватывания и последующего набора прочности существенно сокращаются. Для гарантированного эффективного схватывания бетона при зимнем бетонировании, наряду с добавками ускорителей, применяют предварительный нагрев смеси до +80°C, а затем прогрев электрическим током и паром, укрытие теплоизоляционными материалами.

Твердение бетона – скорость процесса в зависимости от условий

После схватывания бетонной смеси начинается этап ее твердения, происходящего за счет удаления свободной воды из смеси. Часть жидкости испаряется, а часть связывается в стойкие химические соединения. Нормальные условия твердения бетона, обеспечивающие баланс между испаряющейся и связываемой водой: температура воздуха – +18…+25 °C, влажность на поверхности бетонной конструкции – не менее 90%. Требуемые условия влажности достигают с помощью увлажнения бетонной поверхности и ее укрытия гидроизоляционными материалами – полиэтиленовой пленкой или рубероидом.

Повышенная температура окружающей среды ускоряет испарение жидкости, что мешает полноценной гидратации, а это снижает прочность на сжатие и формирует неравномерность прочностных характеристик в наружных и внутренних слоях бетонной конструкции.

Если в процессе твердения бетон подвергся замораживанию, возможны два варианта влияния минусовых температур на прочность искусственного камня. После замораживания и последующего размораживания бетон, не достигший критической прочности, теряет прочностные характеристики на 50% более. Материал, достигший критической прочности, после размораживания продолжает набор прочностных характеристик до нормативной величины. Критическая прочность выражается в процентах от марочной прочности бетона и зависит от его класса:

• В 7,5, В 10 – 50%;
• В 15-В 27,5 – 40%;
• В 30-В 40 – 30%.

Если речь идет о массивных тяжелонагруженных бетонных конструкциях, то критическая прочность, независимо от класса бетона, принимается равной 70%.

Есть еще одно понятие прочности – распалубочная, то есть достаточная для снятия опалубки. Обычно она составляет 70% от марочной величины, но может иметь другое значение, указанное в проектной документации.

Способы ухода за свежеуложенным бетоном с целью обеспечения нормальных условий схватывания и твердения

Соблюдение правил ухода за бетоном обеспечивает нормальные условия схватывания смеси и набор марочной прочности с оптимальной скоростью. Мероприятия по уходу за бетонной конструкцией после заливки и уплотнения бетонной смеси:

• Защита от слишком интенсивного испарения влаги с поверхности бетонного элемента, которое приводит к разности давлений в толще бетона и на его наружной части, а, следовательно, трещинообразованию. Для этого блок закрывают полиэтиленовой пленкой, рубероидом, брезентом. Могут использоваться опилки и песок при условии их регулярного смачивания.
• Обеспечение равномерного температурного режима по всему объему бетона при его твердении. Особенно это важно при заливке массивных конструкций. Комплекс технологических мероприятий по выравниванию температуры на поверхности и в толще конструкции указывается в проектной документации. Он может включать искусственное охлаждение с помощью поверхностного полива блока холодной водой или посредством системы труб-змеевиков.
• Защита от низких температур при твердении бетона до набора критической прочности. Эти мероприятия необходимы при зимнем бетонировании. Для обеспечения нормальных условий гидратации цемента используют: введение противоморозных добавок, утепление конструкции теплоизоляционными материалами, прогрев стальными проводами, электродами, инфракрасными лучами, устройство тепляков с прогреваемым воздухом. Часто сочетают несколько технологических приемов.

За какое время бетон застывает в опалубке?

Примерное время, за которое бетон, залитый в опалубку, достигает определенного значения прочности можно определить по графикам и таблицам, представленным в нормативных документах.

Таблица зависимости времени набора прочности бетонами классов В 15-В 22,5, приготовленных с использованием цемента марок М400 и М500, от температуры окружающей среды

Точную картину набора прочности бетонной конструкцией можно получить с помощью образцов, схватывание и твердение которых осуществляется в тех же условиях, что и основной элемент.

Схватывание бетона: время застывания, скорость застывания

Схватывание бетона – химический процесс, первый этап гидратации состава. При взаимодействии с водой цемент, входящий в состав бетона, твердеет, превращается в цементный камень. Вода проникает в цементные зёрна, и минералы, содержащиеся в их составе, вступают с ней в химическую реакцию и превращаются в гидросиликаты калия.

СодержаниеСвернуть

• От чего зависит схватывание бетона
• Влияние марки бетона
• Влияние температуры
• Как можно влиять на скорость схватывания
• Как замедлить схватывание бетона
• Как ускорить схватывание бетона
• Заключение

На первом этапе гидрации бетон обретает 70% крепости, а остаток набирает примерно через месяц после заливки. Этот этап важен, поскольку от него зависит, насколько прочным и безопасным будет изделие из бетонной смеси.

От чего зависит схватывание бетона

На процесс схватывания бетона влияют многие факторы. Наиболее важные среди них: вид бетона и температура окружающего воздуха.

Влияние марки бетона

Таблица ниже отображает зависимость скорости схватывания бетона от его марки.

Влияние температуры

Температура схватывания бетона влияет на скорость этого процесса. Таблица ниже демонстрирует, через сколько часов он запускается и завершается в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Схватывание бетона при низких температурах существенно замедляется, а вместе с ним набор прочности. Важно обеспечить бетону тепло- и гидроизоляцию сразу после заливки. Слишком большая длительность этого процесса пагубно влияет на прочность и долговечность.

При высоких температурах, дополнительном подогреве скорость процесса значительно повышается, но это может негативно сказаться на его качестве. Влага испаряется слишком быстро, из-за чего страдает прочность.

На графике указана зависимость схватывания бетона от температуры:

При температуре ниже -10⁰С не рекомендуется заливать бетонное основание при строительстве дома или иных построек на частной территории. Вода, входящая в состав раствора, замерзает и увеличивается в объёме. Так она разрушает структуру бетона изнутри, его прочность уменьшается, а процесс отвердения может вовсе прекратиться.

В промышленном строительстве заливка при минусовых температурах допустима, поскольку бетонную конструкцию постоянно подогревают.

Как можно влиять на скорость схватывания

Скорость схватывания влияет на качество бетонной смеси. Любое отклонение от стандартов негативно отражается на прочности и долговечности.

Как замедлить схватывание бетона

Отсрочить схватывание требуется в следующих случаях:

• При заливке бетона в жаркую погоду.
• При транспортировке бетонной смеси на большие расстояния.
• При затруднённом, интенсивном движении на дорогах, когда автобетоносмесителю приходится длительное время стоять в пробках.
• При поэтапной заливке бетона, чтобы смесь находилась в изначальном состоянии длительное время.

С помощью замедлителей удаётся отложить химическую реакцию между цементными зёрнами и водой на несколько часов, от 48 до 72. При этом сохраняются свойства бетонной смеси, включая прочность и долговечность. Применяются следующие замедлители схватывания бетона:

• Линамикс;
• Полипласт Ретард;
• Sika Retarder.

Как ускорить схватывание бетона

При проведении строительных работ в зимнее время и при изготовление железобетонных изделий время схватывания бетонной смеси искусственно сокращается с помощью специальных добавок. В состав добавляют ускорители схватывания бетона в нужной пропорции. Не допускается превышение предельного уровня, который устанавливается в строительных лабораториях экспериментальным путём.

Применяются следующие вещества:

• Сульфат натрия. Предельный показатель применения – 2%. Этот ускоритель применяется при изготовлении бетонных смесей и железобетонных конструкций.
• Соль азотной кислоты. Верхний лимит – 4%.
• Хлорид кальция. Предельно допустимый уровень – 3%.

Если применение ускорителей объединять с автоклавной обработкой, время на схватывание ещё больше сократится. Плиты и прочие железобетонные изделия помещаются в автоклав-парилку, где они пропариваются под большим давлением.

Чтобы бетонная смесь гарантированно схватилась в зимнее время, её готовят из предварительно подогретых материалов, а затем нагревают электротоком и паром. Смесь в процессе приготовления нагревают до 80⁰С, после чего укрывают утеплителем, чтобы тепло сохранялось в течение 2-5 суток.

Заключение

Свежеуложенным бетонным конструкциям необходим тщательный уход: защита от вибрации, механического воздействия, резких температурных колебаний. Первые часы после заливки самые важные, поэтому с таким вниманием регулируется время схватывания бетона. С помощью специальных добавок удаётся замедлить или ускорить этот процесс при сохранении качества и долговечности состава.

Контроль времени схватывания бетона | GCP Applied Technologies

Химия бетона сложна, и состав смеси может влиять на ее поведение – от удобоукладываемости до времени схватывания. Часто подрядчикам нужен бетон с увеличенным временем схватывания, когда бетон транспортируется на большие расстояния или когда он будет укладываться при высоких температурах.

Температура играет роль практически во всех аспектах производства бетона. При повышении температуры бетона бетон схватывается быстрее. Производители готовых смесей часто автоматически добавляют в смесь добавки к бетону, называемые замедлителями схватывания (сокращенно «замедлители схватывания»), чтобы помочь компенсировать это ускорение схватывания, связанное с температурой. Однако хитрость заключается в том, чтобы знать, какой тип бетонной добавки использовать и в какой дозировке.

Понимание ограничений замедлителей схватывания

Распространенное заблуждение состоит в том, что замедлители схватывания могут контролировать повышение температуры. Бетон нагревается по одной из двух причин: повышается теплота гидратации или температура окружающей среды. Обычные замедлители схватывания обычно замедляют процесс гидратации. Это действие обеспечивает средства манипулирования, когда повышение температуры происходит из-за тепла гидратации. Напротив, если температура окружающей среды высокая, бетон будет горячим. Обычными вариантами охлаждения являются охлажденная вода, лед или жидкий азот. Хотя добавки, замедляющие схватывание, не снижают температуру бетона, в более высоких дозировках их можно использовать для компенсации теплового ускорения. Это позволяет укладывать более теплый бетон.

Кроме того, замедлители схватывания не могут бесконечно удерживать уровень осадки бетона; в какой-то момент эффект замедления исчезнет. Замедлители схватывания полезны для предотвращения потери нормальной осадки, которая происходит в процессе гидратации, но они не могут помочь с потерей осадки из-за потери влаги в бетонной смеси. Решением для такой ситуации является использование замедлителей схватывания в сочетании с удлинителями осадки. Это дает дополнительные преимущества, такие как:

• Предсказуемое увеличенное время схватывания для непрерывной укладки на массивный бетон и бетонные работы
• Поддержка дальних перевозок на удаленные сайты при сохранении простоя
• Учет увеличенного времени разгрузки грузовиков
• Снижение потребности в переносных установках периодического действия на стройплощадке 

Выход за рамки традиционных замедлителей схватывания

Обычные замедлители схватывания образуют барьер вокруг гидратированных продуктов, который временно препятствует дальнейшему гидратированию. Как правило, они имеют узкий диапазон дозировок из-за непредсказуемости контроля времени схватывания бетона. Обычные замедлители работают относительно хорошо при низких дозировках, но при использовании высоких дозировок удлинение набора может быть непредсказуемым, и может произойти чрезмерное замедление. Часто обычные замедлители схватывания удерживают гидратацию, а затем довольно быстро изнашиваются, давая короткое окно для отделочных операций. Именно здесь пригодятся передовые стабилизаторы гидратации.

Такие растворы, как добавка к бетону RECOVER®, обеспечивают улучшенную стабилизацию гидратации. Органические хелатирующие агенты в составе добавки RECOVER® покрывают гидратирующие зерна цемента. Вода и ионы, необходимые для дальнейшей гидратации, блокируются, чтобы подавить поверхностную активность цемента. При приостановке реакции гидратации время схватывания отодвигается, а смесь сохраняет подвижность, пластичность, воздухоносность, а также стабильную температуру в течение всего времени схватывания. Подавляя все основные явления гидратации, добавка обеспечивает более предсказуемый контроль над процессом схватывания.

Стабилизаторы гидратации также менее специфичны для цемента, чем традиционные замедлители схватывания, что делает эффект схватывания более стабильным для более широкого спектра цементов.

Добавка к бетону RECOVER® хорошо зарекомендовала себя в различных областях применения, в том числе:

• Бетон для буровых шахт – Как правило, бетон для буровых шахт должен сохранять осадку не менее 4 дюймов в течение всего времени укладки ( обычно от 2 до 12 часов). Для одного проекта моста в Южной Каролине наземные буровые шахты имели норму дозирования от 4 до 10 унций на 100 фунтов цемента, а время осадки составляло от 4 до 8 часов. Для буровых стволов, расположенных в реке, производитель готовой смеси использовал 13 унций/центн добавки RECOVER®, чтобы добиться стойкости осадки более 12 часов.
• Бетон со скользящей опалубкой – Для проекта в Алабаме для бордюрных и водосточных смесей, а также для скользящей опалубки использовалась комбинация 3 унций на центнер водопонижающей добавки WRDA® 64 и 3 унций на центнер добавки RECOVER®. мощение. Добавление добавки RECOVER® позволило поставщику готовой смеси сохранить требуемую низкую осадку и упростить укладку. Состав смеси легко выгружался из автобетоносмесителя и требовал меньше ручного труда, чем традиционные бетонные смеси.
• Бетон, уплотненный катком – В штате Миссисипи добавка RECOVER® использовалась для производства бетона с нулевой подвижностью, который с минимальными трудностями выгружался из автобетоносмесителя.
• Плита на марке – во Флориде малые дозы (1,5 унции/центнер) добавки RECOVER® использовались вместе с добавкой WRDA®64 при укладке больших плит, обеспечивая время схватывания от четырех до пяти часов при высокой температуре. условия.
• Влагопроницаемый бетон – Рекомендации Ассоциации бетонных изделий Флориды для проницаемого бетона требуют использования добавки, контролирующей гидратацию. В большинстве применений для водопроницаемого бетона добавка RECOVER® используется в количестве 6 унций/центнер цемента. Это позволяет легко выгружать смесь, уменьшать накопление в смесителе и повышать эффективность гидратации смеси в течение семидневного периода отверждения.
• Самоуплотняющийся бетон – добавка RECOVER® продлевает продолжительность осадочного течения и снижает «липкость» самоуплотняющегося бетона.

Определение дозировки добавки в бетон

Стабилизаторы гидратации обеспечивают линейную дозировку набора материалов. Как показывает опыт, при температуре бетона около 70-75°F передовые стабилизаторы гидратации, такие как добавка RECOVER®, обычно обеспечивают примерно 30-минутную задержку при дозировке 1 унция/центнер. Однако, если бетон естественным образом схватывается быстрее или медленнее, дозировку стабилизатора необходимо будет скорректировать. Кроме того, дозировка зависит от конструкции смеси, материалов и других факторов.

Использование дополнительных вяжущих материалов

В прошлом оказалось проблематичным увеличение времени схватывания при наличии в смеси дополнительных вяжущих материалов, таких как шлак и летучая зола. Во многих из этих случаев добавление добавки RECOVER® продлило время схватывания более стабильным образом.

Вместе с представителем GCP выработайте идеальное решение, основанное на вашем конкретном применении, желаемых характеристиках бетона и условиях, в которых бетон будет заливаться и укладываться.

Влияние жаркой погоды на бетон и советы по защите бетона

Опубликовано в 15:47 в бетоне от администратора WebFX

Если ваши строительные работы проводятся летом, вас могут беспокоить проблемы, связанные с бетонированием в жаркую погоду. По данным Американского института бетона (ACI), бетонирование горячей водой происходит, когда такие условия, как высокая температура наружного воздуха, температура горячего бетона, низкая влажность и сильный ветер, повреждают только что залитый или смешанный бетон.

Бетон должен удерживать влагу во время затвердевания. Бетон больше всего подвержен риску слишком быстрого отверждения при высоких температурах — вода испаряется из бетона, в результате чего бетон теряет свою прочность или трескается. Заливка бетона в жаркую погоду сама по себе не является плохой идеей, но вы должны знать, чего ожидать, и знать, какие меры предосторожности вам могут потребоваться при повышении температуры. При правильном планировании вы можете безопасно и продуктивно заливать новый бетон в летние месяцы без ущерба для прочности или внешнего вида.

Быстрее ли цемент затвердевает в жаркую погоду?

Проще говоря, да. Теплые температуры заставляют цемент схватываться быстрее, и чем быстрее схватывается цемент, тем быстрее он начинает затвердевать. При температуре 80 градусов бетон обычно схватывается примерно за четыре часа. При 90 градусах вы можете ожидать, что он затвердеет через 2,5 часа, а при 100 градусах ваш бетон затвердеет примерно через полтора часа. При повышении температуры на 20 градусов по Фаренгейту время схватывания бетона сократится на 50 процентов.

Какая температура слишком высока для заливки бетона? Точного ответа нет, но чем жарче, тем быстрее вам нужно будет работать и тем больше работы вам придется делать, чтобы поддерживать бетон во время его схватывания и отверждения. Идеальная температура для заливки бетона – от 50 до 60 градусов.

Вам также следует учитывать влияние температуры наружного воздуха на ваших работников. Вы хотите, чтобы ваши сотрудники были в безопасности, когда на улице становится жарко.

Когда бетон схватывается, он подвергается процессу укрепления, называемому гидратацией цемента. Во время гидратации вода связывает бетонную смесь и образует кристаллы в бетоне. Методы отверждения обычно занимают недели, а иногда и больше, и крайне важно, чтобы бетон был максимально прочным и долговечным.

Бетонирование в жаркую погоду может привести к определенным проблемам, если вы не подготовитесь должным образом. При бетонировании в теплую погоду могут возникнуть некоторые проблемы:

• Вода испаряется из бетона, и бетон высыхает, что приводит к снижению прочности бетона. Ослабленный бетон более подвержен трещинам, сколам и другим структурным проблемам.
• Бетон сохнет слишком быстро и может стать непрочным или мягким.
• Прочность бетона после начального периода твердения может снизиться.
• Из-за быстрой потери воды на поверхности бетона могут появиться трещины пластической усадки.
• Прочность бетона за 28 дней может снизиться на 10 %.

Каковы наиболее эффективные способы защиты бетона в жаркую погоду?

Риски при заливке бетона в жаркую погоду включают пластические усадочные трещины и снижение длительной прочности бетона. Это представляет реальную опасность, когда вы заливаете бетон в жаркую погоду, так как поверхностная влага может испаряться слишком быстро. При достаточной подготовке и правильных стратегиях вы можете заливать бетон при повышении температуры без ущерба для качества. Существует несколько способов контроля температуры бетона для заливки в жаркую погоду. Среди них:

• Использование бетонной смеси, предназначенной для применения в жаркую погоду
• Внесение корректировок в смесь и использование охлажденной воды для затворения вашей бетонной смеси
• Увлажнение основания перед заливкой бетона
• Применение замедлителя схватывания
• Укладка бетона рано утром, до того, как солнце достигнет своей высоты, или ближе к вечеру, чтобы температура была ниже
• Установите навесы вокруг вашего бетона, чтобы он был прохладнее
• Нанять больше рабочих, если это возможно, чтобы вы могли закончить работу с бетоном быстрее

Ключевые элементы бетонирования в жаркую погоду

Некоторые рекомендации, которые вы можете использовать при заливке бетона в жаркую погоду, включают:

• Заблаговременное планирование с учетом любых проблем, которые могут возникнуть на стройплощадке.
• Увлажнение поверхности перед укладкой бетона.
• Ускорение времени транспортировки, размещения и отделки.
• Создание плана действий, включая график проекта, за несколько дней до начала проекта.

Когда дело доходит до жаркой погоды, подготовка имеет ключевое значение. Если у вас есть строительная работа, которая включает в себя укладку бетона, обязательно заранее проверьте погоду, чтобы знать, чего ожидать. Сколько бы вы обычно ни готовились к строительным работам, заложите дополнительное время на подготовку, если вы думаете, что можете столкнуться с высокими температурами.

Если ожидается жаркая погода, убедитесь, что у вас налажена четкая связь между подрядчиком, инженерами и производителем бетона, чтобы вы точно знали, с какими проблемами вы, вероятно, столкнетесь, и как вы можете с ними справиться. Если вы полностью готовы, не будет причин, по которым вы не сможете залить бетон даже в жаркую, сухую или ветреную погоду.

Union Quarries может помочь вам с бетонированием в жаркую погоду

Нужны советы по бетонированию в жаркую погоду или помощь в поиске подходящего товарного бетона для ваших работ в жаркую погоду в центральной Пенсильвании? Union Quarries готова помочь.