Температура схватывания бетона: Бетон — до какой температуры можно заливать

Зависимость прочности бетона от температуры затвердевания.

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.

 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°.

 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. 

 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. 

 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. 

 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

Условия твердения бетона и уход за ним

В процессе твердения в бетоне протекают реакции гидратации, в ходе которых минералы цемента, взаимодействуя с водой, образуют новые соединения. Обезвоживание бетона в ранние сроки в результате испарения может замедлить или прекратить процесс твердения и привести к недобору прочности, а также вызвать большие его усадки и растрескивание.

При благоприятных условиях твердения прочность бетона непрерывно повышается. Для нормального твердения бетона необходима положительная температура 20±2°С с относительной влажностью окружающего воздуха не менее 90%.

При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7—14 дней после приготовления набирает 60—70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.

Если бетон твердеет все время в воде, то его прочность будет выше, чем при твердении на воздухе. При твердении бетона в сухой среде вода из него через несколько месяцев испарится и тогда твердение практически прекратится. Объясняется это тем, что внутренняя часть многих зерен цемента не успевает вступить в реакцию с водой. Поэтому для достижения бетоном необходимой прочности нельзя допускать его преждевременного высыхания. В теплую сухую и ветреную погоду углы, ребра и открытые поверхности бетона высыхают быстрее, чем внутренние его части. Необходимо предохранить эти элементы от высыхания и дать им возможность достигнуть заданной прочности.

При твердении бетона всегда изменяется его объем. При твердении бетон дает усадку, которая в поверхностных зонах происходит быстрее, чем внутри, поэтому при недостаточной влажности бетона в период твердения на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины. Кроме того, трещинообразование возможно в результате неравномерного разогрева бетонного блока вследствие выделения тепла при схватывании и твердении цемента. Трещины снижают качество, прочность и долговечность бетона.

Рост прочности бетона в значительной степени зависит от температуры, при которой происходит твердение. Твердение бетона при температуре ниже нормальной замедляется, а при температуре ниже 0°С практически прекращается; наоборот, при повышенной температуре и достаточной влажности процесс твердения ускоряется.

Продолжительность твердения имеет большое практическое значение при бетонных работах. Ускорять твердение необходимо, когда требуется быстро нагрузить конструкции эксплуатационной нагрузкой или распалубить в ранние сроки, а главным образом при работах зимой и изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Для ускорения твердения бетона применяют добавки-ускорители, вводимые при приготовлении бетонной смеси. Оптимальное содержание добавок-ускорителей устанавливается экспериментальным путем строительной лабораторией.

Чтобы свежеуложенный бетон получил требуемую прочность в назначенный срок, за ним необходим правильный уход: поддержание его во влажном состоянии, предохранение от сотрясений, повреждений, ударов, а также от резких изменений температуры.

Отсутствие ухода может привести к получению низкокачественного, дефектного и непригодного бетона, а иногда к разрушению конструкции несмотря на хорошее качество применяемых материалов, правильно подобранный состав смеси и тщательное бетонирование. Особенно важен уход за бетоном в течение первых дней после укладки. Недостатки ухода в первые дни могут настолько ухудшить качество бетона, что практически их нельзя будет исправить даже тщательным уходом в последующие дни.

Благоприятные температурно-влажностные условия для твердения бетона обеспечивают путем предохранения его от вредного воздействия ветра и прямых солнечных лучей, систематической поливкой. Для этого открытые поверхности свежеуложенного бетона укрывают полиэтиленовой пленкой и поливают водой. В зависимости от климатических условий частота поливки должна быть такой, чтобы поверхность бетона в период ухода все время была во влажном состоянии. В сухую погоду открытые поверхности поддерживают во влажном состоянии до достижения бетоном 50—70% проектной прочности.

В жаркую погоду поливают также деревянную опалубку. При снятии опалубки до истечения срока поливки (например, опалубки колонн, стен, боковых щитов балок) поливают и распалубленные вертикальные поверхности бетонных конструкций. Наиболее эффективно вертикальные и круто наклонные поверхности поливать непрерывным потоком воды через систему трубок с мелкими отверстиями. В жарком сухом климате этот способ полива применяют обязательно. При температуре ниже +5° бетон не поливают.

Низкая температура является главной проблемой сопровождающей зимнее бетонирование. Для начала стоит упомянуть  каким образом отрицательная температура может повлиять на процесс схватывания и твердения бетона. Существует две основных причины:

— затормаживание процесса гидратации цемента (увеличение сроков набора прочности бетона)

— вымерзание воды, входящей в состав бетона (полная остановка процесса набора прочности)

   Низкая температура (0 − +10 градусов) существенно затормаживает процесс гидратации цемента, то есть растягиваются сроки набора прочности бетона. К примеру: в нормальных условиях (+20 градусов Цельсия) за неделю бетон набирает до 70% прочности. При температуре окружающего воздуха +5 градусов, срок набора 70% марочной прочности бетона может растянуться на 3-4 недели. В такую погоду рекомендовано добавление добавок, ускоряющих гидратацию, чтобы бетон ускоренными темпами набирал марочную прочность.

   И если низкая положительная температура тормозит процесс схватывания и набора прочности бетона, то отрицательная — полностью его останавливает. Причина тому – вымерзание воды в молодом бетоне. Сам процесс гидратации цемента невозможен в отсутствие воды. Вода является необходимым компонентом для образования цементного камня. Цемент должен находиться в контакте с водой (влагой) в течение всего времени созревания.

    При бетонировании в отрицательных температурах, основная задача – не дать замерзнуть воде, входящей в состав бетона. 

Существует несколько основных способов сохранения воды затворения бетона от вымерзания:

— применение противоморозных добавок в бетон (ПМД)

— использование электропрогрева бетона

— укрывание бетона пленкой ПВХ, утеплителями и т.п.

— сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками.

   Применение противоморозных добавок в бетон — наиболее распространённый способ, применяемый при бетонировании в зимних условиях. Так называемый зимний бетон производится в различных вариациях, отличающихся между собой процентным содержанием добавок. Роль химических добавок – активировать процессы твердения и понизить температуру замерзания жидкой фазы. Кроме этого строитель должен помнить:

— чтобы обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде до набора критической прочности, внутренний запас теплоты в бетоне  создают   путем подогрева материалов, составляющих   бетонную смесь;

— после окончания укладки смеси поверхность бетона нужно сразу же утеплить щитами или матами, что поможет сохранить теплоту выделяющуюся при химической реакции цемента с водой (экзотермия цемента) и поддерживать необходимые условия для твердения бетона. Изолированный от холодного воздуха бетон твердеет за счет тепла, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении, а также тепла, выделяемого в процессе экзотермической реакции твердения цементного теста;

— запрещается применять смерзшийся заполнитель.

   Электропрогрев бетона чаще применяется на стройках, где имеется техническая возможность использовать трансформаторы большой мощности (30-80 кВт).  Электрический прогрев бетона зимой  лучший метод, при проведении монолитных работ.

   Укрывание бетона – наиболее рациональный метод бетонирования в зимнее время, при граничных температурах воздуха +3 − -3. Схватывание и твердение бетона – изотермический процесс, то есть: при застывании и наборе прочности, цемент, контактируя с водой, выделяет тепло. Для этого необходимо свежеотлитую конструкцию из бетона укрыть ПВХ плёнкой, или утеплителем. В некоторых случаях, если при бетонировании в зимнее время применялся обычный бетон без противоморозных добавок, а температура воздуха резко упала до низких минусовых значений (-5 − -15º) целесообразно использовать газовые или электрические пушки.

  Если будет использоваться дополнительный прогрев тепловыми пушками, то укрытие из плёнки ПВХ укладывается не на поверхность бетона, а на временный каркас из досок, брусков и т. п . Создаётся нечто наподобие низкой «палатки» или «шатра» над бетонной конструкцией и под это укрытие ставятся тепловые пушки. Чем выше будет температура под шатром, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев.

Движение людей по забетонированным конструкциям, а также установка на них лесов и опалубки допускается только тогда, когда бетон достигает прочности не менее 1,5 МПа. Движение автотранспорта и бетоноукладочных машин по забетонированной конструкции допускается только по достижении бетоном прочности, предусмотренной проектом производства работ.

Заливка бетона в холодную погоду: предостерегающий урок для домовладельцев

• Посмотреть увеличенное изображение

Немногие компоненты любого нового проекта строительства или реконструкции остаются незамеченными так, как бетон. Все мы видели его, наступали на него и, скорее всего, ободрали ему одно или два колена. Бетон, безусловно, является незамеченным героем строительства, но, возможно, одним из самых важных компонентов любого проекта.
Concrete — это научная смесь ингредиентов, предназначенная для смешивания, заливки и отделки в соответствии с набором конкретных рекомендаций. К сожалению, многие подрядчики, похоже, не придерживаются этих правил в холодные месяцы. И, в большинстве случаев, недостатки бетона, заливаемого в холодные месяцы, будут обнаружены слишком поздно и с большими затратами для домовладельца.

Лучше всего получить информацию о лучших методах работы с бетоном в холодные месяцы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХОЛОДНОЙ ПОГОДЫ

Сначала давайте определим холодную погоду в отношении бетона. Холодная погода определяется как период, когда более трех дней подряд существуют следующие условия:

1. Среднесуточная температура воздуха ниже 40 градусов по Фаренгейту (пять градусов по Цельсию) и
2. Температура воздуха не превышает 50 градусов по Фаренгейту (10 градусов по Цельсию) в течение более половины любого 24-часового периода.

Обычно это означает осень до весны на северо-западе Индианы. Эти условия требуют особых мер предосторожности при укладке, отделке, выдержке и защите бетона от воздействия холода.

В ЧЁМ ГЛАВНОЕ?

Две основные проблемы для домовладельцев, которые могут возникнуть при заливке бетона в холодную погоду:

1. Бетон может замерзнуть до того, как он наберет прочность, что приведет к разрушению матрицы, что приведет к потере прочности и долговечности. Отслаивание бетонной поверхности является наиболее распространенным видимым признаком недостаточной защиты бетона от холода во время заливки. Если поверхность новой заливки замерзнет, ​​хлопья бетона могут отколоться, а если отслоение сильное, может потребоваться замена.
2. Бетон схватывается медленнее, когда он холодный — очень медленно при температуре ниже 50 градусов по Фаренгейту и ниже 40 градусов по Фаренгейту, реакция гидратации в основном прекращается, и бетон не набирает прочность. Все, что ниже 40 градусов по Фаренгейту, замедлит процесс отверждения и может даже полностью остановить его. Крайне важно, чтобы бетон схватился до того, как он подвергнется воздействию отрицательных температур. Проблема возникает, когда вся вода замерзает, потому что расширяется, что приводит к растрескиванию бетона. Ключ в том, чтобы сделать все возможное, чтобы убедиться, что бетон схватывается достаточно быстро, чтобы предотвратить эту катастрофу с замерзанием/оттаиванием.

КАК ДЕЙСТВОВАТЬ ДЕЙСТВОВАТЬ

Необходимы необходимые меры предосторожности для защиты бетона до тех пор, пока он не сможет справиться с холодом самостоятельно, но прежде чем мы наметим их, мы должны сначала начать с поверхности, свободной от снега. , лед и мороз. Наш бетон будет настолько хорош, насколько хорош он под ним. Если он соответствует вышеуказанным критериям, пришло время продолжить.

Общее правило состоит в том, что после того, как бетон наберет прочность примерно до 500 фунтов на квадратный дюйм (psi), можно безопасно продолжать работу. Почти в то же время, когда бетон достигает прочности на сжатие 500 фунтов на квадратный дюйм, гидратация цемента потребляет достаточно воды в исходной смеси, так что даже если он замерзнет, ​​в порах останется недостаточно воды, чтобы повредить бетон. С большинством бетонов, даже при 50 градусах по Фаренгейту, это происходит в течение второго дня. Как правило, два способа помочь бетону безопасно достичь желаемого давления 500 фунтов на квадратный дюйм обычно представляют собой комбинацию модификации бетонной смеси и защиты бетона.

ЧТО В СМЕСИ?

Что касается смеси, то большинство поставщиков бетона предлагает специальные смеси в зависимости от условий и времени года, когда производится заливка бетона. Общие модификации смеси могут включать добавление горячей воды в смесь (обычно около 65 градусов), хлоридные или нехлоридные ускорители в бетоне с вовлечением воздуха и / или увеличение общего количества цемента в смеси.

ЗАЩИТА ВАШЕГО БЕТОНА

Что касается защиты вашего бетона, то обычно это область с самым высоким процентом ошибок. К сожалению, многие подрядчики плохо разбираются в этом вопросе. Часто на то, чтобы сделать это должным образом, уходит много времени и денег. В результате многие подрядчики могут ошибаться, полагаясь на волю случая, вместо того, чтобы предпринять шаги для обеспечения качественной работы.

В зависимости от фактической температуры окружающей среды для защиты укладки бетона может потребоваться использование ветрозащитных экранов, ограждений или дополнительного обогрева. Для процесса отверждения следует использовать изолирующие покрытия или изолированные формы, особенно для тонких срезов.

Особое внимание следует уделять краям и углам, и часто одеяла приходится складывать вдвое или втрое для защиты от замерзания. Одеяла также необходимо закрепить, чтобы ветер не смещал их. Кроме того, формы не следует снимать в течение от одного до семи дней, в зависимости от характеристик схватывания, условий окружающей среды и предполагаемой нагрузки.

Если температура бетона составляет около 50 градусов по Фаренгейту, защиту обычно можно снять через три-семь дней. Если бетон остается при температуре 50 градусов по Фаренгейту, в зависимости от того, какой тип цемента используется и сколько ускорителя, вам следует подождать четыре недели, прежде чем фактически ввести его в эксплуатацию.

СЛИШКОМ СЛОЖНО?

Мы понимаем, что это может быть слишком много для большинства домовладельцев. Ваша лучшая ставка? Убедитесь, что ваш подрядчик запланировал конкретный проект на более поздний срок, если надлежащие условия не могут быть достигнуты и сохранены. Это сэкономит вам много времени и денег в будущем.

Перейти к началу

6 советов по укладке бетона в холодную погоду

Опубликовано 09 октября 2018 г.

В условиях северного климата успешное бетонирование в холодную погоду расширяет возможности подрядчиков и позволяет уложиться в жесткие сроки строительства. Ожидание полного сотрудничества с матерью-природой часто приводит к дорогостоящим задержкам, которые владельцы, инвесторы и застройщики просто не могут себе позволить.

Тем не менее, правильное планирование необходимо для успешного бетонирования в холодную погоду.

Очевидно, что правильно уложенный бетон в неблагоприятных погодных условиях приносит пользу всем заинтересованным сторонам. Американский институт бетона (ACI) требует бетонирования в холодную погоду в соответствии с ACI 306, когда «более трех дней подряд средняя дневная температура воздуха падает ниже 40 градусов по Фаренгейту и остается ниже 50 градусов по Фаренгейту более половины любого 24-часового периода. .» Более подробная информация содержится в таблице под названием «Рекомендуемая температура бетона».

Каково неблагоприятное воздействие холодной погоды на бетон

В целом, успешное бетонирование в холодную погоду зависит от соблюдения «4 Ps». То есть бетон должен быть правильно подобран, произведен, уложен и защищен от неблагоприятного воздействия низких температур.

Увеличение времени набора

Необходимо сделать поправку на то, что время установки значительно увеличивается в более холодную погоду. Например, время схватывания при температуре 30 градусов по Фаренгейту может быть в два раза больше, чем при 50 градусах по Фаренгейту. Тот факт, что гидратация бетона является экзотермической реакцией (с выделением тепла), помогает компенсировать воздействие низких температур воздуха, но только до определенной степени.

Заморозка и кристаллы льда

Когда в свежеуложенном бетоне образуются кристаллы льда, гидратация прекращается и серьезно снижается прочность. Например, бетон, который замерзает в течение первых 24 часов, может потерять до половины своей 28-дневной прочности. В любом случае замерзание не должно происходить, пока бетон не достигнет прочности 500 фунтов на квадратный дюйм. Как только он достигает порога 500 фунтов на квадратный дюйм, он может выдержать один цикл замораживания.

Советы по удачной заливке в холодную погоду

Лучшие методы бетонирования в холодную погоду — это больше, чем просто рекомендации. Спецификации ACI 306R-16 и ACI являются частью строительных норм и правил Пенсильвании.

Вот несколько важных советов по заливке в соответствии с нормами, позволяющей получить прочный и долговечный бетон.

1. Тепловые материалы

Производители могут нагревать воду до 140 градусов и выше (но не выше 180 градусов), чтобы компенсировать воздействие холода. Отопительные агрегаты – вариант, когда на строительной площадке экстремально низкие температуры. Особое внимание следует уделить нагреву опалубки, когда температура окружающей среды ниже 10 градусов по Фаренгейту.

При достаточной начальной температуре бетона и соответствующем уровне влажности можно добиться нормального времени схватывания и необходимого прироста прочности даже в холодную погоду.

2. Используйте ускоряющие добавки

В дополнение к нагревательным материалам производители могут использовать ускорители, которые позволяют сократить время схватывания в холодную погоду. Использование ускоряющих добавок предназначено для дополнения, а не замены надлежащей защиты бетона в холодную погоду. Ускоряющие добавки не препятствуют замерзанию бетона, а их применение не препятствует выполнению соответствующих требований к твердению и защите от замерзания. Примеры включают хлорид кальция, нитрит натрия и нитрит кальция. Однако хлорид кальция не следует использовать в железобетоне.

3. Оценка температуры основания

Необходимо учитывать температуру основания. Не укладывайте бетон на промерзшее основание.

4. Используйте защиту от холода после заливки

Исследование поддерживает утверждение о том, что бетон уязвим к циклам замораживания-оттаивания, пока его прочность на сжатие не достигнет 4000 фунтов на квадратный дюйм. После заливки подрядчики должны использовать нагревательные элементы, изолирующие покрытия и ограждения для обеспечения важной защиты от холода в соответствии с ACI 306R.

5. Используйте коробки для термофиксации

Также обратите внимание на испытательные цилиндры. Чтобы обеспечить отверждение при температуре 60-80 градусов по Фаренгейту в течение 24-48 часов, их следует поместить в отапливаемый ящик для отверждения. Поместите термометр минимум-максимум в коробку, чтобы получить надлежащую запись температуры.

6. Поддержание надлежащей температуры в течение длительного времени схватывания

Продолжительность периода защиты должна быть увеличена на 50–100 процентов. Например, по данным Американского института бетона, если открытый, без нагрузки, нормально схватывающийся бетон обычно требует двухдневного периода защиты, это требование увеличивается до трех дней в холодную погоду.

Обратитесь к NRMCA CIP 27 «Бетонирование в холодную погоду» для получения дополнительных указаний.

Что произойдет, если вы не будете следовать рекомендациям?

Новый бетон может выдержать суровые зимние условия, только если он:

• Достигает прочности на сжатие не менее 4000 фунтов на квадратный дюйм
• Имеет максимальное соотношение вода/цемент 0,45
• Содержит от пяти до семи процентов воздухововлечения
• Не подвергается воздействию антиобледенителей в течение одного года

Наказание за несоблюдение передовых методов бетонирования в холодную погоду двойное: потеря прочности и разрушение поверхности. Экономические соображения и сжатые сроки строительства важны, но не за счет долговечности бетона. Несоблюдение лучших практик наносит ущерб клиенту и долгосрочной репутации.

Поскольку замерзание свежеуложенного бетона может серьезно снизить его прочность, необходимы упреждающие меры. Когда при низких температурах образуются кристаллы льда, с приходом весны часто возникают проблемы. Отслаивание, шелушение, оспины и другие поверхностные дефекты — все это возможно.

Избегайте антиобледенителей

Сочетание неправильного бетонирования в холодную погоду и неизбирательного использования антиобледенителей создает особые проблемы. Свежеуложенный бетон и антиобледенители просто несовместимы.

Подрядчики по снегоочистке, ответственные за удаление снега и льда, часто используют различные антиобледенители, в том числе хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид калия, хлорид магния, ацетат кальция-магния, соли азота, сульфат аммония и мочевину. Хотя хлорид натрия и хлорид кальция допустимы для использования на высококачественном плотном бетоне, все остальные могут создавать проблемы.