Температура застывания бетона: Бетон — до какой температуры можно заливать

Зависимость скорости высыхания бетона и его прочности

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%.

бетонные работы в зимний период • Каскад

Бетонный раствор — один из самых востребованных строительных материалов. Его используют для возведения фундамента под различные постройки, для бетонирования и выравнивания площадок, а также для других целей, где необходима прочная основа. Бетон — один из самых прочных строительных материалов, если создается без нарушения технологии и выстаивается при положительной температуре. В противном случае застывший бетон не достигает марочной прочности. Поэтому зимнее бетонирование при отрицательной температуре должно выполняться по другой технологии, которая подразумевает создание оптимальных условий для сохранения тепла.

Почему важна положительная температура

При низкой температуре гидратация цемента замедляется, а потому бетону требуется больше времени для достижения марочной прочности. К примеру, при температуре в 20 градусов, производители гарантируют достижение марочной прочности за 28 дней. При снижении температуры до пределов +5-15 градусов, этот срок увеличивается примерно на неделю. Следовательно, бетонные работы в зимнее время необходимо проводить с сохранением тепла укладываемого раствора. Сохранение положительной температуры важно для воды, входящей в состав бетона.

Именно вода является второй важнейшей составляющей бетона после цемента. Благодаря ее наличию в растворе, бетон набирает силу при затвердении. Отсутствие достаточного количества воды прекратит процесс дозревания материала, и прочность его будет меньше ожидаемой. При отрицательной температуре, находящаяся в молодом бетоне вода попросту вымерзает, а затвердевание материала прекращается. Поэтому бетонные работы в зимний период выполняются с сохранением положительной температуры материала. Пусть она будет в пределах 1-5 градусов выше нуля, и процесс отвердения молодого бетона значительно затянется, но он обретет марочную прочность и не будет заморожен до весны.

Технология изготовления зимнего бетона

Учитывая все вышесказанное, согласно технологии, полученный раствор должен иметь запас тепла. Поэтому он изготавливается в помещении, а все его компоненты нагреваются до температуры 40° С. Исключение составляют только цемент и мелкодисперсные составляющие, так как их нагревать не рекомендуется. Технология подогрева может использоваться одноступенчатая или двухступенчатая. В первом случае на одной установке составляющие будущего раствора оттаивают и нагреваются до необходимой температуры. Во втором случае одна установка используется для оттаивания, а другая для нагрева.

Естественно, вышеуказанные технологии подогрева используются только на железобетонных заводах и бетонных предприятиях. В условиях частного сектора никто не использует подобные нагревательные установки, выполняя бетонирование зимой при отрицательных температурах. Чаще всего составляющие раствора оттаивают и нагреваются до температуры окружающей среды в помещении с положительной температурой. Это может быть гараж или любая другая пристройка, в которой температура воздуха доведена до нужных значений. Таким образом, компоненты оттаивают и нагреваются естественным образом, на что требуется больше времени. Но лучше подождать, чем изготовить бетон с небольшим запасом тепла.

Что касается воды, то она подогревается отдельно до температуры в 30-80° C. Все это делается для того, чтобы материалы высохли, так как не допускается использование компонентов с замерзшим льдом. Чем выше температура воды, тем больше запаса тепла. Если заливка бетона зимой выполняется покупным раствором, который доставляется от производителя, то воду нагревают до 80° C при его изготовлении. Таким образом достигается наивысший запас тепла, чтобы раствор не остыл, пока будет доставляться на объект. При изготовлении бетона по месту, можно использовать менее нагретую воду, потому что раствор будет сразу использован, а так как оптимальная температура для его застывания — не менее 20° C, то ее поддержание и становится второй задачей технологии бетонирования в зимних условиях.

Подготовка объекта к бетонированию

Следует учитывать разность температуры между теплым бетонным раствором и местом для его заливки на объекте. Это приведет к теплопотерям самого раствора при заливке, а потому следует подогреть арматуру. Для начала она очищается от льда, а затем разогревается с помощью пара, если есть такая возможность, или просто горячей водой. Благодаря подогреву, арматура не потянет на себя тепло из запасов раствора. Далее следует позаботиться о сохранении тепла до полного достижения марочной прочности раствора. Кроме имеющегося запаса, при застывании материала тепло выделяется от взаимодействия воды с цементом. Так как вторая задача бетонирования в зимний период заключается в сохранении этого тепла, необходимо обеспечить утепление, а возможно и подогрев бетона на протяжении его застывания, одним из таких способов:

• использование противоморозных добавок;
• электропрогрев застывающего бетона;
• утепление бетона специальными теплоизоляционными материалами или пленкой ПВХ;
• обогрев тепловыми пушками под временным укрытием.

Рассмотрим все способы и методы зимнего бетонирования с поддержкой оптимальной температуры на строительной площадке.

Практически все производители используют добавки в бетон зимой, а потому это считается самым распространенной технологией зимнего бетонирования. Такие добавки не дают воде вымерзнуть даже при отрицательной температуре. Отрицательная сторона данного метода заключается в том, что такой зимний бетон имеет самый длительный срок созревания, потому что процесс протекает при наименьшей скорости гидратации цемента. Добавки вносятся в процентном соотношении к количеству используемого цемента, в зависимости от температуры внешней среды, при которой будет протекать его гидратация.

Если без противоморозных добавок бетон в мороз оставить без подогрева, то гидратация цемента остановится, так как имеющийся запас тепла быстро улетучится. Электроподогрев считается лучшим способом поддерживать температуру застывающего бетона, так как позволяет достигнуть марочной прочности в положенные сроки. Для этого используются электрические нагревательные элементы, потребляющие внушительную мощность. Поэтому данный способ не всегда можно воплотить в условиях частного сектора.

Если температура колеблется в пределах -3+3 °С, укрытие — это самый простой и дешевый способ получить прочный бетон в зимнее время. Как говорилось выше, кроме имеющегося запаса тепла в бетоне, контакт цемента с водой приводит к изотермической реакции, которая сопровождается выделением тепла. При вышеуказанных колебаниях температуры окружающего воздуха, для сохранения этого тепла достаточно накрыть уложенный бетон теплоизоляционным материалом или обычной пленкой ПВХ.

При использовании тепловых пушек можно создать любые температурные условия, а потому наивысшая скорость гидратации цемента гарантирована. Для сохранения тепла, над бетонным покрытием необходимо соорудить временное перекрытие с низким коэффициентом тепловодности. Как правило, для этого достаточно обычной полиэтиленовой пленки. Под перекрытие устанавливается тепловая пушка, и чем выше температуру она создаст внутри, тем быстрее бетон наберет необходимую прочность.

Последствия замерзания бетона

Если из всех вышеперечисленных способов подогрева не было ничего сделано, и бетон все таки замерз, гидратация цемента с параллельным увеличением прочности возобновится при первой же весенней оттепели, когда замерзшая вода растает. При этом будет иметь место частичная потеря прочности, но с учетом ее запаса в бетоне, на его технические возможности это окажет кардинального влияния. Тем не менее, рекомендуется накрыть замерзший бетон теплоизоляционным материалом, чтобы избежать разрушения верхнего слоя. Как правило, весной, при нестабильной температуре, ежедневное оттаивание воды в бетоне и ее обратное замерзание при снижении температуры, приводят к разрушению верхнего слоя. Этого не произойдет, если теплоизоляционный материал сохранит тепло в ночное время, когда температура снижается.

Объяснить слабость верхнего слоя к промерзанию можно тем, что из всех составляющих бетона вода имеет самый маленький вес. Поэтому она поднимается вверх и, скопившись в этой части застывающей бетонной конструкции, наносит ей больше всего разрушений при постоянном промерзании и оттаивании. Если замерзший бетон даже не накрыть, оставив зимовать под открытым небом, то верхний слой возьмется пластами и весной просто рассыпется. Чтобы этого не произошло, необходимо придерживаться технологии изготовления бетонного раствора в зимнее время, а также воспользоваться одним из вышеперечисленных методов сохранения тепла при застывании бетона.

Массовая заливка бетона в жаркую погоду

Проблемы с бетоном могут повлиять на любой тип конструкции, построенной в жаркую погоду. Однако для элементов из массивного бетона необходимо учитывать дополнительные соображения.

26 июля 2021 г.

Кейя Ширали Сара Де Каруфель, M.A.Sc.

Giatec Scientific Inc.

Giatec Scientific Inc.

Лето может быть самым загруженным временем для строительной отрасли. Летние месяцы не только дают возможность многое сделать, но и помогают избежать проблем, связанных с бетонированием в холодную погоду, таких как замерзание бетона на ранних стадиях. Тем не менее, бетонирование в жаркую погоду создает несколько рисков для прочности и долговечности заливки бетонной массы, если не будут приняты адекватные меры и расчетные меры предосторожности для охлаждения бетона во время процесса отверждения. Высокая температура окружающей среды, высокая температура бетона, низкая относительная влажность и высокая скорость ветра — все эти факторы могут повлиять на качество свежезамешанного или затвердевшего бетона, что, согласно ACI 305. R10, может ускорить «скорость потери влаги и скорость гидратации цемента или иным образом [вызвать] вредные результаты».

Потенциальные проблемы при заливке бетона в жаркую погоду

• Повышенная температура может привести к ускорению процесса ранней гидратации, что потенциально может повлиять на прочность на более поздних стадиях (например, 28 дней), влияя на долговечность.
• Бетон может не увлажняться должным образом из-за отсутствия воды, что может привести к потере прочности, а также к растрескиванию.
• Повышенная скорость схватывания, вызывающая трудности с обработкой, уплотнением и отделкой, а также повышенный риск образования холодных швов.
• Повышенная склонность к пластической усадке.
• Повышенная сложность управления содержанием увлеченного воздуха.

Эти проблемы могут затронуть любой тип конструкции, построенной в условиях жаркой погоды; однако необходимо учитывать дополнительные соображения для элементов из массивного бетона.

Что такое массивный бетон и его проблемы?

Поддержание надлежащих температур и температурных диапазонов в бетонном массиве является ключом к поддержанию его прочности и долговечности. Щелкните изображение, чтобы прочитать о том, как использовать мониторинг температуры для соответствия требуемой спецификации. Giatec Scientific Inc. ACI 207-12 определяет массовый бетон как: тепла от гидратации цемента и сопутствующего изменения объема для сведения к минимуму растрескивания». Массивный бетон считается таковым, если сочетание его размера и состава смеси приводит к тому, что элемент имеет высокую внутреннюю температуру.

С точки зрения температуры, у массивного бетона есть две основные проблемы:

1. Обеспечение того, чтобы температура сердцевины не превышала максимальных температурных пределов.
2. Обеспечение того, чтобы разница температур между поверхностью и/или краями (более холодными) и сердцевиной (более теплыми) не превышала определенного предела.

На оба температурных ограничения будут влиять условия окружающей среды и бетонирование в жаркую погоду.

Бетон выделяет значительное количество тепла по мере гидратации цемента. В тонком бетонном элементе, таком как плита, это тепло быстро рассеивается в окружающую среду, пока не стабилизируется с температурой окружающей среды. В массивном элементе, обычно толщиной 4 фута (1 м) или более, это тепло задерживается внутри ядра (в центре) и нагревается до высоких температур бетона. Из-за присущего бетону свойства медленно рассеивать тепло, бетонный элемент будет медленно остывать в своей сердцевине. Бетон должен быть разработан таким образом, чтобы максимальная температура не превышала 160 º F (70 º C), если иное не указано инженером на основании предварительных испытаний и использования дополнительных вяжущих материалов в составе смеси. В любом случае температура бетона никогда не должна превышать 185ºF (85ºC). Такие высокие температуры бетона были бы вредными в долгосрочной перспективе и потенциально могли бы вызвать замедленное образование эттрингита (DEF), что приводит к значительному растрескиванию бетона. Повышение температуры ( ∆T, см. рис. 1 ниже ) может быть определено как повышение температуры в бетоне с момента укладки до достижения максимальной температуры.

Рис. 1. Температура бетона в течение семи дней. Giatec Scientific Inc.

Бетонирование в жаркую погоду будет играть важную роль в отношении температуры бетона при укладке (начальная температура) и впоследствии повлияет на максимальную бетонную массу. температуры, так как более высокие температуры размещения приведут к более высокой максимальной температуре ядра. Например, изменение начальной температуры на 10 ºF (5,5 ºC) почти напрямую коррелирует с дополнительными 10 ºF (5,5 ºC) при максимальной измеренной температуре, которая должна поддерживаться ниже определенного предела.

Отверждение способствует химической гидратации вяжущих материалов в бетоне. Щелкните изображение, чтобы прочитать о том, как управлять потерей влаги и температурой свежеуложенного бетона. Giatec Scientific Inc. Чтобы уменьшить высокую температуру бетона при заливке, во время строительства регулярно применяются некоторые из следующих методов для снижения начальной температуры:

• Полив ночью, когда на улице прохладнее.
• Охлаждающая вода в смеси или охлаждение заполнителей.
• Добавление льда в смесь.
• Добавление в смесь жидкого азота.

Как горячие условия окружающей среды влияют на перепад температур в монолитном бетоне?

При возведении конструкций из массивного бетона растягивающие напряжения и деформации могут возникать из-за разницы между температурой в ядре и на поверхности конструкции, и эта разница известна как «перепад температур». Эти термические напряжения возникают, поскольку объем более теплой области бетона расширяется, а более холодная сжимается. Возможность термического растрескивания увеличивается, поскольку внутреннее ядро ​​массивного бетона продолжает нагреваться (гидратация), а внешняя поверхность бетона охлаждается (тепловыделение).

Максимальный перепад температур бетона не должен превышать 35 ºF (19 ºC) в процессе отверждения. Мониторинг перепадов температур в монолитном бетоне необходим подрядчикам и руководителям проектов, чтобы предотвратить возникновение критических проблем, таких как растрескивание, сокращение срока службы и задержки проекта.

Рисунок 2. Температура бетона в его центре и на поверхности по сравнению с окружающей средой. Giatec Scientific Inc.

В этом случае условия высокой температуры окружающей среды могут быть вам на руку. Поскольку на бетон на поверхности сильно влияют условия окружающей среды, бетон на поверхности будет теплее (как показано на рис. 2 выше). Более высокая температура поверхности уменьшит разницу температур между сердцевиной и поверхностью. Несмотря на то, что поддерживать меньшие пределы перепада температур в жаркую погоду может быть проще, по-прежнему крайне важно контролировать температуру бетона в обоих местах (сердце и поверхность) на ранних этапах строительства, чтобы гарантировать, что пределы не будут превышены.

Об авторах

Сара Де Каруфель, магистр наук, является менеджером по инженерным решениям в Giatec Scientific Inc., где она использует свой опыт в области гражданского строительства для помощи в разработке инновационных продуктов. У нее более 5 лет опыта использования технологий в строительной отрасли, и она привносит этот опыт в Giatec, лидера рынка инновационных технологий испытаний бетона.

Кейя Ширали — ассистент по контент-маркетингу в Giatec Scientific. В ее обязанности входит исследование, написание и публикация всестороннего контента о различных аспектах интеллектуальных технологий тестирования в бетонной промышленности.

Усадочные трещины и нагрев: передовой опыт бетонирования в жаркую погоду

Бетонирование в жаркую погоду – советы для небольших проектов

Влияние климата на бетон

Укладка массивного бетона: как использовать мониторинг температуры для достижения a Требуемая спецификация

Получить рекомендации по проектированию бетонной формы

Новые стандартные спецификации ASTM для арматурных стержней из стеклопластика

Как отбивать армированный бетон при сверлении молотков Diablo

Плоскостность и ровность пола в современном строительстве

Последняя остановка? Не проблема

Переносные компрессоры MOBILAIR выжимают на 15-20% больше топлива из каждого галлона топлива. Больше времени на работе и меньше остановок для дозаправки.

Три тенденции в строительстве за пределами площадки, на которые следует обратить внимание в 2023 году

Строительство за пределами площадки, или сборное строительство, предлагает преимущества, включая, помимо прочего, повышение эффективности проекта, экономию затрат, сокращение отходов материалов, повышение доступности жилья и повышение качества контроль.

Принять участие в номинации «Лучший продукт» от Concrete Contractor 2023 (срок продлен)

Тысячи продуктов, инструментов, оборудования и машин предназначены для помощи бетонным подрядчикам, некоторые из них выделяются среди остальных своими инновациями и преимуществами. Крайний срок ПРОДЛЕН до 20 февраля 2023 г.

Салливан из PCA: рецессии нет, но ожидается ослабление экономики

Главный экономист PCA Эд Салливан прогнозирует ослабление экономики в 2023 г., при этом увеличение расходов, связанных с законопроектом об инфраструктуре, окажет незначительное влияние. Он также прогнозирует снижение потребления бетона в частном секторе на 3,5%.

Законодатели Флориды приняли закон, разрешающий использование радиоактивных отходов в дорожном покрытии

Законодательный орган штата Флорида, контролируемый республиканцами, оспорил 30-летнее правило Агентства по охране окружающей среды, запрещающее использование фосфогипса, радиоактивного побочного продукта производства удобрений, в качестве дорожного материала. тротуарные смеси.

Объявление о награждении лучших продуктов 2023 года для подрядчиков по бетонным работам

Посмотрите это видеообъявление о присуждении награды подрядчикам по бетонным работам 2023 года, в которой отмечаются продукты, инструменты и оборудование для производства бетонных конструкций, декоративного бетона, отделки бетона (и всего, что между ними).

Лучшие продукты 2023 года по версии журнала Concrete Contractor

Победители конкурса лучших продуктов 2023 года по версии журнала Concrete Contractor.

5 советов по бетонированию в жаркую погоду

Воспользуйтесь этими пятью советами по бетонированию в жаркую погоду, чтобы помочь вам уложить указанный бетон и избежать снижения прочности, чрезмерного растрескивания или пластической усадки.

LATICRETE предлагает продукты PERMACOLOR с измененной формулой

Как PERMACOLOR Select, так и PERMACOLOR Grout включают технологию STONETECH Sealer и антимикробный продукт Microban для защиты от бактерий, вызывающих появление пятен и запаха.

Электрическая тачка PowerPusher E-750™ двигается больше, до 1000 фунтов!

Электрическая тачка E-750 с баком для раствора и бетонной воронкой вмещает ¼ ярда жидкого бетона и направляет раствор в узкие места.

Bottoms Up: переворачивание перекачки вверх дном

Архитектурные бетонные стены и оконные блоки побудили корпорацию ABI спроектировать заливку бетоном, которая начиналась с нижней части формы и заполнялась вверх.

Создание аварийно-защитной конструкции из бетона, сборных панелей

В этом выпуске подкаста Digging Deeper рассказывается об Аннетт Рубин, соосновательнице Vero Building Systems, производителя строительной системы, предназначенной для строительства зданий, защищенных от стихийных бедствий, с использованием бетона и сборных панелей.

Редкие, но опасные: безопасность при взбивании бетонных шлангов

Что необходимо знать бетонным подрядчикам при работе со шлангом бетононасоса и шлангом насоса бетонной стрелы.

Компания Dutch Boy Paints выпускает покрытия для бетонных и каменных полов

Доступные в трех продуктах, которые защищают подвальные полы и наружные бетонные покрытия, патио, дорожки и многое другое, эти покрытия обеспечивают гладкую и долговечную отделку.

Клей для анкеровки

Быстрая резка без дыма

Режьте бетон, металл и каменную кладку с меньшими усилиями — как в помещении, так и на улице — с новой аккумуляторной отрезной пилой Nuron DSH 700-22.

Как планировать и управлять отверждением для заливки массивного бетона

Спецификации для монолитного бетона ограничивают температуру свежего бетона и бетона на месте и обычно требуют от подрядчика плана теплового контроля для каждой укладки массивного бетона.

29 июля 2014 г.

Kim Basham, PhD PE FACI

L. J. Mott, PE

KB Engineering LLC

1. Методы массового бетонирования в первую очередь были разработаны для строительства плотин, где впервые было обнаружено термическое растрескивание. Однако в настоящее время методы массового бетонирования используются для крупных структурных элементов, включая матовые фундаменты, оголовки свай, опоры мостов, большие балки и фермы, а также толстые стены и плиты.

Понимание проблем, связанных с массивным бетоном, может помочь подрядчикам избежать таких проблем, как несоблюдение требований, задержки строительства, поврежденный бетон и дорогостоящий ремонт. Спецификации для массивного бетона ограничивают температуру свежего бетона и бетона на месте и обычно требуют от подрядчика плана теплового контроля для каждой укладки массивного бетона. Следовательно, подрядчики должны знать о максимальных температурах бетона и температурных перепадах, повышении температуры, мониторинге и контроле температуры, предварительном и последующем охлаждении массивного бетона и тепловом моделировании.

Определение массы бетона

Американский институт бетона (ACI) не устанавливает конкретных предельных размеров для определения массы бетона. ACI определяет массивный бетон как «любой объем бетона с размерами, достаточно большими, чтобы требовать принятия мер, чтобы справиться с выделением тепла от гидратации цемента и сопутствующим изменением объема, чтобы минимизировать растрескивание». размер, равный или превышающий три фута, обычно обозначается как массивный бетон. Тем не менее, меньшие размеры также могут быть обозначены как массивный бетон в зависимости от таких факторов, как: тип и количество цемента, отношение объема к поверхности бетона, погодные условия, температура укладки бетона, степень ограничения изменения объема и влияние термического растрескивания на функциональность, долговечность и внешний вид.

Внимательно просмотрите контрактную документацию, чтобы определить, какие структурные элементы заказчик определил как массивный бетон. Разработчик, а не подрядчик, несет ответственность за определение того, какой бетон в проекте является массивным бетоном. Для элементов, обозначенных как массивный бетон в контрактных документах, применяются дополнительные требования, указанные в ACI 301, Раздел 8 — Массивный бетон. 2 Если документы неясны, запросите разъяснения до начала работ.

Максимальная температура и разница температур

Во избежание повреждения бетона технические условия ограничивают максимальную внутреннюю температуру бетона и максимально допустимую разницу температур между центром и поверхностью массивного бетонного элемента.

ACI 301 гласит:

1) Максимальная температура в бетоне после укладки не должна превышать 158 градусов по Фаренгейту

2) Максимальная разница температур между центром и поверхностью укладки не должна превышать 35 градусов по Фаренгейту.

Ограничение внутренней температуры бетона до 158 градусов по Фаренгейту предотвращает замедленное образование эттрингита (DEF). Эттрингит является нормальным продуктом гидратации цемента, который образуется в течение первых нескольких часов после замеса бетона. Высокие температуры в раннем возрасте (более 158 градусов по Фаренгейту) могут препятствовать нормальному образованию эттрингита. Если DEF возникает в затвердевшем бетоне с внешним источником влаги, может произойти внутреннее расширение с последующим визуальным смещением и растрескиванием. DEF также может увеличить риск дополнительного износа из-за воздействия замерзания/оттаивания и коррозии арматуры. Ограничение внутренней температуры в самом начале жизни бетона предотвратит DEF.

Разместите датчики температуры в центре массы бетона и на глубине двух дюймов от центра ближайшей внешней поверхности. Снимайте показания каждый час и сравнивайте температуру бетона и разницу температур с указанными максимальными пределами каждые 12 часов.

Установленная максимальная разница температур в 35 градусов по Фаренгейту между центром и поверхностью бетона сводит к минимуму возможность термического растрескивания. Разность температур – это разница между температурой, измеренной в центре или самой горячей части бетона, и температурой поверхности.

Термический градиент между центральной частью и поверхностью создает растягивающие напряжения в бетоне. По существу, внутренняя часть расширяется относительно поверхности. Это дифференциальное расширение создает растягивающие напряжения. Когда растягивающие напряжения превышают предел прочности бетона на растяжение, происходит растрескивание. Глубина и тяжесть растрескивания зависят в первую очередь от величины температурного градиента.

Максимальная разница температур в 35 градусов по Фаренгейту является исторической величиной и может быть консервативной для современных бетонов и конструкций. Разница в 45 градусов по Фаренгейту или даже 55 градусов по Фаренгейту может быть достаточной для контроля термического растрескивания. Увеличение максимальной разницы температур может сэкономить время и деньги. Максимальная разница температур зависит от многих переменных, которые контролируют как термические напряжения, так и прочность бетона на растяжение. По этим причинам становится обычной практикой использовать сложное компьютерное тепловое моделирование для определения максимально допустимой разницы температур, чтобы термические напряжения не превышали предела прочности бетона на растяжение.

Повышение температуры и прогнозирование максимальной температуры

Такие факторы, как тип и количество вяжущих материалов, укладка бетона и температура окружающей среды, размер и отношение объема к поверхности бетонного элемента, контролируют повышение температуры и максимальную температуру в массе бетона. Как правило, тепловые проблемы возникают только у бетонных элементов, минимальный размер поперечного сечения которых равен или превышает три фута, поскольку элементы меньшего размера обычно рассеивают генерируемое тепло гидратации со скоростью, достаточной для ограничения температуры до требуемого уровня. Более толстые элементы не рассеивают тепло гидратации с достаточной скоростью, поэтому температура в центре заливки может достигать уровней, превышающих указанные уровни.

Отвод тепла охлаждающими трубами зависит от расположения, размера и расстояния между ними, расхода и температуры охлажденной воды. Охлаждающие трубы должны быть залиты цементным раствором после окончания периода охлаждения.

Два метода, обычно используемые для прогнозирования максимальной температуры бетона, включают приблизительный метод «эквивалентного содержания цемента» и компьютерные или тепловые модели. С помощью приближенного метода оцените максимальную температуру, добавив 16 градусов по Фаренгейту на каждые 100 фунтов цемента на кубический ярд к температуре укладки бетона. Для летучей золы и шлакового цемента типов F и C (замена 50 процентов) используйте 50 процентов, 80 процентов и 90 процентов эквивалентного цемента на кубический ярд соответственно3. По сути, этот метод предполагает, что эти материалы выделяют 50 процентов, 80 процентов и 90 процентов тепла по сравнению с цементом. [Для примера см. таблицу.]

Термический контроль

Методы контроля температуры бетона и перепада температур включают:

Бетонная смесь — Ограничьте количество цемента до минимально возможного количества и замените цемент на более медленно схватывающийся дополнительный цементные материалы (SCM), такие как летучая зола класса F и шлаковый цемент. Используйте цемент со свойствами теплоты гидратации от умеренной до низкой. Не используйте цементы типа III или HE (с высокой ранней прочностью) и химические ускорители. Если возможно, используйте заполнители с низким тепловым расширением, такие как гранит, известняк или базальт. Замедление скорости тепловыделения также замедляет скорость набора прочности. Поэтому вместо стандартной прочности в 28 дней предлагайте прочность на сжатие 42 или 56 дней для приемки бетона.

Совместно с поставщиком бетона разработать экономичный бетон с низким тепловыделением. Запустите пробные смеси в лаборатории, чтобы установить свойства свежего и затвердевшего бетона. Выполните полевые испытания путем отливки блоков для представления массивных бетонных элементов и измерения внутренней и поверхностной температуры. Кроме того, используйте испытательные блоки для оценки предлагаемых методов укладки бетона и плана последующего охлаждения. Убедитесь, что измеренные температуры соответствуют указанным предельным значениям температуры. Если нет, пересмотрите план терморегулирования.

Уменьшить температуру укладки бетона — ACI 301 не определяет максимальную температуру укладки бетона для массивного бетона, но спецификаторы обычно используют 50 градусов по Фаренгейту и 70 градусов по Фаренгейту. Как показано в примере расчетов для оценки максимальной температуры бетона, максимальная температура бетона является функцией температуры укладки. Если бы в примере температура укладки составляла 50 градусов по Фаренгейту, то расчетная максимальная температура бетона составила бы 131 градус по Фаренгейту. Как правило, каждый градус предварительного охлаждения снижает максимальную температуру бетона примерно на один градус. Предварительное охлаждение или снижение температуры укладки бетона может уменьшить как температуру бетона, так и разницу температур.

Предварительное охлаждение — Средства для предварительного охлаждения бетона включают затенение и орошение водой кучи крупного заполнителя, использование охлажденной воды для замеса, замену воды затворения стружкой или колотым льдом и введение либо воды затворения, либо свежего бетона жидким азотом . Как правило, предварительное охлаждение заполнителей на 2 градуса по Фаренгейту охлаждает свежий бетон примерно на 1 градус по Фаренгейту. Прямое и испарительное охлаждение снижает общую температуру. Температуры в пределах примерно 2 градусов по Фаренгейту от температуры влажного термометра могут быть достигнуты путем продувки воздухом влажных крупных заполнителей.

Снижение температуры воды смеси на 4 градуса по Фаренгейту охладит свежий бетон примерно на 1 градус по Фаренгейту с максимальным снижением температуры примерно на 10 градусов по Фаренгейту. Замена смеси воды на стружку или колотый лед (примерно до 75 процентов) может снизить температуру свежего бетона примерно до 20 градусов по Фаренгейту. Конечно, степень предварительного охлаждения будет зависеть от количества воды для смешивания, доступной для замены льда.

Если спецификации ограничивают температуру укладки бетона до 50 градусов по Фаренгейту или более 20 градусов по Фаренгейту, требуется предварительное охлаждение бетона, рассмотрите возможность использования жидкого азота. При температуре впрыска -326 градусов по Фаренгейту достижима температура свежего бетона до 35 градусов по Фаренгейту.

Последующее охлаждение — Используйте изоляцию для контроля максимальной разницы температур между центром и поверхностью бетонного массива. Замедление скорости отвода тепла от поверхности уменьшает разницу температур и вероятность термического растрескивания. Конечно, снижение скорости охлаждения бетона может привести к задержке строительства. Влажное отверждение сопряжено с риском, так как тепловой удар при попадании холодной воды на горячие поверхности может привести к быстрому охлаждению поверхности и растрескиванию.

Используйте тепловое моделирование для оценки температуры центра и поверхности в зависимости от времени. Сравнение графиков температуры и времени дает максимальную разницу температур между центром и поверхностью бетона. Чтобы контролировать как температуру бетона, так и разницу температур, рассмотрите возможность использования предварительно установленных охлаждающих труб. Охлаждающие трубы отводят тепло из внутренней части бетона и могут снизить как максимальную температуру бетона, так и разницу температур. Охлаждающие трубы также могут значительно сократить время охлаждения бетона и ускорить процесс строительства.

Тепловое моделирование

В рамках теплового плана рассмотрите возможность использования компьютерного теплового моделирования для оценки максимальной температуры бетона и температурных перепадов. Кроме того, моделирование может оценить и оптимизировать размер заливки (размер подъема или блока), графики укладки (временные интервалы между укладками) и план контроля температуры, чтобы свести к минимуму риск термического растрескивания. Компьютерное моделирование — это быстрый и эффективный способ оценить различные доступные варианты контроля температуры и термического растрескивания. В большинстве случаев стоимость моделирования незначительна по сравнению с потенциальной экономией от оптимизации плана терморегулирования.

Ссылки

1. ACI 207.1R-05 (2012) Руководство по массовому бетону, Американский институт бетона, www.concrete.org

Институт бетона, www. .concrete.org

3. Gajda, John, Mass Concrete для зданий и мостов, Portland Cement Association, 2007, www.cents.org

Для получения дополнительной информации:

ACI 207.1r-05 Руководство по массовым бетоне

ACI 207.4R-05 (2012) Системы охлаждения и изоляции для массивного бетона

ACI 207.2R-07 Отчет о влиянии изменения температуры и объема на растрескивание массивного бетона

Об авторах

Ким Башам является президентом компании KB Engineering LLC, которая предоставляет инженерные и научные услуги для бетонной промышленности . Бэшем также проводит семинары и мастер-классы по всем аспектам технологии бетона, строительства и устранения неполадок. С ним можно связаться по электронной почте [email protected].

Л. Дж. Мотт, PE, является президентом GES Tech Group, Inc. , которая предоставляет общие механические, структурные, гражданские и судебные инженерные услуги широкому кругу клиентов и отраслей. Мотт является экспертом в области моделирования методом конечных элементов, специализирующимся на нелинейной статической и динамической механике и термодинамике переходных процессов. С ним можно связаться по электронной почте [email protected].

Жаркая погода и заливка бетонной массы

Бетонирование в жаркую погоду: почему важно контролировать температуру бетона

Укладка массивного бетона: как использовать мониторинг температуры для соблюдения требуемой спецификации

Планирование укладки массивного бетона для радиационного контроля

Технология HAMM является ключевой

AMPShare — на платформе Bosch: мультибрендовый Платформа с аккумулятором 18 В

Как отбить железобетон при сверлении с помощью перфораторов Diablo

Объявление о лучших продуктах подрядчика по бетону на 2023 год

Azuga Asset Tracking

Снижение рисков и защита дорогостоящего оборудования с помощью системы отслеживания активов но не ограничиваясь этим, повышение эффективности проекта, экономия средств, сокращение отходов материалов, повышение доступности жилья и усиление контроля качества.

Принять участие в конкурсе лучших продуктов 2023 года от Concrete Contractor (срок продлен)

Тысячи продуктов, инструментов, оборудования и машин предназначены для помощи бетонным подрядчикам, некоторые из них выделяются среди остальных своими инновациями и преимуществами. Крайний срок ПРОДЛЕН до 20 февраля 2023 г.

Быстрая резка без дыма

Режьте бетон, металл и каменную кладку с меньшими усилиями — как в помещении, так и на улице — с новой аккумуляторной отрезной пилой Nuron DSH 700-22.

Лучшие продукты 2023 года по версии журнала Concrete Contractor

Победители конкурса лучших продуктов 2023 года по версии журнала Concrete Contractor.

Испытания показывают, что вспомогательное средство для затирки продлевает время отделки бетона и укрепляет плиту

Исследование, проведенное Программой управления бетонной промышленностью МТСУ, может стать первым шагом к количественной оценке эффективности вспомогательных средств для затирки Блокауты привели ABI Corp. к разработке бетонной заливки, которая начиналась с нижней части формы и заполнялась вверх.

Редко, но опасно: защита от взбивания бетонного шланга

Что необходимо знать подрядчикам по бетонным работам при работе со шлангом бетононасоса и шлангом насоса бетонной стрелы.

Клей для анкеровки

Как бить железобетон при сверлении с помощью молотков Diablo

Производительность падает при ударе по арматуре при бурении. С перфораторами Rebar Demon вы можете сверлить до 7 раз дольше в армированном бетоне и оставаться эффективным!

Аккумуляторные трехскоростные дрели Metabo 18 В

Новые дрели-шуруповерты и перфораторы подходят для самых разных областей применения: от стандартных работ по дереву до изготовления металлических окон, дверей, фасадов, панелей, навесов и перил.

Комбинированный молот Metabo 18V SDS-plus

Комбинированный молот, предназначенный для долбления и сноса, имеет максимальную частоту ударов 4470 ударов в минуту с силой 3 Дж.