Застывание бетона: Как происходит схватывание и отвердевание бетона
Схватывание и твердение бетонной смеси: этапы набора прочности
При соединении цемента с водой в растворе начинают происходить химические реакции. В результате таких процессов бетон начинает схватываться, а потом твердеть, постепенно набирая свою проектную прочность.
Зная время, которое необходимо для схватывания и последующее застывание бетона, можно рассчитать время и порядок выполнение определенных строительных работ. Немаловажным этот параметр является и в тех случаях, когда доставка бетона осуществляется автотранспортом к месту укладки.
Схватывания бетонной смеси
Эта стадия занимает достаточно короткий промежуток времени и не превышает нескольких часов. На схватывание бетона существенное воздействие оказывает температура окружающей среды. При расчете времени схватывания бетона, оптимальной температурой принято считать 20 оС. При такой температуре процесс схватывания начинается спустя 2 часа после того, как цемент был затворен водой и заканчивается спустя один час.
Время доставки бетона должно быть рассчитано так, чтобы схватывание бетона не началось в пути.
Используя специальные добавки можно ускорить или замедлить этот процесс. Немаловажным параметром является также и марка используемого для приготовления бетона цемента.
Расчетное время схватывания для бетона различных марок:
- Бетон М200 – расчетное время 2 … 2,5 часа;
- Бетон М 300 – расчетное время 1,5 … 2 часа;
- Бетон М 400 – расчетное время 1 … 2 часа.
Твердение бетонной смеси
На этой стадии происходит гидратация бетонной смеси. На этом этапе важно следить, чтобы бетон был достаточно увлажнен, так как быстрое высыхание может привести к растрескиванию бетонной поверхности и снижению качества.
Расчетное время твердения бетона различных марок:
- Бетон М200, М 300 – расчетное время 14 …28 суток;
- Бетон М 400 – расчетное время 7 … 14 суток.
Учитывая эти параметры, снятие опалубки, при производстве бетонных работ должно производиться минимум через 7 суток.
При отрицательных температурах происходит замедление процесса гидратации, при температуре окружающей среды -5
Холодный шов в бетоне
При поэтапной заливке бетона, когда свежий раствор укладывается на слой уже схватившегося раствора, образуется холодный шов, который является границей между поочередно заливаемыми слоями бетона.
Коэффициент сцепления в холодном шве гораздо ниже, чем в монолитных участках. Для улучшения сцепления проводят ряд мероприятий, которые позволяют избежать непредвиденных последствий:
- очистка места соединения от всех типов загрязнения, а также от снега или ледяной корки;
- гидропескоструйная или химическая очистка;
- очистка воздушной или водной струей.
Когда производится заливка балок и перекрытий, которые являются ответственными конструкциями, необходимо наладить производственный процесс так, чтобы минимизировать количество холодных швов.
Процесс твердения бетона и факторы, которые на него влияют. ГОСТ, температура, ускорение твердения бетона
- Главная
- ›
- Статьи
- ›
- Факторы, оказывающие влияние на схватывание и твердение бетона
01.03.2021
Бетон широко используется в строительстве, потому как материал этот универсальный. Из него можно возводить литые прямоугольные конструкции или отливать замысловатые неправильные геометрические формы, использовать для производства готовых изделий. Чтобы работа с этим материалом была правильной, и конечный продукт обладал необходимыми характеристиками, важно правильно подобрать марку, и знать процесс твердения бетона. Это важно для соблюдения требований по его укладке.
Бетон – универсальный материал для строительства
Процесс схватывания бетонаТвердение и схватывание часто считают одним и тем же процессом, однако на самом деле это не так.
Важно принимать во внимание именно твердение. После завершения этого процесса изделие обладает теми характеристиками, которые необходимы. Начинается оно со схватывания. До этого подвижность бетонной смеси сохраняется и с ней еще можно работать. Время схватывания бетона – 1-2 часа с момента начала заливки.
Часто для того, чтобы бетон не схватывался, его длительно перемешивают, что существенно снижает качество раствора и конечного изделия из него
Далее наступает стадия набора прочности, которая длится 28 дней. Это время номинальное, на самом деле считается, что процесс может длиться несколько месяцев. Разные виды бетона не одинаково набираю прочность. Этот процесс зависит от марки цемента, который входит в его состав.
С точки зрения химии твердение – процесс кристаллизации. Минералы, которые входят в состав цемента (силикаты, алюминат, алюмоферрит) при взаимодействии с водой образуют твердые и прочные соединения. Если не дождаться окончания процесса, то излишняя нагрузка на конструкцию приведет к ее разрушению.
Нарушение процесса твердения приводит к разрушению бетона
Если наоборот, перестраховаться и выждать дольше, то затянется строительства и возрастут затраты на него.
Что такое нормальное твердение бетона и от чего оно зависитК основным факторам, которые оказывают влияние на этот процесс относят:
- Состав (марку цемента, количество воды и заполнителя).
Жесткость.- Условия окружающей среды (температура и влажность).
- Способ укладки (виброобработка, утрамбовывание).
- Уход за бетоном.
- Использование добавок и присадок.
Самыми важными являются температура и влажность. Согласно ГОСТ, нормальное твердение бетона происходит при режиме 18-22оС и 100% относительной влажности воздуха.
Изменение температуры всего лишь на 10оС способно увеличить скорость твердения в разы. При ее значении ниже 5оС процесс резко замедляется, а при снижении ниже 0оС – останавливается.
График зависимости прочности от температуры
При более сухом воздухе, казалось бы, бетон должен быстрее схватываться. Однако, при снижении влажности испаряется вода, а она необходима для процесса гидратации и кристаллизации. Именно поэтому влажный воздух является необходимым условием твердения бетона.
Выделяют автоклавные бетоны и неавтоклавные. Первые твердеют в искусственных условиях при высоком давлении и наличии горячего пара. Вторые – в естественных.
Автоклавный бетон твердеет в искусственной среде
Оба эти процесса могут понадобиться при строительстве. Не всегда можно сразу взять смесь в работу, тогда нужно замедлить её схватывание. Иногда, нужно, чтобы конструкция набрала прочность как можно скорее. Для этого прибегают к:
- Тепловлажностной обработке (повышению температуры твердения бетона и влажности).
- Повышению жесткости.
- Использованию присадок – ускорителей застывания.
Жесткость увеличивается за счет уменьшения количества воды, при этом работать со смесью становится сложнее.
Задержать процесс схватывания можно, если добавить присадки-замедлители.
Важно также вовремя снимать опалубку, это ускоряет процесс твердения. Считается, что делать это можно на 5 день, однако добавки способны сократить это время вдвое.
Для правильного твердения важно вовремя снять опалубку
Опытные строители знают способы правильного твердения бетона. Идеально процесс протекает в воде. На воздухе испарение жидкости приводит к остановке гидратации и образованию ячеистого бетона. Для того, чтобы сохранить влагу, изделие укрывают влагонепроницаемым материалами (полиэтилен, брезент) или засыпают песком и опилками, которые постоянно смачивают водой.
Подход к соблюдению температурного режима зависит от условий окружающей среды. При кристаллизации выделяется тепло, из-за которого значение температуры на поверхности бетона и внутри него могут отличаться на 25-30оС (в толще регистрируют и 80оС). Из-за резкого перепада на поверхности образуются трещины и теряется прочность. Для охлаждения нужно лить на водонепроницаемый материал холодную воду, меняя ее в процессе нагревания. Остужать бетон также нужно с соблюдением правил и точно знать температуру внутри. Для этого поле заливки измерения проводят каждые 2 часа, в дальнейшем – трижды в сутки.
Сохранение влаги – важное условие для быстрого набора прочности
В зимнее время для увеличения температуры прибегают к:
- Установке тепляков.
- Прогреванию инфракрасным излучением.
- Сохранению тепла химической реакции.
- Добавлению противоморозных присадок.
Если у вас остались вопросы по поводу того, как быстро и правильно затвердить бетон, обращайтесь к нашим консультантам.
3 Методы отверждения для повышения прочности бетона на сжатие
При строительстве бетонных конструкций важно знать их способность выдерживать нагрузку на сжатие и находить способы ее улучшения. Поэтому в этом блоге будут рассмотрены преимущества трех практических методов отверждения для повышения прочности бетона на сжатие.
Что такое отверждение бетона?
Отверждение бетона – это процесс поддержания достаточной влажности бетона в надлежащем температурном диапазоне, чтобы способствовать гидратации цемента в раннем возрасте. Гидратация – это химическая реакция между цементом и водой, в результате которой образуются различные химические вещества, способствующие схватыванию и твердению. Некоторыми из факторов, влияющих на процесс гидратации, являются начальная температура бетона, температура окружающего воздуха, размеры бетона и состав смеси. Следовательно, для успеха этого процесса монолитный бетон должен иметь достаточную влажность и температуру, которые способствуют быстрой и непрерывной химической реакции.
Американский институт бетона (ACI) рекомендует минимальный период отверждения, соответствующий достижению 70% прочности бетона на сжатие. В спецификациях сказано, что это может произойти после семи дней отверждения. Тем не менее, 70%-ная прочность может быть достигнута быстро, когда бетон отверждается при более высоких температурах или когда в бетонную смесь добавляются определенные добавки. Точно так же может потребоваться больше времени для отверждения, если температура бетона или окружающей среды ниже. Как правило, идеальная температура отверждения составляет 20°F или 68°F.
Почему отверждение бетона так важно
Тщательный контроль влажности и температуры вашего монолитного бетона во время отверждения является неотъемлемой частью контроля качества и обеспечения качества вашей бетонной конструкции. Надлежащие методы отверждения предотвратят высыхание, усадку и/или растрескивание бетона на месте. Это в конечном итоге влияет на производительность вашей структуры, особенно в зоне укрытия. Затвердевание бетона должно происходить сразу после его укладки. Также важно, чтобы мониторинг условий твердения бетона осуществлялся непрерывно в течение семи дней. Если вода испарится из бетона до того, как он достигнет максимальной прочности, ее будет недостаточно для полной гидратации цемента и достижения максимальной прочности бетона на сжатие. Это особенно актуально при экстремальных погодных условиях, поскольку на бетонную плиту могут воздействовать различные факторы окружающей среды. Таким образом, развитие прочности вашего бетона может быть поставлено под угрозу.
3 Методы эффективного твердения бетона
Многие факторы влияют на скорость испарения воды из свежеуложенного бетона. Это температура воздуха, влажность, температура бетона и скорость ветра. В результате существует множество методов, помогающих бетону удерживать влагу в раннем возрасте. Эти методы могут:
- Поддерживать присутствие воды в бетоне в период раннего твердения,
- Уменьшить потерю воды с поверхности бетона и
- Ускорьте набор прочности бетона за счет подачи тепла и дополнительной влаги.
Выбранный метод (или комбинация методов) зависит от таких факторов, как наличие отверждающих материалов, размер, форма, возраст бетона, производственные мощности (на месте или на заводе), эстетический вид и экономика. В результате отверждение часто включает в себя серию процедур, используемых в определенное время по мере старения бетона. От степени затвердевания бетона будут зависеть сроки проведения процедуры во избежание повреждения бетонной поверхности.
Методы отверждения для повышения прочности бетона на сжатие
Посмотрите это видео на YouTube
1) Поддержание влажности
Заливка и погружение поверхности, такие как тротуары и полы, потому что земля и песок, окружающие бетонная поверхность может удерживать пруд с водой. Заливка — идеальный метод предотвращения потери влаги из бетона; он также эффективен для поддержания однородной температуры по всему бетону. Погружение готового бетонного элемента обычно используется для отверждения испытуемых образцов.
Узнайте больше о важности условий отверждения цилиндра в этой статье
Распыление и распылениеРаспыление и распыление целесообразны, когда температура окружающей среды намного выше точки замерзания, а влажность низкая. Туман распыляется через форсунки или распылители для повышения относительной влажности воздуха над плоской поверхностью, что замедляет испарение с поверхности. Запотевание работает, чтобы свести к минимуму растрескивание пластиковой усадки. Если разбрызгивание происходит через определенные промежутки времени, мешковина или подобные материалы могут предотвратить высыхание бетона между применениями воды. В противном случае чередование циклов увлажнения и сушки может привести к растрескиванию поверхности.
Пропитанные влажные покрытия Для процесса отверждения обычно используют влажные покрытия, пропитанные водой, такие как мешковина, хлопчатобумажные маты, коврики или другие влагоудерживающие ткани. Материалы следует укладывать, как только бетон достаточно затвердеет, чтобы предотвратить повреждение поверхности. Они должны оставаться постоянно влажными, чтобы пленка воды оставалась на поверхности бетона в течение всего периода твердения.
Несъемные опалубки обычно обеспечивают удовлетворительную защиту формованных бетонных поверхностей от потери влаги. Формы обычно остаются на месте, пока позволяет график строительства. Если формы деревянные, они должны удерживать влагу, особенно в жаркую и сухую погоду.
2) Сокращение потерь воды
Покрытие бетона непроницаемой бумагой или пластиковыми листами Непроницаемые бумажные и пластиковые листы можно наносить на полностью влажный бетон, например полиэтиленовую пленку. Этот материал представляет собой легкий, эффективный замедлитель влаги, который легко наносится. Во время укладки бетонная поверхность должна быть достаточно твердой, чтобы предотвратить повреждение поверхности.
Мембранообразующие отвердители предназначены для замедления или уменьшения испарения влаги из бетона. Они могут быть прозрачными или полупрозрачными и окрашенными в белый цвет. Для жарких и солнечных погодных условий рекомендуются составы с белым пигментом для отражения солнечной радиации. Отвердители следует наносить сразу после окончательной отделки и они должны соответствовать требованиям ASTM C309.4 или ASTM C13155.
3) Ускорение набора прочности бетона
Острый парОстрый пар и пар высокого давления — это два метода отверждения паром. Температура острого пара должна поддерживаться на уровне около 140ºF или ниже, пока не будет достигнута желаемая прочность бетона.
Нагревательные змеевики Нагревательные змеевики обычно работают как встроенные элементы вблизи поверхности бетонных элементов. Их назначение – защита бетона от замерзания при бетонировании в холодную погоду.
Производители сборного железобетона в основном используют опалубки или прокладки с электрическим нагревом.
Бетонные покрытияБетонные изоляционные покрытия служат для покрытия и изоляции бетонных поверхностей, подвергающихся воздействию отрицательных температур в период отверждения. При использовании бетонных покрытий мы должны убедиться, что бетон достаточно твердый, чтобы предотвратить повреждение поверхности.
Все, что вам нужно знать о бетонировании в холодную погоду здесь
Отверждение для повышения прочности бетона на сжатие
Свежезамешанный бетон обычно содержит больше воды, чем требуется для гидратации цемента. Однако чрезмерная потеря воды в результате испарения может задержать или предотвратить адекватную гидратацию, особенно на поверхности плиты. Таким образом, эти методы сохранения влаги в монолитном бетоне важны для надлежащей гидратации, чтобы бетон мог получить достаточную прочность на сжатие.
Отверждение напрямую влияет на качество всей конструкции. Прирост силы происходит быстро в раннем возрасте, но продолжается медленнее в течение неопределенного периода времени. Надлежащее отверждение повысит долговечность, прочность, водонепроницаемость, стойкость к истиранию, стабильность объема и устойчивость к замораживанию и оттаиванию.
Датчик температуры и прочности
Процесс укладки и отверждения бетона на месте требует точной температуры во избежание повреждения структурной целостности бетона. С SmartRock® , беспроводным датчиком измерения температуры и прочности бетона, вам больше не нужно беспокоиться о неоднозначном времени ожидания. SmartRock предоставляет точные данные в режиме реального времени на ваше мобильное устройство каждые 15 минут с помощью бесплатного приложения SmartRock.
Этот беспроводной датчик позволяет членам команды работать эффективно, не беспокоясь о торчащих проводах или их поиске под нагревательными одеялами, когда они полагаются на внешние регистраторы данных. Датчик полностью погружен в бетон и закреплен на арматуре в опалубке. SmartRock постоянно отслеживает влияние температуры окружающей среды и внешней среды на ваш монолитный бетон. Это облегчает контроль твердения бетона и обеспечивает оптимальные условия для набора прочности бетона на сжатие. Кроме того, результаты в режиме реального времени позволяют подрядчикам оптимизировать процесс отопления, снизить затраты на электроэнергию и сэкономить время в графике проекта. Это возможно, если знать, когда бетон наберет достаточную прочность для последующих строительных операций, таких как снятие опалубки или последующее натяжение.
Прочтите, как компания S&F Concrete Contractors использовала SmartRock для мониторинга отверждения бетона точность и полнота.
Что нужно и что нельзя делать при отверждении бетона
Фото: istockphoto.com
Вы можете по праву считать бетон одним из самых прочных и привлекательных строительных материалов, но знаете ли вы, что все, что вы делаете после заливки так же сильно влияет на его прочность, как и процесс смешивания? Фактически, химическая реакция между цементом и водой, которая связывает песок и гравий вместе для получения бетона, занимает почти 28 дней. Во время этого процесса, известного как гидратация, необходимо сохранить влагу в бетоне. В противном случае слишком быстрое испарение воды с поверхности, что может легко произойти на открытом воздухе и под прямыми солнечными лучами, ослабит готовое изделие из-за напряжений и растрескивания.
Контроль влажности и температуры нового бетона в течение первых нескольких дней отверждения имеет первостепенное значение. Уделяя особое внимание бетонной смеси в этот период, а не уходя сразу после заливки, вы можете повысить структурную целостность бетона и сделать его более устойчивым к растрескиванию в будущем. Для достижения наилучших результатов ознакомьтесь с нашим списком лучших (и худших) методов отверждения бетона, прежде чем приступить к следующему проекту.
НЕОБХОДИМО опрыскивать новый бетон водой. Один из наиболее распространенных методов отверждения бетона — частое промывание его водой из шланга — от пяти до 10 раз в день или так часто, как только возможно — в течение первых семи дней. Известный как «влажное отверждение», он позволяет влаге из бетона медленно испаряться. Бетон, затвердевший во влажном состоянии, может быть на 50 процентов прочнее, чем бетон, затвердевший без увлажнения! Однако распыление , а не , рекомендуется для заливки бетона в холодную погоду; для заливки в холодную погоду см. «Не позволяйте бетону стать слишком холодным» ниже.
Если у вас нет времени повторно осматривать бетон из шланга столько раз, сколько необходимо для истинно влажного отверждения, другой вариант — использовать покрытие, которое может задерживать и замедлять испарение влаги из смеси. Для этой задачи подойдет либо полиэтиленовая пленка толщиной не менее 4 мм, либо бетонное изоляционное покрытие — и то, и другое можно приобрести в магазинах «Сделай сам». Тщательно смочите бетон, а затем покройте его пленкой по вашему выбору, используя кирпичи, камни или другие тяжелые предметы, чтобы удержать его на месте. Ежедневно снимайте защитное покрытие или одеяло, снова увлажняйте бетон, снова накрывайте его и повторяйте в течение семи дней. Этот метод также можно использовать для вертикальных бетонных колонн и стен, смочив их и обернув одеялом или пластиковой пленкой.
Отверждение в пруду — еще один отличный способ отверждения бетона, и процесс таков, как кажется: вы формируете временные бермы вокруг новой бетонной плиты, а затем заливаете область внутри них одним футом воды. Три дня отверждения в пруду заменяют семь дней влажного отверждения, причем без ежедневного внимания — просто следите за тем, чтобы уровень воды оставался выше бетонной плиты. Если он упадет, вам нужно будет немного пополнить. Однако этот метод подходит не всем, потому что для формирования берм вокруг большой бетонной плиты требуется довольно много почвы. Крупные строители могут использовать этот метод для ускорения процесса строительства при заливке фундаментных плит, например, чтобы приступить к каркасу конструкции.
Если другие методы невозможны, есть более простое решение: отвердители. Их можно приобрести в магазинах «Сделай сам» и у компаний, производящих товарный бетон. Они содержат растворимые эмульсии, образующие защитную пленку при распылении непосредственно на поверхность только что залитых бетонных плит или стен. В конечном счете, пленка обеспечивает барьер или пленку, предотвращающую испарение воды, позволяя ей отвердевать с постоянной скоростью. Некоторые отвердители предназначены для полного распада через пару недель, в то время как другие должны быть удалены скребком после завершения процесса отверждения. Третьи, такие как Quikrete Acrylic Concrete Cure & Seal, проникают в поверхность бетона, становясь постоянным герметиком, который делает бетон водонепроницаемым, чтобы он выглядел свежезалитым. Прежде чем выбрать отвердитель, внимательно прочитайте этикетки производителя, чтобы убедиться, что он соответствует вашим конкретным потребностям.
Целью всех работ по укладке бетона является получение высококачественного продукта, устойчивого к растрескиванию. В то время как отверждение бетона имеет большое значение для укрепления готового объекта, многие бетонные плиты все равно треснут, несмотря на все меры предосторожности, из-за усадки бетона по мере расходования воды в процессе гидратации, а также из-за колебаний температуры. Чтобы сохранить красоту плиты перед лицом этих проблем, самодельщики могут разместить контрольные швы в заранее определенных местах, чтобы направить неизбежные трещины. Эти швы должны быть вырезаны на четверть глубины бетонной плиты в самом начале процесса отверждения, в течение 24 часов после первоначальной заливки. Используя металлический инструмент для расшивки швов, контрольные швы можно легко и плавно врезать в бетонную поверхность на соответствующих расстояниях в плите.
Определите максимальное расстояние между швами (в футах), умножив планируемую толщину бетона (в дюймах) на 2,5. Например, если вы создаете тротуар глубиной 4 дюйма, вы должны умножить 4 на 2,5, чтобы получить расстояние между стыками в 10 футов. Не стесняйтесь размещать их ближе друг к другу для дополнительной защиты от трещин. На более крупной квадратной плите, например, во внутреннем дворике, вам следует подумать о том, чтобы разбить бетон с помощью перпендикулярных швов — как вниз, так и поперек. Затем, если ваш внутренний дворик, подъездная дорожка или тротуар треснут, это, скорее всего, произойдет вдоль предварительно вырезанного стыка и, следовательно, может остаться практически незамеченным.
Фото: doitbest.com
НЕ допускайте переохлаждения нового бетона. Лучшее время для заливки бетона — когда ожидается, что температура будет оставаться выше 50 градусов в течение пяти-семи дней, но планы могут пойти наперекосяк из-за прихода неожиданного холодного фронта. Когда это происходит, важность смещается с поддержания бетона влажным на поддержание его достаточно теплым, чтобы не прерывался процесс химического отверждения. Химическая реакция бетона замедляется при 50 градусах по Фаренгейту и полностью останавливается при 45 градусах по Фаренгейту, а это означает, что он впадает в спячку и не набирает прочности. Если вы рассчитываете залить бетон и использовать его через пару дней, вы не можете. Когда температура падает, новый бетон следует укрыть бетонными изоляционными покрывалами (или, в крайнем случае, старыми бытовыми покрывалами!). Защитите новый бетон от холода в течение первых двух-трех дней — до недели, если очень холодно, — после чего он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать его без риска повреждения.
На любую краску или морилку, нанесенную на молодой бетон, пока он еще затвердевает, может негативно повлиять остаточная влажность или изменение химического состава бетона. Чтобы израсходовать всю воду в процессе гидратации, требуется около месяца. Слишком рано наносите краску кистью, пока влага все еще поднимается на поверхность, и она может оказывать давление под твердым барьером краски, заставляя ее отслаиваться или разрушать связь. По этой причине краска также может не прилипать, а также могут быть затронуты окончательный цвет и внешний вид окрашенного бетона. Чтобы добиться наилучших результатов, подождите, пока истечет 28-дневный период, прежде чем наносить краску или морилку, а затем следуйте основным советам, изложенным в этом видео от специалистов по бетону из Quikrete.
Несмотря на то, что бетон затвердевает вскоре после заливки, в течение первых четырех недель он все еще подвержен повреждениям от веса. Подождите не менее 24 часов, прежде чем разрешать пешеходное движение, включая домашних животных, по только что залитому тротуару или плите, и не водите транспортное средство по новой подъездной дорожке в течение как минимум 10 дней. После этого по бетону можно ездить на обычных легковых автомобилях; тяжелые пикапы или внедорожники могут выкатиться на подъездную дорожку, как только бетон достигнет полной прочности, примерно через 28 дней.