Какая температура бетона в миксере: Советы и рекомендации: зимнее бетонирование

Советы и рекомендации: зимнее бетонирование

Процессы выставления опалубки и бетонирования при зимних температурах требуют дополнительных мер и планирования. Пять представителей служб шеф-монтажа опалубки из России, Германии, Австрии и Швейцарии дают полезные советы из собственной практики.

СОВЕТ: Правильно ухаживайте за бетоном и соблюдайте все нормативы

Крайне важно правильно подготовить место, где укладывается бетон. Оно должно быть очищено от наледи и снега. Обязательно должна быть прогрета арматура и основание до положительной температуры. Температура бетонной смеси в миксере перед укладкой в конструкцию должна составлять около 18-20 С°.

После укладки смеси особое внимание следует уделить уходу за бетоном. Для этого есть несколько способов – «способ термоса», электротермообработка (прокладка прогревочного электропровода или электродов) и обогрев теплым воздухом (сооружение «тепляков»). Последний метод означает, что через специально проложенные трубы на укладываемый бетон подается теплый воздух, а для сохранения этого тепла над участком бетонирования сооружается навес, который закрывается снаружи матами (тентом) – так называемый «тепляк».

Необходимо строго соблюдать все нормативы, которые предписаны техкартами и ППР по зимнему бетонированию. Так как в них должен быть прописан температурно-влажностный режим выдерживания бетона, данные о материале опалубки, теплоизоляционные и пароизоляционные показатели открытых поверхностей бетона, схема размещения точек, где следует измерять температуру бетона, сроки и порядок распалубки.

Надо четко отслеживать прогрев бетона, повышение температуры должно быть плавным – обычно это занимает около 8-10 часов для разогрева до 40 С°. Допустимые показатели прогрева составляют не более +80ºС. В среднем подъем температуры составляет 10 С° в час, но не более. Остывание бетона тоже надо проводить медленно: минимально остывание не должно превышать снижения температуры более 10 С° в час.

Когда бетон достигнет необходимой прочности – можно начинать распалубку, при этом температура бетона в конструкции не должна превышать 5 С°. Это поможет избежать появления трещин на поверхности бетона. Для получения лицевого бетона зимой эти условия еще более жесткие.

Необходимо отметить, что правильно составленная техкарта и соблюдение ее предписаний очень важны. Чтобы четко отслеживать температурный режим и набор прочности бетона лучше использовать специальные устройства – Concremote. Это система датчиков, которая работает по принципу постоянного мониторинга температурного режима и вычисления момента набора бетоном необходимой прочности. Все данные могут поступать к вам на телефон, что очень удобно.

Если рассматривать объем работ на примере круговой диаграммы, то бóльшую долю – исходя из критериев времени, и важности – займет выдерживание и уход за бетоном. Безусловно, важными составляющими остаются: состав бетонной смеси (с точки зрения выбора антиморозных добавок и пластификаторов), применение смазки с правильным составом (для зимнего периода — на масляной основе), материал и утепление опалубки. В целом зимнее бетонирование – это гораздо более сложный и длительный процесс в отличие от летнего, когда распалубка производится намного быстрее.

Узнайте больше о Concremote

Константин Колецкий

Андреас Пилс

СОВЕТ: Используйте Concremote для мониторинга бетона в реальном времени

Из-за низких температур в холодное зимнее время года выдержка и отверждение бетона требуют больше времени и внимания. Concremote может оказать здесь хорошую поддержку.

• Своевременно переходите на оптимальную зимнюю бетонную смесь. Корректировка рецепта бетона выгодна для вашего графика строительства и обеспечит запланированное время цикла и отверждения. Если вы используете систему датчиков Concremote на вашей стройплощадке, то на специальном веб-портале Concremote вы сможете онлайн отследить и сравнить время и затраты при использовании обычного и калиброванного бетона.

• Зимой прочность бетона на сжатие увеличивается медленнее. Мониторинг прочности бетона на сжатие в режиме реального времени позволяет произвести распалубливание в самые короткие сроки. Вы получите сообщение на свой мобильный телефон, как только придет время достижения бетоном нужной прочности.

• Большая разница температур между бетонным ядром и поверхностями может привести к температурному удару и, как следствие, к термическим трещинам в бетоне. Поэтому перед распалубливанием проверьте температуру бетона.

Узнайте больше о Concremote

СОВЕТ: Правильно используйте смазочные материалы

При температурах близких к нулевым может случиться так, что смазка станет слишком вязкой или даже замерзнет. Поэтому вы всегда должны хранить ее в контейнере с регулируемой температурой — даже если она хранится временно или во время перерывов в работе! Кроме того, при отрицательной температуре форсунки часто замерзают, поэтому нанесение тонкого слоя на опалубку уже будет невозможно. Мой совет: используйте плоскую форсунку и распыляйте смазку под давлением не менее 4 бар.

Узнайте больше о смазке для опалубки

Стефан Бруггер

Стефан Киттель

СОВЕТ: Осуществляйте правильное и безопасное хранение опалубки

В зимние месяцы особенно важно правильно хранить рамную опалубку — то есть палубой вверх. При неправильном хранении палубой вниз между профилями рамы остается дождевая вода, которая может замерзнуть при минусовых температурах. При подъеме опалубки мелкие льдинки могут упасть на стоящих внизу людей. Как правило, при установке или подъеме опалубки на льду и снегу требуется повышенная осторожность, поскольку она может соскользнуть. Это особенно актуально при подъеме полных штабелей. Поэтому: всегда вставляйте конусы для штабелирования при транспортировке!

Роберт Гофмархер

СОВЕТ: Защитите молодой бетон

Уход за бетоном в зимний период особенно важен для получения качественной и эстетически привлекательной бетонной поверхности. Для этого укройте бетон в опалубке зимними изоляционными матами, чтобы он оставался теплым. После снятия опалубки – укрыть пленкой. Однако пленка не должна соприкасаться с поверхностью, иначе бетон может изменить цвет из-за скопившегося конденсата. Кроме того, в зимних условиях окупается отапливаемый тепляк для опалубки и готовых бетонных конструкций.

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

2 июня 2021

13168

Оглавление: [скрыть]

• Температура свежеприготовленного бетона
• Зимний период
• Обогрев бетона
• Пластинки-электроды
• Использование противоморозных добавок

Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Вернуться к оглавлению

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование — приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

• применение внутренней температуры бетона;
• дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители — до 40°С.

Вернуться к оглавлению

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере — использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Вернуться к оглавлению

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды — для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.

Вернуться к оглавлению

Использование противоморозных добавок

Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.

Расчет бетонной смеси: контроль температуры и времени

Национальная ассоциация производителей сборного железобетона / Журналы сборного железобетона / Журнал Precast Inc. / 2018 – июль-август / Расчет бетонной смеси: контроль температуры и времени

Преднамеренное создание DEF в лаборатории – эксперимент для менеджеров по контролю качества

Фрэнк Боуэн

Примечание редактора: Это четвертая статья в годичном цикле, посвященном науке о бетоне, чтобы лучше понять состав смеси. Серия написана совместно Полом Рамсбургом, техническим специалистом по продажам Sika Corp., и Фрэнком Боуэном, представителем по развитию бизнеса Rosetta Hardscapes. Нажмите здесь, чтобы прочитать третью статью из этой серии.

Примечание автора. Прежде чем мы углубимся в это, я предлагаю вам прочитать ACI 305, «Руководство по бетонированию в жаркую погоду», и ACI 306, «Руководство по бетонированию в холодную погоду», а также разделы 4.4.6. , «Меры предосторожности в жаркую погоду» и 4.4.7, «Меры предосторожности в холодную погоду» в Руководстве по контролю качества NPCA для заводов по производству сборных железобетонных изделий. В дополнение к этим рекомендациям я также предлагаю вам прочитать статью «Тепловой удар бетона» Кайлы Хэнсон, PE, опубликованную в выпуске Precast Inc. за июль-август 2016 года. Чтобы избежать дублирования и держать вас в напряжении, я бы предпочел чтобы представить новые идеи и концепции, а не повторять то, что уже было рассмотрено в заключительной редакционной статье. В своей статье Хэнсон рассматривает основную часть правил литья и отверждения, которым мы должны следовать в отношении регулирования температуры при производстве сборного железобетона. Моя статья, однако, предназначена для читателей, которые хотят нарушить эти правила и извлечь уроки из своих выводов.

Поскольку мы находимся в разгар летней жары, самое время пересмотреть методы производства и обработки на наших предприятиях. Температурные ограничения — хотя я и собираюсь попросить вас их переступить — установлены по очень веской причине. Нам, сборщикам сборных железобетонных изделий, необходимо постоянно отливать формы, чтобы оставаться прибыльными. Время — деньги, а труд недешев. Поэтому мы хотим произвести как можно больше отливок в кратчайшие сроки. Здесь мы можем столкнуться с серьезными проблемами, особенно если не будем осторожны с нашими ограничениями. Производственные группы, которые больше сосредоточены на количестве произведенных единиц, чем на качестве произведенных единиц, могут рисковать опасностью замедленного образования эттрингита (DEF), если не используются надлежащие методы смягчения последствий.

Время может быть на вашей стороне

«Нам нужно заливать эти формы два раза в день!» Мы все слышали это раньше. Ускоряющие добавки, более короткие циклы отверждения и ускоренное производство — вот инструменты, которые обеспечивают производителям сборного железобетона необходимую им эффективность. Но что произойдет, если мы достигнем пределов того, что можем производить, и отстанем от графика? Когда строительные проекты идут с опережением запланированного графика, часто хвалят поставщиков и производителей. Время производства «за кулисами», которое мы предоставляем нашим клиентам, всегда будет фактором в наших предложениях по улучшению нашей доли работы. Время, как оно постоянно напоминает нам, не имеет перерыва и становится все ценнее с каждым днем, когда мы движемся вперед. Когда приближаются крайние сроки и мы обнаруживаем, что отстаем от графика, время списывания становится все более привлекательным. Но если мы будем придерживаться нескольких простых правил, мы сможем планировать, чтобы все шло именно так, как мы надеемся.

Проблема

О какой проблеме я говорю в этой статье, чем она вызвана и как ее избежать? Слишком сильное нагревание во время отверждения бетона может вызвать DEF, но этого можно избежать, следуя рекомендациям Американского института бетона и Национальной ассоциации сборного железобетона. Давайте посмотрим, что происходит на этапах отверждения сборного железобетона.

Я разделяю этапы твердения сборных железобетонных изделий на четыре категории. Первая — это хорошо известная категория под названием «начальный набор». Начальное схватывание определяется как время от момента, когда бетон уложен и закончен, до момента, когда требуется 500 фунтов на квадратный дюйм, чтобы проникнуть в раствор на 1 дюйм в соответствии с ASTM C403, «Стандартный метод испытаний на время схватывания бетонных смесей по сопротивлению проникновению». Эта стадия легко контролируется с помощью пенетрометра и может помочь нам определить, когда мы можем ввести дополнительные методы отверждения. Второй этап отверждения начинается с момента, когда бетон достигает прочности при обработке. Я называю эту стадию «начальным излечением». Именно на этом этапе прогнозирование времени, необходимого для достижения этой точки, становится более зависимым от неявных знаний менеджера по контролю качества, чем от его или ее явных знаний. Это связано с тем, что многие пенетрометры точны только в диапазоне от примерно 100 фунтов на квадратный дюйм до примерно 700 фунтов на квадратный дюйм. Большинство современных машин для испытаний на гидравлическую прочность не считаются точными для результатов испытаний ниже 1500 фунтов на квадратный дюйм на 4-дюймовых образцах. Это оставляет разрыв между испытаниями на прочность от 700 фунтов на квадратный дюйм до 1500 фунтов на квадратный дюйм, который лучше всего можно понять за годы литья, записи и анализа данных о времени установки.

СОВЕТ ПРОФЕССИОНАЛА:  В общем, нам нужно, чтобы бетон достиг заданной прочности на снятие, прежде чем мы сможем извлечь его из формы. Это, конечно, зависит от толщины элемента, массы элемента, используемых подъемных устройств и многих других переменных. Каждая отливка должна быть надлежащим образом проанализирована для определения пределов прочности при снятии, подъеме и обработке. Некоторым отливкам может понадобиться меньше, некоторым больше. Окончательное внутреннее тестирование — единственный способ доказать, что участник готов к удалению из формы.

После испытания как минимум трех 4-дюймовых цилиндров — я рекомендую отлить один дополнительный цилиндр для испытания на прочность при отрыве, чтобы вы могли пораньше сломать один, чтобы получить оценку увеличения нагрузки — и записать в пределах диапазона диапазона После достижения заданной прочности на снятие отливка может быть извлечена из формы, подвергнута окончательной обработке, маркировке и перемещена на третью стадию отверждения. Я называю эту стадию «лечением производственной установки». На этом этапе отливка перемещается в место, где может происходить дальнейшее отверждение. Заключительный этап отверждения наступает после того, как отливка установлена, что я называю «отверждение на месте / установленное».

В этой статье я хочу обратиться к двум наиболее важным этапам отверждения сборщика сборных железобетонных изделий, которые касаются экономии времени производственного цикла опалубки, начального схватывания и начального отверждения. Но, пожалуйста, позвольте мне отвлечься на мгновение, чтобы убедиться, что вы предприняли несколько мер по экономии средств, прежде чем погрузиться в тотальную термическую атаку на ваши бетонные отливки.

Процесс

Существует множество способов увеличить производительность завода по производству сборных железобетонных изделий. Некоторые варианты, такие как покупка большего количества форм или добавление нового завода/здания, не всегда жизнеспособны. Когда это невозможно, это заставляет нас рассмотреть вопрос об улучшении нашей продукции за счет сокращения существующего времени производственного цикла. Это послужило движущим фактором для создания производства сухого бетона. Что касается операций с мокрым литьем, я предлагаю продолжить рассмотрение бережливого производства.

Прежде всего, найдите свои потери — большая их часть будет найдена в упущенное время — используйте их, исправляйте и учите других, как поддерживать изменения. Применяя методологию бережливого производства к производству сборного железобетона, наблюдайте за привычками бригады и технологическим процессом, чтобы увидеть, сколько времени требуется для выполнения той или иной задачи. Сделайте это, чтобы переоценить компоновку завода и, в частности, шаги и расстояния, используемые в процессе. Бесплатные деньги есть на каждом заводском этаже, если знать, где искать. Самый эффективный способ максимизировать производительность на заводе сборных железобетонных изделий — добавить нормально работающую вторую или даже третью смену. Добавление вечерней производственной бригады устраняет недоиспользуемые простои на производственном предприятии. Это не всегда простой процесс, который обычно требует большого внимания руководства для координации двух смен. Если ваш покупательский спрос растет и вы хотите использовать больше того, что у вас уже есть, во что бы то ни стало, продолжайте пытаться достичь этой цели, независимо от ограничений, с которыми вы сталкиваетесь.

Теперь давайте вернемся к пониманию температуры бетона на производстве с быстрым циклом.

В очень кратком обзоре, вот шесть ключевых примечаний из Руководства по контролю качества NPCA относительно температурных пределов, указанных в разделах 4.3.5 и 4.3.6.

В холодных погодных условиях:

1. Избегайте добавления в смесь замерзающих заполнителей.
2. Запрещается подавать в смеситель воду температурой выше 180 градусов по Фаренгейту.
3. Температура свежего бетона во время укладки должна быть между 45 и 90 F. Если для облегчения отверждения используется тепло или пар, начальное схватывание должно быть достигнуто до введения тепла и/или пара.
4. Для этого начальное схватывание должно регистрироваться как минимум один раз в месяц для каждого состава смеси, чтобы проверить, когда можно будет подавать тепло и/или пар.
5. При ускоренном отверждении скорость повышения температуры следует тщательно контролировать, и она никогда не должна превышать 40 F в час. На микроуровне при наблюдении за цифровым датчиком температуры, который показывает точность до десятых долей градуса, это будет в среднем около 9секунд между каждой десятой градуса увеличивается.
6. Максимальная внутренняя температура бетона никогда не должна превышать 150 градусов во время отверждения, если только не используются процедуры смягчения DEF. См. комментарий в Руководстве по контролю качества NPCA на стр. 59 и 60, где приведены несколько вариантов, предлагаемых для снижения DEF при более высоких температурах отверждения.

СОВЕТ ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛОВ:  Имейте в виду, что при паровой отверждении на вашем предприятии аудиторы программы сертификации завода NPCA будут учитывать назначение дополнительного тепла, поступающего на ваше предприятие, при принятии решения о необходимости внутренней термозаписи. Например, включение тепла на центральном воздушном термостате, который управляет общей температурой окружающей среды предприятия, не может считаться преднамеренным повышением температуры отверждения. С другой стороны, направление горячего конца торпедного нагревателя в сторону сборной формы должно показать намерение добавочного тепла как заранее спланированного процесса для ускорения отверждения, что требует надлежащего внутреннего контроля.

Во время начального схватывания начинается химическая реакция гидратации, и по мере развития самых ранних образований кристаллического кремнезема очень важно защитить отливку от прикосновения, перемещения или вибрации. Вновь разработанная матрица на данном этапе настолько хрупка, насколько и будет. После начального выделения повышенного тепла кристаллизация протекает медленно с периодом слабого тепловыделения. В зависимости от формы отливки и функции формы извлечение внешней стенки формы может быть возможно всего за пару часов и до того, как будет достигнуто даже 500 фунтов на квадратный дюйм, но это по своей сути рискованно.

На втором этапе отверждения, которое обычно происходит в течение ночи на заводе по производству сборных железобетонных изделий, происходит значительное увеличение теплоты гидратации.

«Нет ничего лучше, чем наблюдать за выпуском пара и ощущать поверхность отливки, когда форма открывается на следующее утро после укладки бетона», — сказал Гэри Найт из Lehigh Cement Co.

В течение следующих нескольких дней этот бетон будет имеют быструю скорость увеличения силы. На ранней стадии гидратации наиболее растворимые фазы, трехкальциевый алюминат и трехкальциевый силикат, вступают в реакцию первыми и способствуют начальному схватыванию и ранней прочности. На этом этапе регулируемые температуры в верхней части ранее упомянутых пределов и максимальная влажность обеспечивают идеальные условия (за исключением добавления атмосферного давления), чтобы гарантировать, что этот бетон достигнет своего потенциала прочности и долговечности.

Эксперимент

Именно сейчас, во время этих двух этапов, я призываю вас нарушить некоторые правила (в лаборатории, конечно). В частности, я призываю вас нарушать максимальные ограничения температуры, но тестировать столько переменных, сколько пожелаете, при условии, что они изолированы для каждого эксперимента. Чтобы лучше понять эффекты отверждения в оптимальных, стандартных и нестандартных условиях, вот мой рекомендуемый эксперимент, в котором вы можете намеренно вызвать DEF.

• Отлить 22 испытательных цилиндра из смеси, используемой на вашем заводе. Хотя в этом эксперименте нет необходимости, выберите состав смеси, если он доступен, который не содержит дополнительных вяжущих материалов, использует цемент типа 3 и химически ускорен. Старайтесь, чтобы температура свежего бетона была близка к 90 F при помещении его в испытательные цилиндры. Это дало бы самые впечатляющие результаты.
• Вылечите шесть цилиндров, как обычно для стандартного выпуска, в соответствии с внутренними требованиями к испытаниям, два для разрывов прочности зачистки (здесь давайте придерживаться последовательности в течение 24 часов), два в резервуаре с температурой 73,5 градуса по Фаренгейту для 7-дневных перерывов и два в резервуар с температурой 73,5 градуса по Фаренгейту для 28-дневных перерывов. Это ваши контрольные образцы. Сравните все результаты с этими перерывами.
• Теперь возьмите 10 цилиндров сразу после заливки, пока бетон еще в свежем состоянии, и немедленно вылечите их в контролируемой среде со 100 % влажностью при 200 F в течение 23 часов. Через 23 часа извлеките цилиндры из форм, дайте им остыть до 73,5 F в течение 24 часов и держите их в сухом месте. Оставьте их открытыми на прилавке в лаборатории, если лаборатория может поддерживать приемлемую температуру окружающей среды около 73,5 F.
• Второй перерыв в 24 часа. На 4-й день поместите четыре баллона обратно в резервуар, разбейте два через семь дней и два через 28 дней.
• Оставьте четыре баллона на прилавке, два разбейте через семь дней и два через 28 дней.
• Проведите оставшиеся шесть цилиндров через оптимальный процесс отверждения. После литья поместите два в среду со 100% влажностью и температурой 90 F до заданного начального времени схватывания этой конкретной смеси в аналогичных условиях. После первоначального отверждения повышайте температуру окружающей среды на 10 градусов каждые 15 минут в течение следующих 9 минут.0 минут, пока температура не достигнет 150 F и не будет поддерживаться 100% влажность. В этой среде отвердите два цилиндра примерно в течение 20 часов (непосредственно перед 24-часовым предельным значением, позволяющим цилиндрам остыть до температуры 73,5 F), два в течение 7 дней и два в течение 28 дней.
• Вы, конечно же, обнаружите, что можете извлечь из формы с рекордной скоростью при перегреве отливки во время первоначального набора. Однако проблема при этом заключается в том, что потеря влаги из-за повышения температуры препятствует образованию гидрата силиката кальция, и это останавливает химическую реакцию гидратации до ее завершения. Когда вы извлекаете цилиндры из формы, внешне может не быть ничего очевидного, но проблемы теперь скрыты в преждевременной матрице. Частичная кристаллизация, которая уже развилась и созрела для затвердевания, смешивается с частицами цемента, которые еще не начали развиваться. У вас есть бомба замедленного действия.
• Цилиндры, ранее подвергнутые сильному нагреву, оставленные на прилавке на четыре дня, а затем повторно помещенные во влажную среду, должны подвергнуться обширному растрескиванию, которое является результатом замедленного образования минерала эттрингита. При высоком раннем нагреве сверх установленного предела эттрингит, являющийся нормальным продуктом ранней гидратации цемента, блокируется от развития на той стадии его жизни, когда он наиболее необходим.

Урок

Прочитать об этом эксперименте может быть полезно, но еще лучше увидеть его из первых рук и обучить контроль качества и производственную бригаду. Я надеюсь, что вы бросите вызов своим сотрудникам по контролю качества, чтобы проверить пределы и получить представление о методах ускоренного отверждения. Нарушая правила, мы извлекаем большие уроки, если эти неудачи признаются, и мы извлекаем из них уроки. Неудача, возможно, является необходимым условием для достижения успеха.

Фрэнк Боуэн, выпускник Master Precaster 2013 года, получил степень магистра делового администрирования в Государственном университете Среднего Теннесси по программе магистратуры по управлению бетонной промышленностью в 2014 году и является представителем по развитию бизнеса в Rosetta Hardscapes в Шарлевуа, штат Мичиган

Прогнозирование температуры свежего бетона | Журнал по бетонным конструкциям

Я занимаюсь производством бетона на Верхнем Среднем Западе и всегда должен приспосабливать свой продукт к очень жарким погодным условиям летом и холодным температурам зимой. Какой совет вы можете дать таким производителям, как я, которые должны понять, насколько крутым будет наш заполнитель в экстремальных погодных условиях?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы обратились к Брайану Уокеру, инженеру LDP в Pizzagalli Construction Co., бывшему старшему руководителю строительства в Университете Южного Иллинойса в Эдвардсвилле, и Люку Снеллу, профессору управления строительством и директору отдела ресурсов бетона в Южном Иллинойсский университет в Эдвардсвилле.

В холодную погоду у операторов бетонных заводов есть несколько вариантов поддержания температуры бетона выше 40 F. Они могут нагревать заполнитель, как и некоторые заводы, чтобы заполнитель не замерзал и не ограничивал поток через бункеры. ворота. Или они могут использовать нагретую воду.

В жаркую погоду температуру бетона обычно можно поддерживать ниже 90 F путем охлаждения заполнителя, обычно путем установки разбрызгивателя на кучу заполнителя и обеспечения процесса испарения для охлаждения заполнителя. Или вы можете использовать охлажденную воду или лед.

Несмотря на то, что существует несколько способов контроля температуры бетона, метод, используемый на большинстве бетонных заводов, заключается в контроле температуры воды. Американский институт бетона (ACI) разработал формулы в отчетах комитета ACI 305 и 306 для прогнозирования температуры свежего бетона.

В этих формулах используются пропорции и соответствующая удельная теплоемкость каждого материала для определения общей температуры бетона. Удельная теплоемкость как заполнителей, так и вяжущих материалов составляет около 0,22. Вода имеет удельную теплоемкость 1,0. Вот почему в формуле есть сумма веса каждого материала, умноженная на температуру, а затем умноженная на удельную теплоемкость материала. Формулы, используемые для определения температуры бетона, показаны ниже:

Холодная погода

T = [0,22(TsWs + TaWa + TcWc) + TwWw]
[0,22 (Ws + Wa +Wc) + Ww]

T = конечная температура бетонной смеси (градусы F) Tc = температура цемента (градусы F)
Ts = температура мелкого заполнителя (градусы F)
Ta = температура крупного заполнителя (градусы F)
Tw = температура добавленной воды затворения (градусы F)
Wc = вес цемента (фунты)
Ws = вес мелкого заполнителя (фунты)
Wa = вес крупного заполнителя (фунты)
Ww = вес воды затворения (фунты)

Примечание. Уравнение было изменено. Температуры и количество свободной влаги на агрегатах не использовали. Крупные и мелкие заполнители вводятся отдельно.

Жаркая погода

T = [0,22(TsWs + TaWa + TcWc) + TwWw ¡V 112Wi]
[0,22 (Ws + Wa + Wc) + Ww + Wi]

T = конечная температура бетона смеси (градусы F) Tc = температура цемента (градусы F)
Ts = температура мелкого заполнителя (градусы F)
Ta = температура крупного заполнителя (градусы F)
Tw = температура добавленной воды затворения (градусы F)
Wc = вес цемента (фунты)
Ws = вес мелкого заполнителя (фунты)
Wa = вес крупного заполнителя (фунты)
Ww = вес воды затворения (фунты) )
Wi = вес льда (фунты)

Примечание: уравнение было изменено. Температуры и количество свободной влаги на агрегатах не использовали. Крупные и мелкие заполнители вводятся отдельно.

Температурные факторы при транспортировке
Для смесителей с вращающимся барабаном
T = 0,25 (tr-ta)
Для крытого самосвального кузова
T = 0,10 (tr ¡V ta)
Для открытого кузова
T = 0,20 (tr ¡V ta)

T = ожидаемое падение температуры во время время доставки 1 час, град F. (Эта величина должна быть добавлена ​​для определения требуемой температуры бетона на заводе). tr = температура бетона, необходимая при выполнении работ (градусы F)
ta = температура окружающего воздуха (градусы F).

Как видите, эти формулы громоздки; они используют сложные математические формулы, поэтому многие люди их не используют.

Лучший способ
Отдел ресурсов бетонных конструкций (CCRU) Университета Южного Иллинойса в Эдвардсвилле (SIUE) разработал программу, которая использует Microsoft Excel для прогнозирования температуры бетона с помощью приведенных выше формул. Пользователь просто вводит информацию о составе смеси и температурах для каждого из материалов. Программа покажет температуру свежего бетона.

Затем пользователя спрашивают, приемлема ли эта температура. Если температура неприемлема (не соответствует спецификации), пользователь вводит требуемую температуру свежего бетона, которая должна быть достигнута. Затем программа рассчитывает температуру воды, необходимую для достижения требуемой температуры свежего бетона.

Программа позволяет пользователю учитывать изменение температуры при транспортировке бетона на строительную площадку. Пользователь вводит температуру воздуха, а затем получает новую отрегулированную температуру воды, необходимую для типа оборудования, используемого для подачи свежего бетона. Возможные варианты транспортировки: вращающийся барабан и открытые или крытые самосвалы.

Пример 1: Применение в холодную погоду

Бетонная смесь состоит из следующих ингредиентов при этих температурах: Заполнитель 1674 фунта при 40 F
Мелкий заполнитель — 1236 фунтов при 32 F
Вяжущий материал — 643 фунта при 80 F
Вода для смешивания — 270 фунтов при 45 F.

данные, программа вычисляет температуру свежего бетона до 45 F (рис. 1).

Спецификации проекта требуют, чтобы температура бетона была не менее 55 F; когда это введено; программа рассчитывает требуемую температуру воды для достижения этой температуры бетона 86 F (рис. 2).

Теперь программа запрашивает температуру окружающей среды (воздуха).