Твердение бетона — идеальные условия для набора прочности. Твердение бетона в воде
Условия твердения бетона и уход за ним
Твердение бетона представляет собой сложное физико-химическое явление, при котором цемент, взаимодействуя с водой, образует новые соединения.
Вода проникает вглубь частиц цемента постепенно, в результате все новые его порции вступают в химическую реакцию. Поэтому бетон твердеет постепенно. Даже через несколько месяцев твердения внутренняя часть зерен цемента еще не успевает вступить в реакцию с водой.
При благоприятных условиях твердения прочность бетона непрерывно повышается. Для нормального твердения бетона необходима положительная температура 20 (±2)°С с относительной влажностью окружающего воздуха не менее 90%, создаваемой в специальной камере или при засыпке бетона постоянно увлажняемым песком либо опилками.
При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7-14 дней после изготовления набирает 60—70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.
Если бетон твердеет все время в воде, то его прочность будет выше, чем при твердении на воздухе. При твердении бетона в сухой среде вода из него через несколько месяцев испарится и тогда твердение практически прекратится. Объясняется это тем, что внутренняя часть многих зерен цемента не успевает вступить в реакцию с водой. Поэтому для достижения бетоном необходимой прочности нельзя допускать его преждевременного высыхания. В теплую сухую и ветреную погоду углы, ребра и открытые поверхности бетона высыхают быстрее, чем внутренние его части. Необходимо предохранить эти элементы от высыхания и дать им возможность достигнуть заданной прочности.
При твердении бетона всегда изменяется его объем. Твердея, бетон дает усадку, которая в поверхностных зонах происходит быстрее, чем внутри, поэтому при недостаточной влажности бетона в период твердения на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины. Кроме того, трещинообразование возможно в результате неравномерного разогрева массивного бетона вследствие тепловыделения при схватывании и твердении цемента. Трещины снижают качество, прочность и долговечность бетона.
Рост прочности бетона в значительной степени зависит от температуры, при которой происходит твердение. Твердение бетона при температуре ниже нормальной замедляется, а при температуре ниже 0°С практически прекращается; наоборот, при повышенной температуре и достаточной влажности процесс твердения ускоряется.
Продолжительность твердения имеет большое практическое значение при бетонных работах. Ускорение твердения необходимо, когда требуется быстрое нагружение конструкции эксплуатационной нагрузкой или раннее распалубливание, а главным образом при работах зимой и при изготовлении бетонных и железобетонных изделий.
Для ускорения твердения бетона применяют добавки-ускорители (хлористый кальций, хлористый натрий, нитрат кальция, поташ, сернокислый глинозем, хлорное железо, строительный гипс), вводимые при приготовлении бетонной смеси. Процентное содержание добавок устанавливается экспериментальным путем или принимается в соответствии с указаниями специальных инструкций.
Добавка хлористых солей (хлористого кальция, хлористого натрия или хлорного железа) допускается к бетону неармированных конструкций не более 3% от веса цемента, к бетону армированных конструкций — не более 2%. Также по этой теме можно дополнительно почитать в разделе Бетон с противоморозными добавками.
Добавки-ускорители не допускается вводить в бетонные смеси, предназначенные для изготовления:
- предварительно напряженных железобетонных изделий и конструкций с проволочной арматурой диаметром 5 мм и менее;
- железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации при относительной влажности воздуха более 60%, а также утеплителя для кровельных покрытий в случае применения хлористых солей;
- конструкций, на поверхности которых не может быть допущено образование высолов, если при экспериментальной проверке установлено их появление;
- изделий автоклавного твердения;
- бетонных и железобетонных конструкций, которые возводятся в зонах блуждающих токов.
Добавки-ускорители запрещается вводить в бетонные смеси, приготовляемые с использованием глиноземистых цементов.
В производстве сборного железобетона, а в холодное время года и для монолитного бетона широко применяют для ускорения твердения прогревание бетона паром или электрическим током.
Иногда при аварийных восстановительных работах применяют дорогостоящий глиноземистый цемент, который через сутки твердения дает 80—90% 28-дневной прочности.
Ускоряют процесс твердения особо быстротвердеющие портландцемента (ОБТЦ) и быстротвердеющие портландцемента (БТЦ), а также жесткие бетонные смеси.
Чтобы свежеуложенный бетон получил требуемую прочность в назначенный срок, за ним необходим правильный уход: поддёржание его во влажном состоянии, предохранение от сотрясений, повреждений, ударов, а также от резких изменений температуры.
Отсутствие ухода может привести к получению низкокачественного, дефектного и непригодного бетона, а иногда к разрушению конструкции несмотря на хорошее качество примененных материалов, правильно подобранный состав бетона и тщательное бетонирование. Особенно важен уход за бетоном в течение первых дней после укладки. Недостатки ухода в первые дни могут настолько ухудшить качество бетона, что практически их нельзя будет исправить даже тщательным уходом в последующие дни.
Благоприятные температурно-влажностные условия для твердения бетона обеспечивают путем предохранения его от вредного воздействия ветра и прямых солнечных лучей и систематической поливкой. Для этого открытые поверхности свежеуложенного бетона укрывают влагоемким покрытием (мешковиной, слоем песка, опилок и др.). В зависимости от климатических условий частота поливки влагоемкого покрытия должна быть такой, чтобы поверхность бетона в период ухода все время была во влажном состоянии. В сухую погоду открытые поверхности поддерживают во влажном состоянии до достижения бетоном 70% проектной прочности.
Поливают бетон из брандспойтов с наконечниками, разбрызгивающими струю.
В жаркую погоду поливают также деревянную опалубку. При снятии опалубки до истечения срока поливки (например, опалубки колонн, стен, боковых щитов балок) поливают и распалубленные вертикальные поверхности бетонных конструкций. Наиболее эффективно вертикальные и крутонаклонные поверхности поливать непрерывным током воды через систему трубок с мелкими отверстиями. В жарком сухом климате этот способ полива применяют обязательно.
Свежеуложенный бетон, находящийся в соприкосновении с текучими грунтовыми водами (особенно агрессивными), должен быть защищен от их воздействия путем временного отвода воды, устройства изоляции и другими средствами в течение 3 суток, если он изготовлен на глиноземистом цементе, и 14 суток при изготовлении на прочих цементах.
Укрытие и поливка бетона требуют значительной затраты труда, поэтому поверхности, не предназначенные в дальнейшем для монолитного контакта с бетоном и раствором (например, площадки, дороги, аэродромные покрытия, полы, перекрытия), а также торкретные слои допускается вместо укрытия и поливки покрывать специальными покрасочными составами и защитными пленками (лаком «этиноль», дегтевыми и битумными эмульсиями, разжиженным битумом, полимерными пленками).
Ограждающие конструкции из легких бетонов на пористых заполнителях, к влажности которых предъявляются особые требования водой не поливают, а покрывают покрасочным составом и пленками предохраняющими бетон от увлажнения.
Движение людей по забетонированным конструкциям, а также установка на них лесов и опалубки допускается только тогда, когда бетон достигнет прочности 15 кг/см2. Движение автотранспорта и бетоноукладочных машин по забетонированной конструкции допускается только по достижении бетоном прочности, предусмотренной проектом производства работ.
Состав мероприятий по уходу за бетоном, порядок и сроки их проведения устанавливаются строительной лабораторией и утверждаются техническим руководством строительства.
Способы регулирования температурного режима в бетоне массивных конструкций с начала укладки бетонной смеси до момента замоноличивания межблочных швов и режимы охлаждения бетона устанавливаются в проекте сооружения или в проекте производства работ.
Мероприятия по уходу за бетоном заносятся в «Журнал бетонных работ».
- Бетоноведение
- Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
- Бетонные работы в зимних условиях
- Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
- Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
- Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
- Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке
technology-jbi.ru
Уход за твердеющим бетоном монолитных конструкций. Способы ускорения твердения бетона в конструкциях. Влияние температуры на твердение бетона.
Твердение бетона представляет собой сложное физико-химическое явление, при котором цемент, взаимодействуя с водой, образует новые соединения.
Вода проникает вглубь частиц цемента постепенно, в результате все новые его порции вступают в химическую реакцию. Поэтому бетон твердеет постепенно. Даже через несколько месяцев твердения внутренняя часть зерен цемента еще не успевает вступить в реакцию с водой.
При благоприятных условиях твердения прочность бетона непрерывно повышается. Для нормального твердения бетона необходима положительная температура 20 (±2)°С с относительной влажностью окружающего воздуха не менее 90%, создаваемой в специальной камере или при засыпке бетона постоянно увлажняемым песком либо опилками.
При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7-14 дней после изготовления набирает 60—70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.
Если бетон твердеет все время в воде, то его прочность будет выше, чем при твердении на воздухе. При твердении бетона в сухой среде вода из него через несколько месяцев испарится и тогда твердение практически прекратится. Объясняется это тем, что внутренняя часть многих зерен цемента не успевает вступить в реакцию с водой. Поэтому для достижения бетоном необходимой прочности нельзя допускать его преждевременного высыхания. В теплую сухую и ветреную погоду углы, ребра и открытые поверхности бетона высыхают быстрее, чем внутренние его части. Необходимо предохранить эти элементы от высыхания и дать им возможность достигнуть заданной прочности.
При твердении бетона всегда изменяется его объем. Твердея, бетон дает усадку, которая в поверхностных зонах происходит быстрее, чем внутри, поэтому при недостаточной влажности бетона в период твердения на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины. Кроме того, трещинообразование возможно в результате неравномерного разогрева массивного бетона вследствие тепловыделения при схватывании и твердении цемента. Трещины снижают качество, прочность и долговечность бетона.
Рост прочности бетона в значительной степени зависит от температуры, при которой происходит твердение. Твердение бетона при температуре ниже нормальной замедляется, а при температуре ниже 0°С практически прекращается; наоборот, при повышенной температуре и достаточной влажности процесс твердения ускоряется.
Чтобы свежеуложенный бетон получил требуемую прочность в назначенный срок, за ним необходим правильный уход: поддёржание его во влажном состоянии, предохранение от сотрясений, повреждений, ударов, а также от резких изменений температуры.
Отсутствие ухода может привести к получению низкокачественного, дефектного и непригодного бетона, а иногда к разрушению конструкции несмотря на хорошее качество примененных материалов, правильно подобранный состав бетона и тщательное бетонирование. Особенно важен уход за бетоном в течение первых дней после укладки. Недостатки ухода в первые дни могут настолько ухудшить качество бетона, что практически их нельзя будет исправить даже тщательным уходом в последующие дни.
Благоприятные температурно-влажностные условия для твердения бетона обеспечивают путем предохранения его от вредного воздействия ветра и прямых солнечных лучей и систематической поливкой. Для этого открытые поверхности свежеуложенного бетона укрывают влагоемким покрытием (мешковиной, слоем песка, опилок и др.). В зависимости от климатических условий частота поливки влагоемкого покрытия должна быть такой, чтобы поверхность бетона в период ухода все время была во влажном состоянии. В сухую погоду открытые поверхности поддерживают во влажном состоянии до достижения бетоном 70% проектной прочности.
Поливают бетон из брандспойтов с наконечниками, разбрызгивающими струю.
В жаркую погоду поливают также деревянную опалубку. При снятии опалубки до истечения срока поливки (например, опалубки колонн, стен, боковых щитов балок) поливают и распалубленные вертикальные поверхности бетонных конструкций. Наиболее эффективно вертикальные и крутонаклонные поверхности поливать непрерывным током воды через систему трубок с мелкими отверстиями. В жарком сухом климате этот способ полива применяют обязательно.
Свежеуложенный бетон, находящийся в соприкосновении с текучими грунтовыми водами (особенно агрессивными), должен быть защищен от их воздействия путем временного отвода воды, устройства изоляции и другими средствами в течение 3 суток, если он изготовлен на глиноземистом цементе, и 14 суток при изготовлении на прочих цементах.
Укрытие и поливка бетона требуют значительной затраты труда, поэтому поверхности, не предназначенные в дальнейшем для монолитного контакта с бетоном и раствором (например, площадки, дороги, аэродромные покрытия, полы, перекрытия), а также торкретные слои допускается вместо укрытия и поливки покрывать специальными покрасочными составами и защитными пленками (лаком «этиноль», дегтевыми и битумными эмульсиями, разжиженным битумом, полимерными пленками).
Понятие о железобетоне. Сущность железобетона как строительного материала. Достоинства и недостатки железобетона. Области применения железобетона. Совместная работа бетона с арматурой. Способы изготовления железобетонных конструкций (сборные, монолитные, сборно-монолитные). Эффективность применения железобетонных конструкций.
Железобетон – это композиционный строительный материал, в котором соединены в единой целое бетон (матрица) и стальная арматура.
Бетон обладает способностью, присущей большинству искусственных и природных каменных материалов: хорошо работать на сжатие, но плохо сопротивляться растяжению. Так, прочность бетона при растяжении составляет всего лишь около 1/10-1/17 его прочности на сжатие. Поэтому растянутую зону конструкций армируют стальной арматурой, которая воспринимает растягивающее напряжения. Совместной работе бетона и стальной арматуры способствует хорошее сцепление между ними и близость коэффициентов температурного расширения; бетон к тому же защищает арматуру от коррозии.
Железобетонные конструкции изготовляют с обычной и предварительно напряженной арматурой. Основная идея предварительного напряжения железобетонных конструкций заключается в том, что при изготовлении бетон искусственно обжимается. Благодаря этому бетон растягивается только тогда, когда будут преодолены созданные обжатием сжимающие напряжения. Если они превосходят растягивающие напряжения от нагрузки, то можно избежать образования трещин в бетоне.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции более эффективны, чем обычные. В них полнее используется несущая способность арматуры и бетона, поэтому уменьшается масса изделия. Вместе с тем предварительное обжатие препятствует образованию трещин в растянутой зоне.
Железобетонные конструкции подразделяют на сборные и монолитные. Сборные ж/б конструкции монтируют на строительной площадке из отдельных элементов, изготовленных на заводах и полигонах. Основное направление промышленности сборного ж/б – производство унифицированных конструкций и деталей для жилищного и промышленного строительства. Монолитные ж/б конструкции бетонируют на месте строительства. Монолитный ж/б позволяет создавать разнообразные архитектурные формы и конструктивные решения зданий и сооружений, не ограниченные сборными типоразмерами изделий. Сборно-монолитные конструкции представляют собой изготовленные сборные элементы и дополнительно уложенные на месте строительства монолитный бетон и арматуру. После приобретения монолитным бетоном прочности такая конструкция работает как единое целое, в случае обеспечения надежного сцепления нового и старого бетона.
Изготовление сборных и монолитных ж/б конструкций включает следующие основные операции: армирование, приготовление бетонной смеси, укладка бетонной смеси и ее уплотнение и твердение. 1) железобетонных конструкций осуществляют отдельными стержнями, сетками, пространственными каркасами, проволокой. Стержневую горячекатаную арматуру изготовляют гладкой (класса А-I) или периодического профиля (классов А-II, A-III, A-IV и A-V). Лучшими характеристиками обладает горячекатаная арматура периодического профиля классов Ат-IV, Ат-V и Ат-VI, подвергнутая термическому упрочнению. 2) Приготовление бетонной смеси. Бетонные смеси приготовляют в бетоносмесительных цехах предприятий сборного железобетона или на автоматизированных бетонных заводах. Приготовление бетонной смеси должно обеспечить получение однородной массы. Оно состоит из точного дозирования и смешивания исходных материалов. Составляющие материала дозируют по массе. Применяют дозаторы с автоматическим и ручным управлением. Для получения подвижных бетонных смесей применяют гравитационные бетоносмесители, работающие по принципу свободного падения перемешиваемого материала. Жесткие бетонные смеси лучше перемешивать в смесителях принудительного действия. В этих смесителях бетонная смесь принудительно перемешивается в смесительной чаше или барабане при помощи смешивающих устройств: лопастей, лопаток, гребков и др. 3) Формирование и уплотнение бетонной смеси. В результате уплотнения бетонная смесь заполняет форму или опалубку, причем уплотненная бетонная смесь должна иметь однородное строение и минимальный объем воздушных пустот. Для получения плотного бетона необходимо, чтобы удобоукладываемость бетонной смеси соответствовала принятому способу и интенсивности уплотнения. Основным способом уплотнения бетонных смесей является вибрирование. Плотность укладки бетонной смеси контролируют по величине коэффициента уплотнения. 4)Твердение бетона. Различают естественное и искусственное твердение бетона. Естественное твердение можно ускорить, применяя быстротвердеющие цементы, жесткие бетонные смеси, добавки-ускорители твердения. Искусственное твердение – так называемая температурно-влажностная обработка, применяемая в заводских условиях. Широко применяют методы тепловой обработки бетона, которые дают возможность повысить температуру бетона при обязательном сохранении его влажности. Помимо этого применяют: а) пропаривание при нормальном давлении; б) электропрогрев; в) электроразогрев; г) обработку лучистой энергией.
Основное направление промышленности сборного ж/б – производство унифицированных конструкций и деталей для жилищного и промышленного строительства. Монолитный ж/б позволяет создавать разнообразные архитектурные формы и конструктивные решения зданий и сооружений, не ограниченные сборными типоразмерами изделий.
cyberpedia.su
Нормальное и ускоренное твердение бетона
При рассмотрении затвердевшего цемента в электронном микроскопе между его зернами обнаруживаются мельчайшие частицы шарообразного и пластинчатого вида. Многие из этих частиц столь малы, что находятся в омывающей их воде во взвешенном состоянии и сообщают суспензии те коллоидальные свойства, которые долгое время приписывали затвердевшему цементу.
Более или менее быстрое протекание процесса твердения зависит от интенсивности кристаллизации, от образования твердого скелета в результате химического соединения частиц. Степень твердения измеряется обычно результатами испытаний на сжатие и растяжение. Но оценить твердение можно и другими способами, в частности измерением скорости звука. Этот последний метод, позволяющий определить динамический модуль упругости и коэффициент Пуассона, раскрывает некоторые интересные особенности и в этом процессе.
Динамический модуль упругости возрастает довольно быстро на протяжении одной-двух первых недель твердения, затем это нарастание прочности довольно резко замедляется, а по истечении 4-6 лет вовсе приостанавливается (в случае применения портландцемента). Кажется, что в тех же условиях среды и по истечении того же срока заканчивается твердение бетона, приходящего при этом в стабильное состояние. В течение первого срока модуль упругости портландцемента возрастает приблизительно на 30%, в течение второго срока - приблизительно на 70%.
Коэффициент Пуассона с возрастом бетона уменьшается. Если в возрасте одного дня обычными для бетона значениями этой характеристики бывает цифра 0,25-0,30, то по истечении длительного срока она падает ниже 0,15.
Твердение - результат растворения, химической реакции и кристаллизации - может происходить не иначе, как только в присутствии воды. В воде бетон твердеет в наилучших условиях. В сухом воздухе бетон твердеет не столь быстро, так как он должен в этом случае часть введенной воды отдавать внешней среде. В зависимости от условий хранения модуль упругости увеличивается или поддерживается на сравнительно низком уровне (рисунке).
Но если по истечении некоторого срока хранения в воздухе бетон поместить в воду, его модуль упругости вновь станет возрастать, не достигая, однако, того значения, к которому приводит непрерывное выдерживание в воде в течение всего срока с начала твердения. Напротив, бетон, выдержанный сначала в воде и помещенный затем в сухой воздух, почти сохраняет уже приобретенное значение модуля упругости без заметного снижения.
Хранение в воздухе, сообшает гидратизированному цементу иную структуру, чем хранение в воде. В первом случае кристаллизация может быть лишь в частях, омываемых водой; поэтому в цементе остаются ячейки в виде пор, наполненных воздухом. Цементный камень бетона, выдержанного на воздухе, имеет ячеистую структуру; его модуль упругости получается более низким, он более порист и, вероятно, более проницаем.
Процесс твердения ускоряется под воздействием высокой температуры. Кристаллизация, вызывающая твердение, обусловлена различиями в растворимости между веществами, которые вступают в химическую реакцию, чтобы исчезнуть в ней, и веществами, которые создаются в результате ее в присутствии воды. Этот процесс термодинамический, и потому температура играет в нем решающую роль. Например, в портландцементе при температуре 15° процесс схватывания, начавшись в 3 ч. 15 м., заканчивается в 7 час.; при температуре 50° он уложился в интервал от 1 ч. 15 м. до 2 ч. 0,5 м, при температуре же 100° - от 15 мин. до 55 мин., т. е. сократился с 4 час. до 40 мин.
Для одного и того же портландцемента влияние температуры на скорость твердения изменяется в зависимости от условий испарения, являющегося результатом подогрева.
Подогрев портландцементного бетона при 70-80° во влажной среде в течение 3 час. позволил получить почти такую же прочность, которой при 15° удается достигнуть лишь после двухдневной обработки; подобная же обработка в течение 24 час. дала прочность, равную 2/3 прочности бетона в возрасте 28 дней. Однако окончательная прочность при этом страдает и получается приблизительно на 10% ниже нормальной при влажном хранении. При сухом хранении снижение прочности может достигнуть 40 %.
Обработка бетона в горячей воде. представляется, на первый взгляд, более многообещающей, поскольку при этом сохраняется влажность. Опыт, однако, показывает, что этот процесс, вопреки ожиданиям, малоэффективен, если не опасен. Портландцемент и высокопрочный цемент (HRI) слабо на него реагируют. Что же касается сульфатно-шлаковых цементов и, разумеется, глиноземистых, то они обнаруживают при этом падение прочности.
Весьма эффективной, напротив, является обработка в автоклаве. Важным обстоятельством здесь является то, что твердение сопровождается здесь «кремнезем-известковым» эффектом, т. е. реакцией между известью, освобожденной в результате гидратации, и мелкозернистыми заполнителями, если они кремнеземного происхождения. Для портландцемента под давлением в 2 ати и температуре 133° можно легко получить прочность 115 кг/см2 после 2 час. обработки, 260 кг/см2 - после 8 час., с доведением ее до 300 кг/см2 с последующим выдерживанием в нормальных условиях при 18°.
Давление в 10 ати при 183° дает прочность 255 кг/см2 через 2 часа, 350 кг/см2 - через 8 час. Двухчасовая обработка с последующим нормальным выдерживанием в течение 28 дней обеспечивает прочность 300 кг/см2. Подобная же 8-часовая обработка дает после той же выдержки прочность в 480 кг/см2.
Кремнезем-известковый эффект можно усилить добавкой мелкого кварцевого песка. Обработка в течение 2 час. под давлением в 10 ати дает в этих условиях прочность 425 кг/см2 после запаривания и 580 кг/см2 по истечении 28 дней; обработка в течение 10 час. под тем же давлением дает прочность 660 кг/см2 после запаривания и 760 кг/см2 после 28 дней. Надо заметить, что здесь речь идет о растворе малой плотности, и потому в тщательно приготовленном бетоне, как легко понять, этим способом можно достигнуть весьма высоких прочностей (выше 1 000 кг/см2).
Нужно, однако, иметь в виду, что если портландцемент с успехом поддается автоклавной обработке, то этого нельзя сказать ни о шлаковых цементах, ни о глиноземистых и сульфатно-шлаковых.
Автоклавная техника требует применения дорогого и сложного оборудования. Более простое решение можно найти в пропаривании под атмосферным давлением, хотя результаты его и менее эффективны. Портландцемент, пропаренный в течение 2 час. при 80°, может обнаружить прочность на сжатие порядка 100 кг/см2, после 8-часового пропаривания - 140 кг/см2. Высокопрочный цемент (HRI) по истечении 2 час. может дать 120 кг/см2 и соответственно 225 кг/см2 - после 8 час.
В качестве общего требования нужно указать, что бетон, поступающий в подобную обработку, должен быть по возможности плотным, хорошо отвибрирован и тщательно уложен.
Обработка приносит тем больше выгоды, чем плотнее бетон. При пропаривании следует всячески избегать конденсации влаги на гранях бетонной детали: она часто приводит к вспучиваниям и 'К разрушениям местного характера. Особые преимущества этот метод дает в применении к сборным изделиям в формах с хорошо укрепленной крышкой. Но, поскольку не все цементы в равной степени пригодны к термической обработке, представляется целесообразным поставить предварительные испытания, с тем чтобы получить ориентировку в выборе цемента, а также контрольные испытания, чтобы проверить его применимость. Для измерения расширения и прочности бетона вместе с обрабатываемыми деталями в автоклавы следует закладывать несколько контрольных образцов.
www.beton-m.ru
Твердение бетона — познаем тонкости строительных технологий
Для того чтобы контролировать ход строительных работ необходимо иметь понятие о таком процессе, как твердение бетона. Кроме того, сам процесс также нуждается в регулировании, поскольку слишком быстрое или, наоборот, медленное твердение может привести к снижению качественных показателей бетонных конструкций.
Что такое схватывание бетона? ↑
Видео об особенностях заливки бетона Прежде чем перейти к рассказу о твердении бетонных конструкций, стоит поговорить о таком явлении, как схватывание. Процесс схватывания начинается практически с первых часов «жизни» бетона и протекает в довольно быстром темпе. Конкретное время схватывания бетона зависит от окружающей среды. При эталонных 20° С оно начинается спустя примерно пару часов после приготовления раствора и происходит в течение 60 минут. Иными словами, уже спустя три часа после того как раствор был готов, процесс схватывания завершается, и состав переходит в следующую стадию своей «жизни» — затвердеванию.
При изменении температурных условий меняется и временной промежуток между затворением и началом схватывания. Так, при отрицательных температурах время его начала может быть отложено более чем на пять часов, а при очень высоких — ускорено до четверти часа.
Что такое застывание бетона? ↑
Видео про изготовление столешницы из бетона С физико-химической точки зрения, это явление представляет собой процесс, в ходе которого частицы цемента, входящего в состав любой бетонной смеси, вступают во взаимодействие с водой. Есть у этого явление и научное название — гидратация цемента. Правильное течение этого процесса происходит при соблюдении определенных условий — температуры 18-20° С и 90-100 % влажности. Если эти условия по какой-либо причине нарушаются, то, соответственно, и время застывания бетона меняется.
При отрицательных температурах вода начинает переходить в твердое состояние (иначе говоря, просто-напросто превращаться в лед). Кристаллы льда начинают давить на цементные частицы, вызывая заметное снижение качественных свойств бетона. Время, в течение которого происходит затвердевание бетона, меняется и в том случае, если влажность воздуха снижается до очень низких показателей, поскольку прекращается поступление влаги, необходимой для гидратации цемента. Если же бетонную конструкцию вновь поместить в идеальные для нее условия, то вышеозначенный процесс возобновится.
Оттого, насколько условия, в которых твердеет бетон, близки к идеальным, зависит рост прочности материала. Если «молодая» бетонная конструкция обеспечена ими, то набор необходимой для замера марки раствора прочности будет происходить в течение 28 дней. К окончанию же второй недели, прошедшей после заливки бетона, прочность достигнет 70 % от «эталонной», после чего процесс ее набора пойдет гораздо медленнее. На самом же деле в прошествии 28 дней процесс твердения не завершается и может длиться в течение нескольких лет.
Однозначного ответа на вопрос о том, сколько сохнет бетон, на самом деле нет. В этом случае все зависит от того, какая именно нагрузка планируется на ту или иную конструкцию. Так, к примеру, если вы хотите сделать забор из металлического сайдинга или досок, возводить его на ленточном бетонном фундаменте можно уже через несколько дней. Однако если речь идет о строительстве дома, то тут время начала дальнейшего строительства должно определяться квалифицированными специалистами.
Как можно изменить время твердения бетона? ↑
Поскольку в большинстве случаев во время проведения работ с бетонным раствором атмосферные условия далеки от идеальных, приходится принимать дополнительные меры. Так, если заливка раствора происходит в холодное время года при отрицательных температурах, необходимо обеспечить ему прогрев. Для этого используют несколько способов, среди которых прогрев бетона с помощью электрических проводов, и заливка раствора в теплую опалубку. Кроме того, в зимнее время года в бетон вводят специальные антиморозные присадки, предотвращающие кристаллизацию воды.
Иногда во время заливки в условиях зимы, используют метод отложенной гидратации цемента. Для этого бетон, в который вводят небольшое количество противоморозной добавки, заливают при температуре ниже -15° С. Естественно, что при таких условиях вода в растворе быстро замерзает и гидратация прекращается. Возобновляется она уже весной. Однако такой метод в большинстве случаев приводит к снижению качественных характеристик бетонной конструкции.
Еще одно экстремальное условие для бетона — это высокая температура воздуха. В таком случае прибегают к увлажнению застывающего раствора. Для этого его поливают водой или укрывают специальными пленками, а также покрывают слоем состава на битумной основе.
В ходе процесса твердения требуется контроль изменения объема. Процент такого изменения не должен превышать 1% от первоначального показателя, в идеале же усадка и вовсе должна отсутствовать. Впрочем, как показывает практика, такое в принципе невозможно. В том случае, если изменение объема имеет критическое значение, нужно применять специальные меры, которые, кстати, не всегда бывают эффективны. Если время высыхания бетона очень коротко, на материале могут появляться трещины, ведущие к снижению прочности конструкции.
Замеры всех показателей набирающей прочность бетонной конструкции должны осуществляться специалистами.
mastter.ru
2.12. Твердение бетона в зимних условиях
При отрицательной температуре вода в бетоне замерзает и твердение его практически прекращается. Кроме того, объем льда почти на 9 % больше объема воды. Поэтому замораживание вызывает повреждение структуры бетона и нарушает сцепление заполнителя с цементным камнем, что особенно опасно в раннем возрасте, когда прочность бетона еще не достаточно высока. Конечная прочность снижается тем сильнее, чем раньше происходит замораживание бетона. Однако бетон, замороженный до начала схватывания, после оттаивания нормально твердеет практически без потери прочности, а иногда его прочность в результате замораживания даже повышается, что пока не получило объяснения.
Существует критический возраст или критическая прочность бетона, после достижения которых замораживание не снижает прочности. Считается, что бетон должен набрать 50…75 % проектной прочности, чтобы замораживание не сопровождалось деструктивными процессами. При зимнем бетонировании стремятся отсрочить замерзание бетона до достижения критической прочности.
Известны следующие способы зимнего бетонирования.
Способ термосаоснован на снижении теплопотерь, путем устройства теплозащиты бетона (утепления опалубки, покрытия теплоизоляционными материалами). Начальную температуру бетонной смеси доводят до 35…45 ˚С, подогревая воду (до 60…90 ˚С) и заполнители (до 40…60 ˚С). При этом положительная температура сохраняется в течение 3…5 суток, необходимых для набора бетоном требуемой прочности. Применяют также предварительный электронагрев бетонной смеси в бункере.
Этот метод применяют при бетонировании массивных сооружений с модулем поверхности (отношением площади поверхности блока бетонирования к его объему) меньше 5.
Искусственный подогревбетона электрическим током, паром или теплым воздухом; используют при бетонировании тонких конструкций (балок, колонн, свай и др.). Этот метод дороже предыдущего, но обеспечивает через сутки 60…70 % проектной прочности бетона.
Способ “незамерзающего бетона”основан на понижении температуры замерзания воды с помощью противоморозных добавок, многие из которых, кроме того, ускоряют твердение бетона. В настоящее время в качестве противоморозных добавок широко используются соли органических кислот, например, формиат натрия. Совместно с электролитами могут использоваться добавки ПАВ. Иногда электролиты усиливают действие ПАВ. С целью ускорения твердения бетона при зимних работах используют быстротвердеющий портландцемент и глиноземистые цементы. Для повышения тепловыделения часто увеличивают расход цемента в бетоне.
Комбинированные способыпредставляют собой различные сочетания указанных выше способов, например, сочетание метода термоса с периферийным электропрогревом, метода термоса и незамерзающего бетона и другие.
1 При взаимодействии ионов NН4+ и OH- образуются молекулы NН3 и Н2О и на самом деле ионное соединение NН4OH не существует, а система представляет собой раствор аммиака в воде, характеризующийся высокой растворимостью, которая обусловлена образованием водородной связи между молекулами NН3 и Н2О.
2 Согласно закону водоцементного отношения (см. раздел 2.5.1), прочность от Ц и r не зависит.
3 Положение максимума зависимости ОК(r) мало зависит от Ц (рис. 2.5).
104
studfiles.net
Условия твердения бетона
Выше уже было рассмотрено влияние условий твердения на прочность бетона.
Их влияние на морозостойкость имеет свои особенности. Для нее важно не только снижение пористости, происходящее при твердении, но и в большой степени «содержимое» остающихся пор (вода или воздух).
Твердение при обычных температурах
В зависимости от вида среды, в которой твердеет бетон (вода или воздух различной влажности), может значительно меняться его пористость и влагосодержание в затвердевшем состоянии.
При водном твердении наиболее полно протекают процессы гидратации, идет уменьшение объема и размеров капиллярных пор. Возможен переход капиллярных пор из сообщающихся в условно-замкнутые. Все это способствует повышению морозостойкости. Но степень заполнения пор водой высока, а объем резервной пористости мал. В частности, контракционный вакуум, возникающий в капиллярных порах, заполняется водой, подсасываемой извне. Недостаточная резервная пористость может резко снизить морозостойкость, что неоднократно наблюдалось в экспериментах.
С другой стороны, при твердении на воздухе даже высокой влажности происходит осушение крупных капилляров. Тем самым они исключаются из дальнейшего твердения, остаются взаимосвязанными и легко заполняемыми водой. Это также приводит к снижению морозостойкости.
В итоге целесообразным оказывается компромиссное решение: первоначальное твердение в воде, где максимально полно протекает гидратация, затем на воздухе, где бетон подсушивается. При повторном насыщении водой (перед испытанием образцов или при эксплуатации изделий) в порах защемляется дополнительное количество воздуха.
Имеются и рекомендации, предусматривающие постоянное твердение бетона на влажном воздухе. При этом контракционный вакуум в капиллярных порах заполняется воздухом, что увеличивает резервную пористость бетона и его морозостойкость.
Бетон весеннее-летнего изготовления при том же составе будет обладать большей морозостойкостью, чем «осенний» бетон. Даже при периодическом увлажнении в летний период он приобретает благодаря дальнейшей гидратации более плотную структуру, а благодаря подсушиваниям в меньшей степени насыщается водой. Для такого бетона возможно начальное твердение в воде (например, устройство покрывающего водного бассейна для горизонтальных поверхностей). «Осенний» бетон уже не подсохнет до воздействия мороза. Для него предпочтительней способы ухода, защищающие от испарения воды, но не приводящие к повышению влагосодержания.
Тепловая обработка бетона
Следует отметить отрицательное влияние тепловой обработки на морозостойкость бетона. Причина заключается в деструктивных процессах, вызванных температурным расширением воды и воздуха (значительно большим, чем температурное расширение твердых компонентов). Они приводят к увеличению в бетоне объема капиллярных и воздушных пор, а также к появлению микротрещин.
Ослабить отрицательное влияние этих процессов на морозостойкость бетона можно при назначении мягких режимов пропаривания. Для морозостойких бетонов рекомендуется предварительная выдержка не менее 3—4 часов, замедленная скорость подъема температуры; охлаждение с тем меньшей скоростью, чем больше массивность изделия. Рекомендуется также снижение температуры изотермии до 60 °С и даже 50 °С (это потребует существенного увеличения длительности изотермического прогрева).
www.uniexo.ru
Твердение бетона: условия схватывания
Изготовление прочного и качественного бетона проходит в несколько этапов. В первый период происходит твердение бетона. Это длится, как правило, несколько часов.
Время схватывания
В течение этого времени цементное тесто становится неподвижным. Далее наступает затвердение. Спустя несколько часов после этого бетонная смесь становится неподвижной и ее уже нельзя провибрировать без разрушения. Этот момент считается завершением периода схватывания.
Как известно, основной характеристикой является прочность бетона на сжатие. Данный показатель отображают в маркировке. Однако достичь необходимой марочной прочности бетон может только через 28 дней. Нужны определенные условия, чтобы получить качественный результат.
Прочность бетона
Самый интенсивный набор прочности бетона приходится на первую неделю. По истечению 5-7 дней прочность данного материала достигнет 70% от заявленной. Через такой промежуток времени как раз рекомендуется разбирать опалубку. Для получения качественного результата стоит обратить внимание на температуру твердения бетона. Оптимальный ее показатель должен составлять 20-25 градусов. С увеличением температуры материал созревает быстрее. Однако при устройстве фундамента строгий температурный режим невозможно соблюдать. В течение дня и ночью температура воздуха может значительно отличаться. Если отметка термометра показывает менее 10 градусов тепла, то процесс набора прочности существенно замедлится. Именно поэтому при строительстве фундаментов лучше выждать дополнительную неделю перед нагрузкой на бетонное основание. Немного проще обстоит дело в закрытых помещениях. Ведь в этом случае температурный режим можно контролировать.
Процесс набора прочности базируется на взаимодействии цемента с водой. В этой химической реакции появляется связь между вяжущим составом, благодаря чему его частицы становятся надежнее. Появляются каменистые образования, которые связывают частицы щебня и песка между собой. Для того чтобы сохранить монолитность бетона необходим наполнитель. Чистый цемент может разорвать себя на части. Помимо температуры для созревания бетона необходимо и наличие влаги. Ведь на солнце данный материал может окончательно затвердеть за несколько недель, однако прочность его, при этом, не достигнет марочной. А все из-за испарившейся воды. Без воды не происходит химической реакции. Для минимизации процесса испарения конструкцию из бетона необходимо укрыть пленкой. Другим вариантом является периодический полив всей конструкции водой.
При более жестких графиках строительных работ необходимо использовать специальные химические добавки. Они ускорят процесс набора прочности, не влияя на качество. Благодаря таким добавкам время твердения бетона сокращается вдвое. Однако важно не перепутать с дозировкой. Для оптимального получения качественного бетона необходимо учитывать, что при затвердении материала нужно применять воду, однако в умеренных количествах. Также следует соблюдать условия твердения. Они должны быть влажные, и в меру теплые. Соблюдение данных условий обеспечит высокое качество бетона, а, следовательно, и надежность конструкций.
www.dom-brus.com
