Набор прочности бетона по суткам

Свежезалитые бетонные конструкции требуют тщательного ухода: защиты от вибраций, механических воздействий и резких колебаний температуры. Первые часы после бетонирования являются самыми важными, поэтому время схватывания бетона регулируется с такой тщательностью. Использование специальных добавок позволяет замедлить или ускорить этот процесс, сохраняя качество и долговечность состава.

Кривая развития прочности бетона (таблица) в течение суток летом и при отрицательных температурах

Ключевым преимуществом бетонных конструкций являются их высокие прочностные характеристики и долговечность. В зависимости от марки бетона, материал может использоваться в различных условиях. Степень достижения бетоном полной прочности зависит от ряда факторов.

Процесс получения

Бетон – это распространенный кладочный материал, основанный на смеси воды, вяжущего вещества и заполнителя. В его состав добавляются специальные добавки, которые отвечают за особые свойства и функции.

В процессе гидратации образуются твердые монолитные соединения, которые приобретают свойства прочного искусственного камня. Формирование монолита занимает несколько недель (до 28 дней), а для достижения бетоном своих полных свойств требуется до 6 месяцев.

Созревание бетона происходит в две фазы:

1. Гелеобразование. Это начальная фаза.
2. Затвердевание. Заключительный этап.

Зная все правила созревания, можно определить, сколько лет прослужит монолитная конструкция.

Застывание

Строительный материал нельзя использовать сразу после заливки. Перед этим важно ознакомиться с профилем развития прочности бетона и особенностями каждого этапа созревания. Часто бетонная смесь доставляется на строительную площадку с помощью специальной техники, которая поддерживает ее в движении с помощью автоматизированного оборудования. Технология тиксотропии сохраняет основные параметры консистенции до момента заливки, останавливая естественное созревание.

Однако, если смесь хранится дольше допустимого срока или подвергается воздействию высоких температур, требуемые рабочие свойства ухудшаются. Время схватывания бетона составляет от 20 минут до 20 часов. Если работы проводятся зимой при отрицательных температурах, это время увеличивается до 6-10 часов.

Чтобы защитить конструкцию от деформации, необходимо предусмотреть теплую опалубку. Армированные элементы тщательно прогреваются и очищаются от льда. Летом теплая опалубка малоэффективна.

Что влияет на схватывание бетона

На процесс твердения бетона влияет множество факторов. Наиболее важными из них являются марка бетона и температура окружающей среды.

Влияние марки бетона

В таблице ниже показано влияние времени схватывания бетона в зависимости от марки бетона.

Влияние температуры

Температура бетона влияет на скорость процесса схватывания. В таблице ниже показано, сколько часов требуется для начала и окончания процесса в зависимости от температуры окружающей среды.

Время схватывания бетона при низких температурах больше, что увеличивает время, необходимое для достижения бетоном полной прочности. Важно утеплить бетон сразу после бетонирования. Слишком длительное затягивание процесса пагубно сказывается на прочности и долговечности бетона.

Высокие температуры, дополнительный нагрев значительно увеличивают скорость процесса, но это может негативно сказаться на качестве бетона. Влага испаряется слишком быстро, что приводит к снижению прочности.

Как можно повлиять на скорость схватывания

Скорость схватывания влияет на качество бетонной смеси. Любое отклонение от стандарта негативно сказывается на прочности и долговечности.

Задержка времени схватывания бетона

Сокращение времени схватывания чаще всего требуется в следующих ситуациях:

• При заливке бетона в жаркую погоду.
• Транспортировка бетона на большие расстояния.
• Перегруженность дорог и пробки, из-за которых бетономешалка вынуждена долго стоять в пробках.
• Когда бетон заливается партиями, чтобы смесь оставалась в своем первоначальном состоянии в течение длительного времени.

Замедлители используются для задержки химической реакции между зернами цемента и водой на несколько часов, от 48 до 72 часов. При этом свойства бетонной смеси, включая прочность и долговечность, сохраняются. В бетоне используются следующие замедлители:

• Linamix;
• Полипласт Ретард;
• Sika Retarder.

Как ускорить время схватывания бетона

Время схватывания бетона может быть искусственно сокращено при зимнем строительстве или при возведении железобетонных конструкций с помощью специальных добавок. Упрочняющий бетон агент должен быть добавлен в правильных пропорциях. Пределы, определенные экспериментально в строительных лабораториях, не должны быть превышены.

Используются следующие вещества:

• Сульфат натрия. Предел применения составляет 2%. Этот ускоритель используется при производстве бетонных смесей и железобетонных конструкций.
• Соль азотной кислоты. Верхний предел применения составляет 4%.
• Хлорид кальция. Верхний предел применения – 3%.

При использовании ускорителей в сочетании с автоклавной обработкой время схватывания еще больше сокращается. Плиты и другие железобетонные изделия помещают в паровой автоклав, где они обрабатываются паром высокого давления.

Кривая развития прочности бетона в зависимости от температуры

Нормальные условия твердения бетона находятся в диапазоне от +15°C до +25°C. Если бетонное изделие должно твердеть при более высоких температурах, вводится коэффициент увеличения расхода цемента:

• +26…+29°C – 1,03;
• +30 и выше – 1,06.

На графике ниже показано влияние температуры на набор прочности бетона:

Бетонирование в зимних условиях

Бетон можно заливать при температуре окружающей среды не ниже +5°C. Если это значение ниже, используются различные методы. Одним из таких методов является нагрев бетонной смеси до достижения бетоном критической прочности. Критическая прочность указывается в проектной документации. Если такой информации в проекте нет, то показатель принимается равным 70% от предельной прочности.

Методы нагрева бетонной смеси:

• Предварительный прогрев. Этот метод используется для массивных конструкций. В этом случае температура смеси должна быть +10°C или выше. Химическая реакция затвердевания бетона является экзотермической, т.е. протекает с выделением тепла. Если нет потерь тепла, температура пластика может достигать +70°C. Защита опалубки эффективным изоляционным материалом сохраняет выделяемое тепло и обеспечивает нормальные условия схватывания и твердения пластмассового изделия до достижения критической прочности.
• Электрический нагрев – электродный нагрев, индукционный нагрев, использование электронагревательных приборов. Одним из распространенных методов является нагрев смеси с помощью электродов. Индукционный нагрев трудно осуществить, поэтому он применяется редко. В качестве электронагревательных приборов в данном случае используются электронагреватели, которые размещаются на поверхности бетонной конструкции и подключаются к бытовой или трехфазной сети.

Прогрев паром является эффективным методом прогрева бетона в тонкостенных конструкциях. Для этого в опалубке оставляют отверстия, через которые пропускают пар. Температура смеси нагревается до +80°C. Это в сочетании с благоприятной влажностью ускоряет твердение материала. В течение 2 дней материал достигает уровня твердости, на который в обычных условиях потребовалось бы не менее недели.

Уход за свежим бетоном для обеспечения нормальных условий схватывания и твердения

Инструкции по уходу за бетоном обеспечивают нормальные условия схватывания и твердения при оптимальной скорости. Уход за бетонными конструкциями после бетонирования и твердения:

• Защитите от чрезмерного испарения влаги с поверхности бетонного элемента, которое приводит к перепадам давления в толще бетона и на внешней части бетона, что приводит к образованию трещин. Для этого блок накрывают полиэтиленовой пленкой, брезентом или тарпаулином. Можно использовать опилки и песок при условии их регулярного увлажнения.
• Во время твердения необходимо обеспечить равномерную температуру по всему бетону. Это особенно важно для массивных бетонных конструкций. Комплексные меры по контролю температуры указываются в проектной документации. Эти меры могут включать искусственное охлаждение путем поверхностного охлаждения холодной водой или с помощью системы змеевиков.
• Защита от низких температур во время твердения бетона до достижения им критической прочности. Эти меры необходимы при зимнем бетонировании. Для обеспечения нормальных условий гидратации цемента используются следующие методы: введение противоморозных добавок, изоляция конструкции теплоизоляционными материалами, обогрев стальной проволокой, электродами, инфракрасными лучами, установка тентов с подогревом воздуха. Часто комбинируют несколько технологических методов.

Сколько времени требуется для схватывания бетона в опалубке?

Примерное время, необходимое для достижения бетоном, залитым в опалубку, определенного значения прочности, можно определить по графикам и таблицам, приведенным в нормативных документах.

Таблица, показывающая время набора прочности в зависимости от температуры окружающей среды для бетонов классов В 15 – 22,5 с использованием цементов М400 и М500

Точную картину развития прочности бетонной конструкции можно получить, используя образцы, схватывание и твердение которых происходит в тех же условиях, что и основного элемента.