Кривая развития показывает зависимость процесса развития от температуры окружающей среды:
Процесс и стадии набора прочности бетона
Показатель прочности является фундаментальной характеристикой бетона как строительного материала. Развитие прочности с течением времени является одним из его свойств. Качество можно оценить только после полного схватывания, когда показатели бетона достигнут своего максимума.
После заливки бетонной смеси она подвергается физическим и химическим процессам, которые превращают ее в прочную основу для строительной конструкции. При взаимодействии воды и цемента раствор постепенно теряет подвижность и меняет свои свойства. Потребуется некоторое время, чтобы новая структура приобрела форму. В процессе созревания бетона раствор проходит две стадии: начальное схватывание и окончательное затвердевание. Эти фазы придают бетону прочностные характеристики, соответствующие определенному классу и марке бетона.
Фаза схватывания
Бетонная смесь остается подвижной во время транспортировки благодаря непрерывному перемешиванию и тиксотропности смесителя. Прекращение механического воздействия на раствор после его укладки увеличивает его вязкость, и раствор начинает схватываться. Все обнаруженные дефекты должны быть устранены в начале первой стадии твердения, которая начинается сразу после укладки бетонной смеси и длится недолго.
Время схватывания зависит от температуры воздуха. Постоянная температура +20°C считается идеальным условием для первой стадии схватывания раствора, позволяя ему схватиться в течение 3 часов. При изменении этих условий время схватывания может сократиться или увеличиться. Эта стадия длится дольше всего при температуре окружающей среды, близкой к 0 градусов Цельсия.
Стадия затвердевания
После окончательного схватывания раствора начинается этап твердения. На начальной стадии заполнитель, связанный кристаллизованными частицами цемента, не обеспечивает необходимой прочности. Однако с началом реакции гидратации твердение становится наиболее динамичным. Бетонное основание становится значительно прочнее в течение 7 дней. За это короткое время бетон набирает 70 процентов своей прочности. После этого процесс замедляется, и еще 25 процентов прочности достигается через три недели. Полное затвердевание происходит через несколько лет.
Сколько времени требуется для затвердевания бетона?
Если марка бетона определяется через 28 дней после заливки, то это ответ на вопрос, который задают многие люди о том, сколько времени требуется бетону для достижения полной твердости. Однако не стоит забывать о некоторых особенностях набора прочности бетона в зависимости от температуры:
- При низких температурах показатели прочности увеличиваются медленнее;
- В нулевой точке он совсем не твердеет, так как гидратация цемента из-за замерзшей воды становится невозможной; потепление усиливает твердение;
- Влажная среда способствует укреплению бетонного основания;
- При низкой влажности твердение замедляется и даже может прекратиться из-за недостатка воды, необходимой для гидратации вяжущего.
Из данных, приведенных в таблице, видно, что время твердения бетонного основания зависит от марки и температурных условий.
Следует помнить, что скорость твердения раствора не является постоянной. На графике хорошо видно, что скорость увеличивается в течение первых пяти дней, а затем начинает постепенно снижаться. Интервал времени, в течение которого происходит ускоренное твердение раствора, принято называть периодом твердения. В этот период важно обеспечить залитому раствору необходимые условия температуры и влажности.
Хотя график набора прочности бетона составляет один месяц, процесс продолжается и после этого срока (СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции). Для полного затвердевания конструкции могут потребоваться годы.
Укрепляющие добавки для бетона
Когда работы ведутся в условиях чрезмерной жары или холода, необходимо использовать упрочняющие бетон добавки для увеличения или уменьшения скорости схватывания, повышения пластичности и других свойств. Для сохранения качества бетона в зимний период необходимо поддерживать оптимальный температурно-влажностный режим с помощью электрообогрева, парообогрева и теплового обогрева.
- Противоморозные добавки – понижают температуру замерзания, повышают схватываемость, не вызывают коррозии арматуры, безопасны для человека, применяются в количестве 1-2% в зависимости от температуры воздуха;
- сульфаты – ускоряют твердение бетона за счет активного выделения тепла, ингредиенты равномерно распределяются при смешивании;
- ускорители твердения бетона – способствуют лучшему растворению силикатных компонентов цемента, которые образуют соли во время гидратации, снижая температуру замерзания воды.
Противоморозные добавки
Эти добавки увеличивают жидкую фазу, во время которой происходит гидратация и созревание материала. Если вода в порах замерзнет, химические реакции между цементом и водой не будут протекать должным образом, и после оттаивания компоненты будут крошиться, а не соединяться в камень. Обратите внимание, что бетон с противоморозными добавками твердеет медленнее, чем бетон в нормальных условиях. Прочность до замерзания составляет 30% от заявленной прочности, а остальные 70% – после оттаивания.
Выбор и количество противоморозных добавок зависит от типа конструкции, степени армирования, агрессивности окружающей среды, наличия блуждающих токов, температуры воздуха, так как некоторые виды приводят к коррозии металлических компонентов, снижению прочности сцепления бетона с арматурой, появлению эффлоресценции на поверхности.
Модификаторы
Модификаторы используются, когда необходимо повысить прочность на 1-2 градуса, долговечность, устойчивость к низким или высоким температурам, химическим веществам. Они уменьшают проницаемость бетона и улучшают подвижность раствора на стадии заливки. Они позволяют ему равномерно схватываться, проникая во все трещины и полости. Модификаторы используются для разных видов строительства – одни для колодцев и бассейнов, другие для фасадов и стяжек пола.
Методы проверки прочности бетона
Разрушающий. Прочность бетона на сжатие проверяется на образцах для испытаний или на образцах из затвердевшего бетонного монолита. Образцы для испытаний устанавливаются в тех же условиях, что и реальная конструкция. Эти методы являются наиболее точными.
Неразрушающие косвенные методы. Используя ультразвуковые измерительные приборы, методы отражения и ударного импульса, можно косвенно оценить прочность бетона и затем произвести более точные расчеты. Точность этих методов составляет до 50%, и они используются в сочетании с линейными методами.
Неразрушающие прямые методы. К ним относятся два метода. Первый включает в себя отрыв металлического анкера, вмонтированного в бетон, и измерение нагрузки с помощью измерителя прочности. Второй метод предполагает измерение силы, необходимой для отрыва сегмента бетонной конструкции.
Контроль развития прочности бетона
Для измерения свойств бетонной смеси используются различные измерительные приборы. Они позволяют определить, как фундамент впоследствии будет выдерживать нагрузки. Расчеты определяют максимально допустимые нагрузки, которые материал сможет выдержать без ущерба для своей структуры.
Существует 2 метода контроля качества:
- Разрушающий метод.
- Неразрушающий метод.
Первый включает в себя испытание готового фундамента.
Второй предполагает создание нескольких кубов, которые отверждаются вместе с монолитом. Затем кубы испытываются с помощью гидравлического пресса.
Для оценки долговечности используется специальное оборудование:
- электронное (например, Onyx);
- ультразвуковые. Они основаны на принципе прохождения ультразвуковых волн через твердые предметы. Если в теле бетона нет пузырьков воздуха, то волны будут проходить с одинаковой скоростью. Однако если интенсивность уменьшается, это означает, что в конструкции фундамента есть пустоты;
- механические ударные устройства. Например: молоток Кашкарова.
Сколько весит бетонный блок?
Методы ускорения твердения бетона
Иногда возникает необходимость ускорить твердение фундамента. Например, в зимний период или в связи с требованиями технологии строительства. Существует 2 способа ускорить процесс затвердевания:
- Подогрев смеси с помощью нагревательных горелок, других нагревательных элементов, установленных в общем теле фундамента. Повышение температуры на 10°C ускоряет процесс твердения в 2-4 раза. Обратите внимание, что конечная температура не должна превышать +90°C. Недостатками этого метода являются высокие затраты на электроэнергию и соответственно высокие затраты на материалы.
- Использование химических пластификаторов. Эти вещества способствуют ускорению схватывания смеси, ее затвердеванию. Также распространены комплексные добавки в фундамент. Они гораздо более эффективны, чем одиночные добавки.
На графике показано время твердения бетона в днях с добавками и без них. Вы можете прочитать больше о твердении бетона.
График набора прочности
Прочность бетона измерялась через разные промежутки времени при разных температурах, и на основе этого построен график, приведенный ниже:
С его помощью можно увидеть, какой будет прочность в любой момент времени от начала заливки при выбранной температуре. Наилучшей температурой считается 18-22 градуса. Поэтому фундамент лучше заливать летом. Заливка зимой потребует дополнительного оборудования, обогревателей и гидроизоляции. Это означает, что она будет стоить намного дороже – и сохнуть будет намного дольше.
Как долго сохнет бетон в опалубке?
Опалубка – это конструкция из дерева или другого материала, которая придает форму бетону во время схватывания. Опалубка для фундамента выглядит следующим образом:
Раствор готовится после подготовки опалубки. Если она правильно смонтирована, ее последующий демонтаж не вызовет затруднений.
Чтобы облегчить демонтаж деревянного каркаса, его пропитывают специальным составом или покрывают гидроизоляцией. Это также уменьшает потерю влаги во время застывания бетона в опалубке.
Дешевый способ – целлофан или металлолом.
Существует такое понятие, как прочность распалубки – по достижении этого показателя распалубку можно снять и приложить некоторую (неполную) нагрузку. На фундамент ничего нельзя класть – прочность в этот момент составляет только 70% от проектной. Примерный период времени составляет 7-10 дней. При использовании ускоряющих добавок опалубку можно снять через несколько дней.
Если есть возможность, лучше оставить опалубку на месте дольше, чтобы сохранить влагу.
Температурные условия
Определение прочности бетона в зависимости от температуры окружающей среды – животрепещущий вопрос для большинства людей, которые сами занимаются фундаментом. Следует помнить одно важное правило: чем холоднее на улице или в помещении, тем дольше время твердения.
Скорость твердения бетона в зависимости от температуры
При температурах ниже 0°C укрепление основания приостанавливается, и, следовательно, время твердения увеличивается на неопределенный срок. Иногда для достижения прочностных характеристик, указанных производителем, требуется несколько лет. Это происходит, когда процесс происходит в северных регионах. Причиной этого является замерзание воды в цементной пасте. А поскольку гидратация, необходимая для процесса, обеспечивается влагой, твердение, так сказать, "замораживается".
Но как только начинает теплеть и температура поднимается выше нуля, твердение продолжается. И так далее. Вот как выглядит развитие прочности бетона в зависимости от температуры.
Теплые погодные условия "активизируют" и ускоряют процесс затвердевания цементной основы. Скорость твердения бетона в зависимости от температуры прямо пропорциональна повышению температуры окружающей среды. Например, при температуре 40°C значения, указанные производителем, достигаются через 7-8 дней. По этой причине многие опытные специалисты рекомендуют заливать бетонный фундамент на садовом участке в жаркую погоду, так как на организацию всего строительного процесса требуется гораздо меньше времени, чем при заливке фундамента в прохладную погоду.
Время
Определение оптимальной, можно даже сказать безопасной, даты начала строительных работ часто основывается на таблице твердения. По ней легко определить, сколько времени потребуется для затвердевания фундамента из определенного вида цемента. Именно поэтому опытные профессионалы всегда пользуются такими информационными таблицами.
Марка цемента
Среднесуточная температура цементного фундамента, °C
Время твердения в днях