0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как быстро цемент набирает прочность

Прочность бетона считается его основным свойством и отражает качество монолитной конструкции, так как напрямую связана со структурой бетонного камня. Твердение бетона – сложный физико-химический процесс, при котором взаимодействуют цемент и вода. В результате гидратации цемента образуются новые соединения, и формируется бетонный камень.

При твердении бетон набирает прочность, но происходит это не одномоментно, а в течение длительного периода времени. Набор прочности бетона происходит постепенно – в течение многих месяцев.

Набор прочности условно делят на два этапа:

1. Стадия первая — схватывание бетона

Схватывание происходит в первые сутки с момента приготовления бетонной смеси. Время схватывания бетонной смеси напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. При температуре 20 °С процесс схватывания занимает всего 1 час: цемент начинает схватываться примерно через 2 часа с момента затворения цементного раствора, а окончание схватывания происходит примерно через 3 часа. С понижением температуры начало этой стадии отодвигается, а длительность значительно увеличивается. Так, при температуре воздуха около 0 °С период схватывания бетона начинается через 6-10 часов после затворения бетонной смеси и растягивается до 15-20 часов. При повышенных температурах период схватывания бетонной смеси сокращается и может достигать 10-20 минут.

В течение периода схватывания бетонная смесь остается подвижной и на неё можно воздействовать. Благодаря механизму тиксотропии (уменьшение вязкости субстанции при механическом воздействии) при перемешивании несхватившегося до конца бетона, он остается в стадии схватывания, а не переходит в стадию твердения. Именно это свойство бетонной смеси используют при её доставке на бетоносмесителях: смесь постоянно перемешивается в миксере, чтобы сохранить её основные свойства. Во вращающемся миксере автобетоновоза бетон не твердеет в течение длительного времени, но при этом с ним происходят необратимые последствия (говорят бетон «сваривается»), что в дальнейшем значительно снижает его качества. Особенно быстро бетонная смесь сваривается летом.

2. Стадия вторая — твердение бетона

Твердение бетона наступает сразу после схватывания цемента. Процесс твердения и набор прочности продолжается в течение нескольких лет. При этом марка бетона определяется в возрасте 28 суток. Процесс набора прочности и график набора прочности описаны ниже.

Процесс набора

Физико-химические реакции гидратации создают новые монолитные соединения, которые придают материалу свойства искусственного камня. Новое качество формируется в течение многих суток (окончательно примерно через полгода) и в идеале прочностные свойства бетонной конструкции должны соответствовать бетону определенного класса и марки. По времени процесс вызревания камня имеет две последовательные стадии: начальная — схватывание, и завершающая — твердение. По его завершении бетон может нагружаться.

Схватывание

Бетоном пользуются не сразу после затвердения, так как может потребоваться некоторое количество времени, чтобы довезти материал до объекта. Смесь должна оставаться подвижной, чему способствует механическое перемешивание раствора в миксере автосмесителя. Тиксотропия позволяет сохранить основные свойства смеси до ее заливки, откладывая старт начальной стадии созревания. Однако следует знать, что если время затянуть или температура поднимется, развивается необратимый процесс «сваривания» раствора, в результате которого занизятся его характеристики.

Читать еще:  Цементный герметик для бассейнов

Длительность схватывания находится в зависимости от температуры воздуха — от 20 мин. до 20 часов. Наибольшая продолжительность данного процесса зимой при температурных значениях около 0 град. Заливка фундамента в этот период будет сопровождаться удлинением интервала начала схватывания от 6 до 10 часов, а сама стадия растянется на 15 – 20 ч.

Оптимально заливать бетон в форму при 20 градусах. Тогда при условии, что раствор затворен за час до заливки, схватывание начнется через один час и завершится через 60 мин. Жаркая погода способствует практически моментальному схватыванию раствора за 10 – 20 мин.

Твердение

Оптимальное течение гидратации при твердении раствора: температурный коридор от 18 до 20 град., влажность близкая к 100%. Отклонения от данных параметров в значительной степени изменяют скорость твердения камня. Полное вызревание бетона длиться несколько лет.

Вместе с тем на этой стадии скорость твердения закономерно изменяется со временем. К примеру, для бетона М300 к концу 3-го дня она достигает 50%, на 14–й день составляет до 90%, а на 28 день — 100%. Далее через три месяца прочность повышается еще на 20%, а через 3 года может стать на 100% больше, чем была к концу 28 суток после затворения.

Сезонная специфика

Твердение смесей на цементном вяжущем сопровождается двумя процессами — незначительным увеличением объёма и выделением тепла. Из-за этого протекание реакций отверждения может существенно отличаться в зависимости от внешних условий.

Сначала нужно разобраться с увеличением объёма. Этот процесс имеет определённую практическую пользу: способствует более лёгкому отделению опалубки и предварительно растягивает арматуру, увеличивая качество сцепления и позволяя стали воспринимать растягивающую нагрузку практически сразу после её возникновения, минуя стадию упругой деформации. Негативные последствия от расширения возникают в ситуациях, когда бетон стеснён формой, например при заливке бетонных стяжек, шпонок в сборно-монолитных конструкциях и производстве изделий в жёсткой несъёмной опалубке. В подобных случаях обязательно требуется устройство сжимаемой оболочки, компенсирующей линейное расширение.

Выделение тепла может иметь как положительный, так и отрицательный эффект. Для начала нужно понимать, что нагрев твердеющей бетонной массы наиболее ярко выражен в первые 50 часов после приготовления смеси. Интенсивность нагрева возрастает соразмерно габаритам изделия, ведь из толщи бетона сложнее отводить тепло. Также нужно учесть, что бетон с высоким содержанием цемента будет нагреваться сильнее низкомарочного.

Читать еще:  Как очистить цемент от дерева

При низких температурах воздуха способность бетона нагреваться в процессе твердения позволяет относительно легко поддерживать нормальный температурный режим. При том, что в обычных условиях минимальная температурная отметка для проведения бетонных работ составляет +5 °С, заливать изделия в несъёмную опалубку из пенополистирола можно даже при морозе до -3 °С: собственное выделение тепла позволит поддерживать необходимую температуру. Даже обычные бетонные конструкции можно защищать утепляющими материалами для поддержания нужного температурного режима или обустраивать тепляки, в которых просто сохраняется плюсовая температура. Важно отметить, что после набора бетоном 50–60% прочности мороз не оказывает разрушительного воздействия по той причине, что большинство воды уже успело вступить в реакцию. Однако скорость твердения при этом падает практически до нуля, что нужно учитывать при определении сроков выдержки.

В жаркую погоду естественный нагрев бетонной смеси оказывает негативное влияние. Вода с поверхности испаряется слишком быстро, к тому же нагрев провоцирует линейное расширение, сопровождающееся раскрытием трещин, что в процессе твердения бетона недопустимо. Поэтому массивные изделия, находящиеся под открытым солнцем, нужно постоянно увлажнять и охлаждать проточной водой хотя бы в первые 7–10 суток после заливки. Остаток срока выдержки бетон может оставаться под укрытием из полиэтиленовой плёнки.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Повышение прочности бетона на сжатие коррелирует с увеличением вязкости смеси. Это означает, что с увеличением марки материала время схватывания и твердения сокращается.

Продолжительность реакций для бетона разных марок

Марка материалаВремя схватывания, часовВремя твердения, суток
М1003-3,5До 30
М2002-2,514-25
М3001,5-27-14
М4001-24-7
М500Специальные добавки

Существует два типа добавок, регулирующих процесс твердения раствора:

  1. Ускоряющие. Реагенты этого типа сокращают время до начала схватывания на 30-40%, ускоряют затвердевание и улучшают прочностные свойства материала. Они добавляются в смесь при промышленной штамповке бетонных изделий, заливке фундаментов, перекрытий и иных строительных конструкций при пониженных температурах. Наиболее дешевые ускоряющие добавки — это хлористый кальций и поташ (углекислый калий). В перечень востребованных строительных составов для ускорения отверждения входят: Релаксор, Аддимент В3, Форт-УП2, Поззолит-100, Конкрит-Ф и др.
  2. Замедляющие. Пластификаторы и замедлители схватывания положительно влияют на удобоукладываемость и подвижность раствора. Они применяются при доставке бетона в передвижных смесителях, задержках в строительстве и заливке конструкций при температуре выше +25…+30°С. Пластифицирующие свойства замедлителей позволяют отказаться от виброуплотнения при укладке бетона с малой подвижностью. Наиболее распространенными замедляющими добавками являются НТФ-кислота, цитрат и глюконат натрия, Линамикс, SikaPlast 520 N, Frem Linas 200 и др.

При заливке в условиях низких температур используются противоморозные реагенты. Они понижают температуру замерзания воды, препятствуя ее фазовым переходам при 0…+4°С.

В зависимости от вида и концентрации добавок они позволяют работать с бетонным раствором при температуре до -15…-25°С. К морозоустойчивым реагентам относятся нитрит натрия, нитрат-нитрит кальция, карбамид и др.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Бетонная смесь любого состава имеет свойство схватываться и получать необходимые прочностные характеристики при прохождении двух стадий. Соблюдение оптимального соотношения временных, температурных параметров и значений приведенной влажности имеет определяющее значение для получения монолитной конструкции с запланированными свойствами.

Стадийные характеристики процесса заключаются в:

  • схватывании бетонного состава. Время предварительного схватывания не велико и составляет ориентировочно 24 часа при средней температуре +20 Со. Начальные процессы схватывания происходят в течение первых двух часов по затворении смеси водой. Окончательное схватывание происходит, как правило, в течение 3–4 часов. Применение специализированных полимерных добавок позволяет, при определенных условиях, период начального схватывания смеси сократить до нескольких десятков минут, но целесообразность такого экстремального метода бывает оправданной по большей части при поточном производстве железобетонных элементов промышленных конструкций;
  • отвердевании бетона. Бетон набирает прочность, когда в его массе протекает процесс гидратации, иными словами – удаление воды из бетонной смеси. Часть воды при прохождении этого процесса удаляется при ее испарении, другая часть связывается на молекулярном уровне с составляющими смесь химическими соединениями. Гидратация может происходить при неукоснительном соблюдении температурно-влажностного режима отвердевания. Нарушение условий приводит к сбоям в прохождении физико-химических процессов гидратации и, соответственно, к ухудшению качества железобетонной конструкции.

Нормативные документы, регламентирующие набор прочности бетона

Основным документом, в котором прописаны правила контроля прочности бетона, определены его сроки и условия твердения, является ГОСТ 18105-2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности». Также бетонные работы регламентируются ГОСТ 26633-2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые».

В промышленном строительстве процесс набора прочности бетона может регулироваться локальными правовыми актами, к примеру, правилами производства работ.

Методы ускорения твердения бетона

Иногда необходимо ускорить процесс отвердения фундамента. Например, в зимнее время или по требованиям технологии строительства. Для ускорения процесса затвердевания применяют 2 способа:

  1. Прогревание смеси тепловыми пушками, другими нагревательными элементами, установленными в общем теле фундамента. Повышение температуры на 10° С ускоряет набор твердости в 2 — 4 раза. Следует помнить, что конечная температура не должна превышать отметку +90° С. Недостатки метода — высокие расходы электроэнергии и, соответственно, материальные затраты.
  2. Применение химических пластификаторов. Эти вещества способствуют ускорению схватывания смеси, ее затвердеванию. Также распространены комплексные добавки в фундамент. Они намного эффективней, чем одиночные.

График показывает срок твердения бетона в сутках с добавками и без.

vote
Article Rating
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x
Adblock
detector