Как ускорить затвердевание цемента

Как сделать пластификатор для бетона своими руками- Инструкция +Видео

В составе бетонной смеси цементный камень – продукт реакций гидратации, происходящих при смешивании цемента с водой.

Цемент – основной компонент смеси; от его марки и соотношения с водой зависит прочность готового бетона и скорость его отвердевания.

Водоцементное отношение (В/Ц) – это отношение количества воды затворения к количеству цемента. Оно обычно составляет 0,3-05 и выше.

В состав цемента входят такие соединения, как кальциевые силикаты, алюминаты и алюмоферриты. При смешивании этих соединений с водой начинаются химические реакции, сопровождающиеся выделением тепла (благодаря чему увеличивается скорость протекания реакций гидратации).

Чем быстрее водный раствор насыщается, тем лучше и быстрее происходит кристаллизация, то есть схватывание цемента. Вот почему бетоны с пониженным содержанием воды схватываются быстрее.

Процесс твердения бетона состоит из двух фаз:

• схватывание,
• отвердевание.

Схватывание бетона в условиях оптимальной температуры и влажности окружающей среды начинается через 2 часа и протекает довольно быстро, в течение часа. В этой фазе на бетон можно воздействовать, он остается подвижным.

После окончания первой фазы начинается отвердевание. В оптимальных условиях распалубочная прочность достигается на 7-10-е сутки, расчетная – по истечении 28 дней, затем набор прочности продолжается еще несколько месяцев, но с очень низкой скоростью.

Обычные тяжёлые бетоны

Примечание. Согласно ГОСТ 18105-86 (Правила контроля прочности) марочная прочность бетона достигается через 28 суток после его укладки на место использования. Но нынешние темпы строительства, а также различные форс-мажорные обстоятельства, о которых упоминалось во вступлении, требуют использовать различные способы ускорения твердения бетона.

Качество продукции от этого никак не ухудшается, зато сокращается время производства, а вместе с ним и его стоимость, что тоже очень важно.

Что это такое

• В заводских условиях производство железобетона особенно остро нуждается в быстром наборе прочности по ряду причин. Прежде всего, это возможность быстрее оборачивать формы, следовательно, эффективнее использовать оборудование, что ведёт к повышению производительности в целом. Подобная интенсификация применяется с помощью ускорения гидратации и гидролиза клинкерных материалов.
• Как правило, в таких случаях содержание воды в цементном тесте достаточно низкое и здесь создаётся быстрое перенасыщение продуктами гидратации и гидролиза (цементных минералов) водной среды. Такое нарастание прочности наиболее эффективно в жёстких смесях с низким В/П, которые достаточно хорошо уплотнены, а все процессы совершаются в тонких плёнках теста.
• Цемент более мелкого помола здесь наиболее эффективен, ведь реакция его частиц на различные процессы значительно возрастает, особенно если совершается так называемое «мокрое домалывание» в вибрационных мельницах до 5000-5500 см 2 /г (удельная поверхность). В тех ситуациях, когда удельная поверхность больше указанных значений, то вместе с этим возрастают затраты не энерго- и водопотребление.
• Среди основных методов ускорения можно выделить три основных способа, которые используются в современном строительстве. Во-первых, это паровой прогрев бетона при атмосферном давлении, во-вторых, это паровой прогрев бетона в автоклаве при повышенном давлении и, в-третьих, это электрический прогрев бетона. Помимо методов существуют ещё различные химические компоненты, которые способствуют ускорению процесса.

Паровой прогрев при атмосферном давлении

Камера пропаривания универсальная КПУ-1М с пультом управления

Наиболее популярный ускоритель твердения для бетона на большинстве ЗЖБИ, это его тепловая обработка камерах пропаривания с помощью насыщенного пара. Весь процесс при этом можно разделить на четыре основных этапа, первым из которых можно назвать отформование ЖБ изделия (узнайте также что такое модуль упругости бетона).

Отформование или этап №1 происходит при температуре 18⁰C-22⁰C, где залитая конструкция выдерживается некоторое время (в зависимости от её размеров). Это приводит к тому, что раствор начинает схватываться, то есть, он приобретает начальную прочность.

После этого приступают к этапу №2, когда отформованную конструкцию начинают обдавать горячим паром и та прогревается от верхних слоёв — к средине, наполняясь водой. Такое насыщение происходит за счёт процесса конденсации — горячий пар, соприкасаясь более холодными стенками ЖБИ, проникает в его поры. Благодаря повышению температуры увеличивается скорость твердения бетона.

Именно на этом этапе происходят самые значительные деструктивные процессы из-за теплового расширения компонентов от нагрева конструкции. Так как плита нагревается неравномерно (сверху — быстрее, изнутри — медленнее) и водяные пары создают определённое давление, то это тоже усиливает деструкцию. Наиболее эффективно такой процесс развивается, когда температура превышает 50⁰C — увеличивается объёмный коэффициент расширения воды и воздуха.

Выдержка ЖБИ до пропаривания

Когда всё ЖБ изделие достигает равномерного прогрева во всех своих слоях, деструктивные процессы завершаются, тогда начинается интенсивный рост прочности, что можно назвать этапом №3.

Далее следует этап №4, когда начинается охлаждение бетона после изотермического охлаждения. Получается, что вся конструкция как бы сжимается, и при этом сокращаются её поры, выдавливая тем самым влагу на поверхность, где та и высыхает достаточно быстро. Но этот процесс должен быть строго контролируем, так как при резком охлаждении могут образовываться трещины в конструкции, особенно это касается невысоких марок бетонов.

В связи с этой опасностью температуру в камере понижают достаточно медленно, в зависимости от величины конструкции — чем больше её объём — тем выше опасность растрескивания.

Поэтому инструкция предусматривает более мелких изделий понижение температуры не быстрее, чем на 30⁰C-40⁰C в час, а для более крупных — на 20⁰C-30⁰C в час. Также уделяется внимание и изъятию плиты из камеры — разница в температуре внутри камеры и снаружи не должна превышать 40⁰C.

Примечание. Примечательно, что такой метод можно сделать более эффективным, используя различные ускорители схватывания и твердения бетона (химические добавки), которые понижают деструктивные изменения. Это не только повышает качество, но и сокращает весь рабочий процесс.

Автоклавный метод

При прогреве паром бетонных изделий при температуре от 160⁰C до 180⁰C под давлением от 8 до 12 атмосфер конструкция продолжает сохранять воду в порах в капельножидком состоянии. Каких-либо существенных различий в процессе отвердения цемента между автоклавным методом и атмосферным давлением не существует.

Хотя здесь после четырёх-шести часов интенсивного прогрева прочность изделия может даже превысить марочную, что приводит к большей закристаллизованности цементного камня и, как следствие, его твердение после этого происходит медленнее, нежели после горячей обработки при атмосферном давлении.

Зато при автоклавной обработке существует одна значительная отличительная особенность — зёрна заполнителей из кислых горных пород взаимодействуют с гидролитической известью портландцемента (при температуре выше 100⁰C). Благодаря этому улучшаются технические свойства и структура бетонного изделия.

Но в связи с неким дефицитом такого оборудования и сложностью производственных технологий возрастает цена таких процессов — в связи с этим для обычных бетонов такой метод не получил широкого применения и чаще используется для изготовления ячеистых бетонов.

Электропрогрев

Использование провода ПНСВ для прогрева

Такой способ прогрева достаточно прост и используется в большей степени в зимних условиях на строительных площадках при температуре ниже -5⁰C — это использование ПНСВ (Провод Нагревательный Стальной Виниловая оболочка) и понижающего трансформатора. Его простота подтверждается также и тем, что этот же метод без особого труда и умственных затрат можно осуществить дома своими руками, используя в качестве понижающего трансформатора сварочный аппарат.

Принцип укладки петель ПНСВ

До того, как начнётся заливка посреди арматурного каркаса, укладываются петли из ПНСВ, которые впоследствии будут нагреваться от понижающего трансформатора. Примечательно, что при использовании агрегата мощностью всего 80kW можно за один раз прогреть 90м 3 бетона — это достаточно небольшие затраты, которые обеспечивают низкую себестоимость продукции. К недостаткам прогрева бетона сварочным аппаратом можно отнести неудобства прокладки самого кабеля, который необходимо закрепить к каркасу таким образом, чтобы не перетереть изоляцию — в противном случае возникнет короткое замыкание через землю и петля выйдет из строя.

Принцип прогрева опалубки электродами по своей сути ничем не отличается от метода с использованием ПНСВ, только здесь в качестве нагревательный элементов выступает арматура или толстая катанка (8-10 мм).

Разница в том, что петли из ПНСВ удобно укладывать в плиту или плитный фундамент, а вот электроды больше подходят для вертикальных конструкций, то есть, для вертикальной опалубки. И ещё разница заключается в том, что электроды обычно втыкают сразу после заливки, а не до неё.

Расстояние между электродами соблюдается порядка 60-100 см, но это зависит от температуры на улице — чем она ниже, тем чаще вставляют арматуру, чтобы увеличить интенсивность нагрева.

Также здесь греется не сам электрод, как в случае с ПНСВ, а вода между арматурами (кому знаком принцип кипятильника из двух лезвий, тому объяснять не надо). Примечательно, что при прогреве колонны достаточно всего одной арматуры, которая послужит фазой, а землёй будет металлический каркас сооружения.

Примечание. Недостатком электродного прогрева являются большие энергозатраты. Один электрод будет потреблять порядка 45-50А.

Греющая опалубка. Фото

В данном случае нагревательные элементы монтируются непосредственно в щиты опалубки, и их всегда можно заменить, если они придут в негодность. Преимущества такого обогрева состоит в его рентабельности — опалубку можно применять практически для любой высоты зданий и использовать даже при 25-градусном морозе. Но в то же время, её невозможно использовать для нестандартных конструкций, и её стоимость достаточно высока.

Некоторые химические ускорители

Пояснение. Для начала следует пояснить, что между ускорителем твердения и схватывания есть разница. Так, на схватывание препарат срабатывает в первые часы и делает более интенсивным набор пластической прочности или формования после затворения цемента водой. А вот на затвердение химикат работает не только часами, но сутками, делая наиболее быстрым набор прочности за период своего воздействия.

Ускоритель-пластификатор «Форт УП-2»

«Форт УП-2» это комплексная добавка, которую часто используют для очень широкого спектра бетонов и железобетонов различных марок. Наибольший эффект ускоритель твердения для пенобетона и бетона показывает, когда его применяют для ускорения твердения в строительстве монолитных конструкций, а также формовочных изделий — данный модификатор обычно используется для беспропарочного производства ЖБИ при температуре воздуха в помещении от 10⁰C и выше.

Количественная масса «Форт УП-2″составляет всего 0,5%-0,7% от общей массы используемого цемента и за одни сутки обеспечивает 70% набора прочности и это при полном отказе от ТВО.

Асилин-12 это ускорение твердения бетона жидкого типа, который используется как при низких, так и при высоких температурах и практически безопасен для человеческого организма. Чаще всего такой модификатор применяют, когда температура окружающей среды ниже 10⁰C и выше 25⁰C, чем увеличивают весь цикл работ примерно в 1,5-2 раза.

По сравнению с порошкообразными составами Асилин-12 имеет несомненное преимущество, так как при замешивании он распределяется в растворе равномерно, чем значительно улучшает качество производства.

Условия для качественного затвердевания

Такими условиями являются:

Эти условия получается соблюсти не в каждом случае, поэтому выход из положения – увлажненный песок, опилки или специальные камеры. Твердение бетона происходит быстрее и качественнее, если он находится во влажной среде. Не рекомендуется оставлять смесь на открытом воздухе, так как из нее испарится вся влага, и прочность бетона будет минимальной.

На графике показано соотношение времени и температур.

Как преждевременное высыхание может отразиться на качестве бетона? Все дело в том, что сердцевины зерен цемента не могут за короткий промежуток времени вступить в реакцию с водой. Многие работы приходиться проводить на улице, под открытым небом. Здесь нужно применять битумную эмульсию и полиэтиленовые пленки, которые препятствуют испарению жидкости.

Прочность бетонной смеси напрямую зависит от температурного режима, в котором происходит затвердевание. Если температура падает ниже 18°C — бетон твердеет медленно. Положительная температура более 18°C и высокий процент влажности способны обеспечить ускоренное затвердевание. Если процесс будет проходить в нормальных условиях, то смесь наберет 60-75% от полной прочности уже в течении 10-15 дней.

Таблица демонстрирует, как скорость твердения зависит от температурных показателей.

Объём бетонной смеси будет меняться через каждый промежуток набора прочности. Смесь будет давать усадку. При недостатке воды на поверхности бетона могут появляться трещины из за того, что усадка во внутренних зонах проходит медленнее, чем внутри твердеющей смеси.

Ускорение схватывания и набора прочности

В зависимости от марки, бетону достаточно 20–30 часов чтобы окончательно принять форму, после чего его можно обильно поливать водой, чтобы сделать процесс набора прочности более интенсивным. Высокая температура также способствует ускоренному твердению, но только при условии, что нагрев будет однородным по всей толщине отливаемого изделия. Так, на заводах ЖБИ твердение ускоряют, обдавая изделие паром при температуре 70–80 °С, но нужно помнить, что нагрев свыше 90 °С для твердеющего бетона губителен.

Обеспечить максимальную скорость набора прочности можно правильным водоцементным отношением приготовленной смеси, установленным ГОСТ 30515 2013. Также ускорить процесс можно внесением различных добавок: хлорида кальция, сульфата и хлорида натрия, углекислого натрия (соды). Но нужно помнить, что применение ускорителей схватывания ограничено их предельным содержанием, а также типом бетонной конструкции, маркой бетона и арматуры, типом используемого цемента. Больше ясности в этот вопрос может внести ГОСТ 30459–96.

В заключение следует отметить, что в гражданском строительстве необходимость ускорить твердение бетона возникает крайне редко. Бетон приобретает большую часть марочной прочности достаточно быстро, поэтому в случае заливки перекрытий или армированных поясов продолжать строительные операции можно уже спустя 7–10 дней после выполнения монолитных работ. Если же речь идёт о фундаменте, то ускорять твердение не имеет практически никакого смысла: основание здания должно пройти усадку в течение года чтобы опорный слой грунта успел стабилизироваться и возможный перекос мог быть устранён корректирующим слоем или в процессе возведения коробки.

Оптимальной для сушки раствора считается температура +20. +22°C. Чем она выше, тем быстрее смесь подвергается схватыванию и отвердеванию. Если градусник термометра показывает 0°C или ниже, гидратация останавливается. В такой ситуации строителям приходится использовать искусственные способы застывания, например, добавлять хлорид калия или включать тепловые пушки. При сильной жаре необходимо повышать влажность бетона, иначе произойдет быстрое испарение влаги из смеси и, как следствие, не начнется химическая реакция.

Чтобы разобраться, сколько сохнет бетонная стяжка на улице при разных температурах, ознакомьтесь с таблицей.

Ускоритель твердения бетона

Эту добавку рекомендуют купить при возведении монолитных и сборных конструкций из тяжелых, мелкозернистых и легких марок, заполнении стыков и замесе кладочных растворов, включая используемые в зимнее время. Хорошо сказывается на усадочных процессах, снижает водоотделение и улучшает обрабатываемость. В сравнении с порошкообразными разновидностями лучше распределяется по всему объему смеси.

Рекомендуют купить при самостоятельном или промышленном изготовлении строительных блоков из пенобетона или замесе растворов для заполнения пустот. Жидкий ускоритель схватывания и твердения с антифризом, позволяющий достичь прочности в пределах 5 МПа в течение минимального времени.

Обеспечивает противоморозный эффект лучше вариантов из двух целевых добавок и снижает риски воздействия отрицательной температуры к минимуму.

С учетом зарубежного изготовления его цена превосходит российские аналоги, оптовые партии обходятся дешевле. Использование таких веществ позволяет сократить затраты при бетонировании, они имеют более доступную цену, чем комплексные варианты.

Любое строительство должно осуществляться в определённые сроки, которые закладываются ещё в проекте, но иной раз возникают определённые форс-мажорные обстоятельства, в связи с чем может возникнуть вопрос, как ускорить твердение бетона, как основного связующего компонента.

Нужна консультация?

В любом случае, закономерно: чем больше температура воздуха (до +20 °C), тем интенсивнее твердеет бетон, чем выше уровень влажности воздуха в замкнутом помещении, тем хуже идет процесс. Чем быстрее проходит процесс затвердевания бетона, тем короче сроки строительства.

Оптимальным уровнем относительной влажности для сушки бетона считается 40-50% RH, а максимально допустимая влажность — 75% RH. Но не стоит сушить пол или конструкции при влаге 75%, ведь нужно понимать, что и сам бетон выделяет в воздух большое количество воды, поэтому в итоге можно получить и все 100% RH, если не выводить воду.

Как быстрее сушить бетон, и какие способы применяют

В современном строительстве для заливки фундаментов, стяжек и монтажа каркасных конструкций в холодное время используют несколько способов нагрева слоя бетона. Изнутри или снаружи осушают материал при помощи электродных сеток или стержней, ИК обогревателями, тепловыми матами, с помощью тепловых пушек, греющими кабелями, вертикальными электродами и другими методами. Это все энергоемкие и затратные технологии, некоторые из них применяются для работ зимой на открытом воздухе.

Рассмотрим сушку зданий после строительства. По проведенным исследованиям доказано, что сдача в эксплуатацию здания после качественной просушки снижает затраты на отопление в первые три года введения в эксплуатацию в2-3 раза! А это говорит о качестве выполненных работ. Одним из способов повысить температуру внутри помещения для ускорения процессов отвердевания бетонных конструкций и сушки покрытий является изоляция объекта от внешнего холодного воздуха и нагрев внутреннего воздуха нагревателями – тепловыми пушками или прочими нагревательными приборами.

Недостаток тепловых пушек – акцентированный локальный нагрев. Перегрев поверхностного слоя бетонных изделий может привести к растрескиванию поверхности, или закупориванию верхнего слоя, что не допустимо. При этом встает задача воздухообмена для поддержания оптимального уровня влажности – до 40-50%. Необходима вентиляция помещения, чтобы все внутреннее тепло уходило в трубу, не говоря о лишних энергозатратах.

Современный подход: как ускорить сушку бетона

Затратные и энергоемкие способы уходят от использования. Все чаще для осушки зданий и изделий из бетона применяют мощные и производительные осушители воздуха. Так, применение для сушки зданий конденсационных осушителей обеспечивает снижение энергозатрат до 80%! Единственное условие: осушение будет эффективным, если помещения замкнутые.

Почему осушителями воздуха бетон сушиться лучше всего:

• Процесс осушения контролируется по температуре и установленному уровню относительной влажности.
• Нет риска пересушивания или деформации поверхностей или конструкции.
• Электроэнергия, подводимая к компрессору и двигателю, преобразуется в тепло для нагрева воздуха в помещении.
• Осушение непрерывное и плавное, с постепенным снижением уровня влажности.

Какие условия для применения различных типов осушителей воздуха

На диаграмме, предлагаемой производителями осушителей воздуха, показано, какой вид осушителей предпочтителен для применения в строительстве при различных условиях влажности и температуры.

Теперь можно сделать правильный выбор, если стоит задача подобрать осушитель для бетонного пола или стяжки, и знать в каких условиях будут производиться работы.

Приведем модели надежных и безотказных мобильных осушителей воздуха, которые подходят для сушки бетона.

1. Мобильные осушители TROTEC TTK 165 ECO (52 л/сут) и TROTEC TTK 655 S (150 л/сут) – профессиональные и незаменимые помощники на стройплощадке для постоянного и длительного использования.

2. Адсорбционные осушители TROTEC серии TTR 400 D (38,4 л/сут) и TTR 500 (52,8 л/сут) с подмесом подогретого воздуха, способны эффективно работать даже при низких температурах. Для небольших помещений отлично прослужит модель Trotec TTR 200 (8,4 л/сут) из этой же серии.

3. Отличные показатели по влагоудалению показывают и мобильные осушители Celsius MDH50 (50 л/сут.) и Celsius MDH120 (120 л/сут.) с рабочими температурами 0 — +35°C.

Как убрать влагу из бетонного пола: основы расчета

Немножко теории. Существуют нормы влагосодержания в отдельных строительных материалах элементов конструкций зданий.

Используя эти нормы можно вычислить, какое количество влаги содержится в бетонном полу, или перегородках. Определить, как удалить влагу из бетонной плиты известной площади и толщины, теперь очень просто: мы знаем производительность одного осушителя – например, Celsius MDH 90 удаляет до 90 л конденсата в сутки, и теперь можем рассчитать, сколько дней потребуется для удаления полученного количества влаги из бетона, т. е. получим сроки осушения. Осушитель воздуха работает намного эффективнее, чем проходит стандартная просушка бетона, которая может занимать месяц или даже больше. Вся влага, удаляемая из объема воздуха, отводится конденсатным насосом в дренажную систему (канализацию).

Как сушить бетонную стяжку или перекрытия с применением осушителя воздуха? Так же, как в описанном выше случае с бетонными плитами. НО! Есть некоторые моменты, о которых не стоит забывать при расчетах или подборе осушителя воздуха. Летом в теплом воздухе гораздо больше влаги, чем в морозном воздухе зимой. При подаче наружного теплого воздуха в помещение, уровень влажности у него выше. И производительность осушения тоже выше при более высокой температуре.

Такие зависимости показывают, что для определенных погодных условий производительность осушения различная. Данные производительности при разных значениях влажности и температуры указываются в Паспорте устройства.

Как сушить бетонные блоки

В технологических процессах по производству бетонных блоков также полезно использовать осушители воздуха. Они равномерно, гораздо производительнее и с меньшими энергозатратами удаляют влагу из блоков, не требуют высоких температур для нагрева и безопаснее в эксплуатации. Главное, сроки сушки намного короче.

Теперь гораздо легче выяснить, как сушить бетонные изделия в более сжатые сроки, ведь осушители воздуха могут устанавливаться внутри или снаружи помещения, передвигаться с места на место, и процесс можно автоматизировать. Осушитель сам будет контролировать нужный уровень влажности, оптимальный для плавного процесса сушки.

Как высушить бетонный пол после наводнения или утечки воды

В таких случаях, прежде всего, необходимо локализовать место затопления, перекрыть поступление воды, предотвратить снижение температуры воздуха в помещении для большей производительности осушения, и установить мощный осушитель. Также следует организовать непрерывный отвод конденсата в дренаж.

Подскажем. Осушитель воздуха может работать эффективнее, если включить дополнительный тепловентилятор. Перемешивание воздуха более и менее влажных слоев с подогревом воздуха намного увеличивают продуктивность осушения. Сроки сушки сокращаются почти наполовину! Но при использовании адсорбционных осушителей это не нужно, так как такой тип оборудования самостоятельно повышает температуру в помещении.

Пример мощного осушителя для экстремальных условий работы — Trotec TTK 800 (150 л/сут).

Чтобы не ошибиться с выбором модели, узнайте больше информации об этих и других моделях осушителей в специализированном интернет-магазине осушителей. Выбирайте постоянного помощника для работы, или берите агрегат в аренду! Наши специалисты ответят на все вопросы и помогут решить Ваши проблемы.