Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Температура твердения бетона и способы контроля этого параметра

Температура бетонной смеси

Температура бетонной смеси – один из важных технологических показателей качества бетонной смеси. Наибольшее внимание температуре бетонной смеси необходимо уделять в холодное время года при пониженных положительных и отрицательных температурах воздуха, а также в теплое время года при повышенных положительных температурах.

В холодное время года при изготовлении бетонной смеси температура исходных компонентов и готовой бетонной смеси должна обеспечить качественное перемешивание. Необходимо учесть потерю температуры смеси при последующей транспортировке и формовании. Температура смеси после формовки должна быть такой, чтобы в условиях применяющегося режима твердения обеспечить прогрев бетона.

В теплое время года при повышенных положительных температурах необходимо не допустить быстрой потери подвижности бетонной смеси из-за перегрева.

Обратимся к нормативной документации.

В ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные технические условия» не указан рекомендуемый диапазон температур бетонной смеси при производстве. Температура бетонной смеси должна соответствовать значению, указанному в договоре на поставку (п. 5.1.8). Допустимое отклонение температуры бетонной смеси не должно превышать 3 °C (п.5.1.7). Более ранний вариант этого документа, ГОСТ 7473-85 (отменен) по приложению 4 (справочному) устанавливает продолжительность транспортирования бетонной смеси при температуре воздуха 20-30 °С, причем температура бетонной смеси принимается 18-20 °С. Эти же температуры принимаются и по редакции ГОСТ 7473-94 (приложение Е – рекомендуемое). В последней редакции ГОСТ 7473 этих данных не приводит. Очевидно, что температура бетонной смеси 18-20 °С принимается за базовую в теплое время года.

СН 386-74 «Типовые нормы расхода цемента для бетонов сборных бетонных и железобетонных изделий массового производства» (отменен) в п.2.13: «подвижность и жесткость бетонной смеси определяются по ГОСТ 10182-62 не позднее 30 мин с момента ее приготовления при температуре смеси в пределах 10-30 °C». При этом ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний» не устанавливает температуру бетонной смеси при испытаниях, единственно уточняя в п.3.6 «Температура бетонной смеси от момента отбора пробы до момента окончания испытания не должна изменяться более чем на 5 °C». Считается, что нормальные температурные условия твердения бетона от +15 до +25 °С (по п.2.14 СН 386-74). Отсюда и температура бетонной смеси после укладки должна быть близка к этим значениям.

По п.2.18 СНиП 5.01.23-83 «Типовые нормы расхода цемента при приготовлении бетонов сборных и монолитных бетонных и железобетонных изделий и конструкций» (отменен) температура бетонной смеси влияет на расход цемента. Нормальной считается температура до 25 °С, при более высоких температурах для расхода цемента вводится повышающий коэффициент: от 26 до 29 °С – 1,03; 30 и более – 1,06. Эти коэффициенты применяются и согласно п. 5.18 действующего СНиП 82-02-95 «Федеральные (типовые) элементные нормы расхода цемента при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций».

Температура бетонной смеси устанавливается нормативными документами:

  1. В холодное время года

По п.3.4.3 ГОСТ 26633-2012 — не менее 5 °C в момент поставки. В редакции ГОСТ 26633-2015 (вступает в силу с 01.09.16 г.) этого требования уже нет.

В СНиП I-В.3-62 «Бетоны на неорганических вяжущих и заполнителях» (отменен) указано: «Минимальная температура затворенных водой товарных бетонных смесей на месте выгрузки должна быть не ниже 5 °С». В заменяющих указанный СНиП документах подобного требования нет, по всей видимости, оно перенесено в п.5.11.16 СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87»: «Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания или термообработки: при методе термоса — не менее 5 °C, с противоморозными добавками – не менее чем на 5 °C выше температуры замерзания раствора затворения; при тепловой обработке – не ниже 0 °C». Указанный раздел СП входит в «Перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»
(утв. постановлением Правительства РФ от 26 декабря 2014 г. N 1521) и является обязательным к применению.

Температура бетонной смеси не менее 5 °С должна быть обеспечена уже после укладки, поэтому при отгрузке на бетонном заводе необходимо учесть длительность транспортировки, выгрузки и укладки бетонной смеси. Определения термина «раствор затворения» в нормативной документации нет. По всей видимости, под ним понимается смесь воды затворения и вводимых химических добавок. Методика определения температуры замерзания раствора затворения не указана. Сама формулировка «раствор затворения» не совсем удачна, поскольку не учитывается часть воды, вводимая с заполнителями естественной влажности.

Температура бетонной смеси, доставленной на объект при температуре наружного воздуха от минус 5 °C до минус 10 °C и от минус 10 °C до минус 15 °C соответственно должна составлять не менее +10 °C и +15 °C – п.4.7.9 ТР 147-03 «Технические рекомендации по устройству дорожных конструкций из литых бетонных смесей».

Температура бетонной смеси при укладке должна быть не ниже 5 °C – по п.8.2 СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85». Указанный документ устанавливает это требование не только для зимнего времени года. Но данный пункт СП не входит в «Перечень…» и поэтому является рекомендательным.

Верхнюю границу температуры бетонной смеси устанавливает п.5.11.16 СП 70.13330.2012: «При отрицательных температурах окружающей среды на выходе из смесителя бетонная смесь на нормальнотвердеющем цементе по ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108 – не более 35 °C; на быстротвердеющем цементе по ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108 – не более 30 °C; на глиноземистом портландцементе – не более 25 °C».

  1. При производстве бетонных работ при температуре воздуха выше 25 °C

По п.5.12.2 СП 70.13330.2012 температура бетонной смеси при бетонировании конструкций с модулем поверхности более 3 не должна превышать 30 °C, а для массивных конструкций с модулем поверхности менее 3 не должна превышать 25 °C.

Не уточняется – температура ли это бетонной смеси в момент поставки или уже уложенной в опалубку.

  1. При производстве отдельных видов бетонных работ

При напорном бетонировании температура бетонной смеси должна быть от 5 до 20 °C — по п.3.2.4.2 МДС 12-65.2014 «Проект производства работ. Бетонирование железобетонных конструкций здания (сооружения) с применением бетононасосов».

  1. В производстве бетонных и железобетонных изделий

При проектировании заводских технологических линий необходимо предусматривать начальную температуру бетонной смеси для конструкций, подвергаемых тепловой обработке, в пределах от 20 до 35 °C – Приложение И «Тепловая обработка сборных конструкций» СП 46.13330.2012 «Мосты и трубы», а также п.8 приложение 8 СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы».

Для остальных видов изделий и конструкций заводской готовности подобных требований нет.

Методика измерения температуры бетонной смеси приведена в ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний».

  1. Средства испытания

Для определения температуры бетонной смеси применяют стеклянный термометр по ГОСТ 13646 «Термометры стеклянные ртутные для точных измерений. Технические условия» или другой прибор для измерения температуры с ценой деления не более 1,0 °C.

Допустимо использовать не ртутные жидкостные термометры, а также электронные термометры с соответствующей точностью измерений.

  1. Проведение испытания

2.1. Измерение температуры бетонной смеси должно быть начато не позднее чем через 2 мин после отбора пробы.

2.2. Прибор для измерения температуры погружают в бетонную смесь на глубину, определяемую техническим требованием к прибору для измерения температуры. Это требование особенно актуально для жидкостных термометров — необходимо обращать внимание на длину рабочей части термометра.

Согласно п 7.2 ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия» температуру бетонной смеси измеряют термометром, погружая его в смесь на глубину не менее 5 см.

2.3. Толщина слоя бетонной смеси вокруг прибора для измерения температуры должна быть не менее 75 мм. Диаметр емкости, заполненной бетоном отсюда – не менее 16 см.

2.4. Температуру измеряют через 3 мин после погружения прибора для измерения температуры в бетонную смесь до ее стабилизации.

2.5. Температуру одной пробы бетонной смеси измеряют два раза с интервалом 5 мин. Разность между результатами двух определений температуры не должна превышать 2 °C.

Теплообмен пробы с окружающей средой до окончания измерений должен быть минимизирован. Температура бетонной смеси от момента отбора пробы до момента окончания испытания не должна изменяться более чем на 5 °C (п.3.6 ГОСТ 10181-2014).

Измерение температуры бетонной смеси в производстве производится при первой загрузке в смене (прил. Г ГОСТ 7473-2010). Согласно п.14.6.4 СП 78.13330.2012 температура цементобетонной смеси контролируется не реже одного раза в смену, а также при изменении качества материалов (в данном случае их температуры).

Температура бетонной смеси при укладке замеряется и записывается в журнал бетонных работ при укладке в зимних условиях, а также при бетонировании массивных конструкций согласно требованиям СП 70.13330.2012. По п.3.2.3.15 МДС 12-65.2014 «Проект производства работ. Бетонирование железобетонных конструкций здания (сооружения) с применением бетононасосов» температура бетонной смеси при укладке фиксируется в журнале работ независимо от сезона и вида конструкций.

Помимо требований нормативных документов необходимо учитывать и изменение свойств бетонной смеси от температуры (см. Шадрин В.В. Влияние температуры бетонной смеси на параметры пористости и морозостойкость бетонов с добавками. Автореферат диссертации. Ленинград, 1990. 25 с.)

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Влияние температуры и влажности на процесс твердения бетона

При возведении монолитных конструкций на строительной площадке бетон твердеет в условиях, которые зависят от времени года и климатических особенностей местности. На набор прочности бетоном большое влияние оказывают температурно-влажностные условия твердения. Снижение влажности воздуха вызывает испарение воды с поверхности отформованного бетонного изделия, что приводит к появлению усадочных трещин, обезвоживанию бетона, прекращению набора прочности в условиях дефицита воды (рис. 6.7) и формированию дефектной, водопроницаемой структуры. Поэтому бетон необходимо выдержать во влажном состоянии при нормальных условиях температура (20 ± 3)°С, влажность (95 ± 5)% не менее 7 суток после бетонирования, а при высоких температурах твердения до достижения 50 – 70% нормируемой прочности.

Рис. 6.7. Влияние условий хранения на нарастание прочности бетона [4]:

1 – постоянно водное хранение; 2 – постоянно воздушное хранение; воздушное хранение после начального водного хранения: 3 – 3 сут; 4 – 7 сут; 5 – 14 сут; 6 – 28 сут

Снижение температуры твердения, что имеет место при производстве бетонных работ в осенне-весенний период вследствие уменьшения химической активности воды затормаживает процесс набора прочности (рис. 6.8), что в большей степени характерно для пуццоланового портландцемента и шлакопортландцемента, содержащих большое количество минеральных добавок.

Установлено, что при понижении температуры до отрицательной
(– 5°С) твердение бетона очень замедленно продолжается за счет незамерзающей воды, которая содержится в мельчайших порах (см. рис. 6.8). Дальнейшее понижение температуры до – 10°С и ниже прекращает процесс гидратации. Последующее нарастание прочности при оттаивании бетона и набор нормируемой прочности зависят от происшедших структурных изменений в бетоне. Если замораживание наступило сразу после укладки бетона в конструкцию, то дальнейшее повышение температуры приводит к оттаиванию бетона и набору им заданной прочности. Если бетон замерз после набора той «критической» прочности, когда сформировавшаяся структура бетона уже способна к восприятию без разрушения давления замерзающей воды, то потери конечной прочности будут малы. Значительный недобор прочности (30 – 40%) может иметь место только при условии замораживания бетона на стадии формирования структуры, когда напряжения, возникающие от давления льда вследствие увеличения его объема по отношению к воде на 9% выше, чем прочность контактов между кристаллическими продуктами гидратации. Происшедшие разрушения не восстанавливаются при последующем твердении в условиях положительных температур, что и влечет за собой формирование дефектной структуры с низкой прочностью.

Рис. 6.8. Нарастание прочности бетона на портландцементе

в зависимости от температуры твердения [14]

Для набора «критической» прочности, которая составляет в зависимости от класса бетона 25 – 50%, применяют комплекс мер: использование высокоэффективных быстротвердеющих портландцементов; снижение расхода воды затворения; введение специальных противоморозных добавок, обеспечивающих гидратацию вяжущего за счет понижения температуры замерзания раствора; теплоизоляцию поверхности свежеуложенного бетона, приготовленного на подогретых заполнителях и воде или с применением противоморозных добавок (метод термоса), а также тепловую обработку с использованием энергии пара, нагретого воздуха или электрического тока. Тепловую обработку применяют и при нормальных условиях твердения, когда хотят получить заданную прочность бетона в более короткий срок. Именно этот технологический прием используют при получении сборного железобетона на заводах. Наибольшее распространение получили следующие методы: термовлажностная обработка при нормальном и повышенном давлениях, электропрогрев и гелиообработка.

Термовлажностную обработку (ТВО)при обычном давлении проводят с использованием специальных герметичных камер, режим работы которых предусматривает повышение температуры до 70 – 95°С в условиях насыщенного пара. Весь процесс можно разделить на четыре основных этапа: предварительная выдержка бетона до начала схватывания; медленный подъем температуры до максимальной заданной; выдержка при этой температуре и последующее медленное охлаждение бетонных изделий. Первый этап может составлять от 1,5 до 3,5 часов и зависит от жесткости смеси, вида применяемого цемента и добавок. Так как его продолжительность фактически определяется сроками схватывания и структурообразования, то следовательно при использовании более активных цементов, смесей с малым водосодержанием и добавками ускорителями выдержка минимальна. Применение шлако- и пуццоланового портландцемента, пластичных смесей и добавок пластификаторов, несколько замедляющих процесс гидратации цемента в первые часы контакта вяжущего с водой, требует удлинения этого периода.

Второй этап – подъем температуры характеризуется показателями скорости, которая может составлять от 10 до 30 о С/ч. Чем раньше бетон приобретет минимальную структурную прочность, способную противостоять давлению пара и газообразных продуктов, тем больше может быть скорость подъема температуры. Следовательно, продолжительность этого периода тесно связана с предыдущим. При наличии факторов, обусловливающих сокращение времени выдержки, скорость подъема температуры может составлять 30 о С/ч. Максимальная температура зависит от активности портландцемента (рис. 6.9) и составляет для высокоактивного быстротвердеющего портландцемента 50 – 60 о С, рядового – 70 – 80 о С, шлако- и пуццоланового – 85 – 90 о С. Время изотермии определяется заданной заказчиком прочностью бетона после ТВО, которая, как правило, составляет 50 – 70% нормируемой. В отдельных случаях, когда строителями предусматривается нагружение конструкции расчетной проектной нагрузкой, отпускная прочность соответствует нормируемой – 100% R28. Большое влияние на качество пропаренного бетона оказывает перепад температуры и влажности, вызывающий перемещение воды и пара в еще непрочном бетоне, приводящее к разрыхлению структуры. Поэтому ускорение набора прочности бетоном с использованием ТВО обусловливает формирование более дефектной структуры по сравнению с бетоном, твердевшим в нормальных температурно-влажностных условиях. Как следствие, это ведет
к снижению его водонепроницаемости, морозостойкости и коррозионной стойкости. Для исключения влагопотерь с поверхности бетонных изделий при ТВО необходимо использовать рулонные пароизоляционные материалы (полимерные пленки, прорезиненную ткань, рубероид и т.д.), пленкообразующие составы (латексные, водные эмульсии синтетических каучуков), наносимые распылением на поверхность свежеотформованного бетона, иди добавки депрессоры испарения (высшие жирные спирты). Их защитное использование позволяет проводить термообработку продуктами сгорания природного газа без ухудшения свойств бетона.

Рис. 6.9. Кривые нарастающей прочности бетона при пропаривании:

а – для портландцемента; б – для шлакопортландцемента [1]

Уменьшить продолжительность ТВО на 3 – 6 часов и снизить энергоемкость процесса можно путем совмещения интенсивного механического и теплового воздействия на бетон. Применение в период структурообразования механических воздействий (динамометрическая обработка) способствует ускорению набора прочности и повышению плотности бетона. Механическое давление на твердеющую смесь, составляющее 10 – 70 г/см 2 , по рекомендации НИИЖБа может создаваться специальным пригрузом, жесткой крышкой форм, пакетированием изделий или избыточным давлением пара в камере. Один из путей снижения энергозатрат при ТО – применение комплексных добавок, состоящих из ускорителей и суперпластификаторов. Основной эффект последних связан с возможностью снижения расхода воды при сохранении заданной пластичности самого теплоемкого компонента бетонной смеси на 20% и более. Применение этих добавок позволяет не только снизить температуру изотермии, но и отказаться от использования бездобавочных (клинкерных) энергоемких цементов при получении бетонов прочности 60 – 70 МПа, а также уменьшить в 3 – 5 раз продолжительность и интенсивность виброуплотнения.

Читать еще:  Строительство забора на даче из шлакоблоков

Повышение температуры ТВО свыше 100°С еще в большей степени ускоряет процесс твердения бетона. Так как гидратация минерального вяжущего может протекать только в присутствии воды, то с целью предупреждения ее вскипания и испарения этот вид термообработки проводят при повышенном давлении. Запаривают бетон в специальных герметичных камерах – автоклавах. Помимо ускорения твердения запаривание приводит к дополнительному образованию кристаллических соединений, повышающих прочность бетона до 50 – 100 МПа. По автоклавной технологииполучают цементные изделия, а также силикатные кирпичи и бетоны,
в которых в качестве вяжущего используют тонкомолотую смесь, состоящую из гашеной или негашеной извести и кремнезема. Полный цикл автоклавной обработки состоит из пяти этапов: впуск пара и постепенный нагрев до 100°С; повышение температуры и давления пара до максимальных значений – соответственно 175 – 203°С и 0,8 – 1,6 МПа; затем выдерживание изделий при заданных температуре и давлении; снижение давления до нормального и температуры до 100 °С и пятый – остывание изделий до температуры окружающей среды.

В качестве источника тепла при производстве сборного железобетона и при зимнем бетонировании монолитных конструкций используют также энергию электрического тока. Электропрогрев бетона может быть осуществлен или за счет прохождения электрического тока по металлической форме и арматуре и перехода электрической энергии вследствие высокого электросопротивления стали в тепловую, или через свежеуложенный бетон между двумя электродами. В этом случае разогрев бетона обусловлен высоким электросопротивлением свежеуложенной смеси, содержащей жидкую фазу, насыщенную электролитами.

В летний период сложность получения качественного бетона с заданными свойствами связана с тем, что, во-первых, при перевозке бетона вследствие ускорения процесса гидратации наблюдается быстрое загустевание бетонной смеси, сопровождаемое потерей ее подвижности, и, во-вторых, высокая температура и низкая влажность воздуха вызывают интенсивное испарение воды с поверхности отформованных изделий. Последнее приводит к появлению усадочных трещин и формированию непрочного поверхностного слоя. Поэтому перевоз бетонной смеси осуществляют в специально оборудованных самосвалах с укрытием бетонной поверхности пленочными материалами или в бетоновозах. Для удлинения времени схватывания вводят добавки – замедлители твердения или часть воды заменяют льдом. При приготовлении и укладке бетонной смеси на месте процесс твердения ускоряют, чтобы бетон успел набрать прочность до испарения воды путем введения добавок – ускорителей твердения или применения быстротвердеющего портландцемента. Поверхность бетона после схватывания покрывают слоем мокрого песка или опилок с последующей защитой их воздухо- и влагонепроницаемым пленочным материалом до набора бетоном 50 – 70 % нормируемой прочности.

В практику строительства все шире внедряют гелиотермообработку железобетонных изделий, при которой в качестве теплоносителя используют солнечную энергию. Для этого применяют или гелиоформы, фокусирующие энергию солнца, или специальные пленочные покрытия черного цвета. Интенсифицировать этот процесс можно также за счет комплексного использования энергии солнца в сочетании с быстротвердеющим цементом и добавками – ускорителями твердения.

При какой температуре происходит застывание и твердение бетона

От прочности фундамента будут зависеть качество и долговечность здания. При подготовке такого «нулевого» цикла работ требуется соблюдать многие факторы и тщательно ознакомиться с информацией о температуре застывания бетона. Если не учитывать условия погоды при заливке фундамента, качество и марку раствора, температурные режимы его застывания и виды добавок, то такая трудоёмкая работа может оказаться напрасной.

Подготовка к заливке фундамента

Иногда строительство капитальных сооружений, особенно частных, происходит без учёта времени года. Это может быть оправданным решением, но сложностей окажется немало уже на стадии подготовительных работ. Они состоят из нескольких этапов:

  • Площадь, предназначенная под фундамент, должна быть очищена от верхнего слоя почвы и размечена в соответствии с проектом. При морозной погоде это будет довольно трудоёмкой задачей.
  • Далее нужно произвести разметку ширины траншеи под фундамент. Глубина её определяется глубиной промерзания грунта, этажностью возводимого сооружения, материалом, который будет использоваться при строительстве. Землеройная техника не всегда применима, так как стенки траншеи должны быть узкими, глубокими и ровными.
  • Для гидроизоляции и укрепления дно котлована трамбуется песком (слоем в 90—150 мм), затем щебнем. Обычно зимой этот строительный материал находится в подмёрзшем состоянии. Есть вероятность того, что с потеплением утрамбованный слой потеряет нужную плотность, а это может отразиться на прочности будущей постройки.
  • Следующий этап работ — установка опалубки. Используются для этого доски или деревянные щиты, а для гидроизоляции — плотная полиэтиленовая плёнка. Сильный мороз влияет на эластичность плёнки. Она становится ломкой, на ней возможно появление прорех, что нарушает гидроизоляцию фундамента.
  • Дальше изготавливается армированная конструкция, которую можно сварить или скрутить при помощи стальной проволоки. Толщина используемой арматуры составляет от 8 до 18 мм. Одно из свойств стали — сужаться или расширяться при перепадах температуры, поэтому сваренный арматурный каркас на сильном морозе при повышении температуры будет менять свои размеры, что отразится на прочности фундамента.
  • Преимущества зимних работ

    Иногда возникают ситуации, когда изготовление фундамента в зимнее время будет лучшим вариантом. Для этого могут быть разные причины:

  • Особенности почвы местности. Если грунт сыпучий, лучше возводить фундамент в мёрзлой почве для сохранения нужной формы котлована.
  • Климатические условия региона в летнее время не позволяют проводить строительные работы.
  • К стройке в зимнее время прибегают с целью экономии средств. В этот период цены на строительные материалы снижаются.
  • Строительные фирмы снижают стоимость услуг, так как резко падает спрос на их деятельность в зимнее время.
  • После подготовительных работ можно приступать к расчёту состава бетонного раствора, обязательно учитывая то, при какой температуре будет происходить его заливка в опалубку.

    Твердение бетонной массы зимой

    В какое время года не проводилась бы заливка фундамента, раствор готовят из цемента и щебня средней величины с добавлением пластификаторов. С добавками бетон приобретает прочность, улучшаются его состояние и влагостойкость. Пластификаторы повышают устойчивость раствора к морозам, поэтому их часто применяют, изготавливая фундамент при низких температурах воздуха.

    Минимальная температура застывания бетона составляет не ниже +5 °C. Это крайний показатель для качественного созревания. Но и жаркая погода не особо подходит для строительных работ. Оптимальный температурный режим — от +15 до +20 °C. Соблюдая такие условия, можно создать без дополнительных затрат и технологий прочное основание под возведение здания.

    Необходимо знать, при какой температуре застывает бетон. Нормальной температурой воздуха для его затвердения специалисты считают от +15 до +20 °C. Период застывания фундамента длится около 30 дней. Если температура ниже нормы, твердение бетона происходит медленнее — он достигнет нужной прочности примерно через 60 дней. Когда температура ниже 0 °C, процесс приостанавливается. При минусовой температуре залитый в опалубку раствор замораживается. Если фундамент уже успел набрать необходимую прочность, то весной после оттаивания продолжится процесс его твердения до полноценного конечного результата.

    В случае недостаточной прочности перед замораживанием качество монолита будет неудовлетворительным. Вода в бетонном растворе при замерзании превратится в лёд и увеличится в объёме, что приведёт к пористости и трещинам в бетоне. В итоге сократятся эксплуатационные сроки строения.

    Существуют методы, с помощью которых твердение бетона при низких температурах можно довести до состояния критической прочности к моменту его замерзания. По действию они делятся на три вида:

    • обеспечивается внешний уход за залитым в опалубку раствором до степени критической прочности;
    • с помощью электроподогрева повышается температура бетонной массы до момента максимального твердения;
    • введение в раствор модификаторов, ускоряющих процесс застывания.

    Возможность зимнего бетонирования зависит от многих факторов: наличия на строительной площадке источников питания, погодных условий на момент твердения, возможности доставки разогретого бетона. Самым простым и экономически выгодным методом является внесение в раствор модификаторов.

    Добавки в раствор

    Осуществляя способ бетонирования с использованием добавок, заливку раствора зимой производят без прогрева. Добавки применяются в холодную пору и делятся на два вида:

  • Вещества, которые понижают точку замерзания воды в бетонном растворе: поташ, хлориды кальция, натрия, нитрит натрия и их сочетания. Они обеспечивают довольно хорошее твердение при отрицательных температурах. Разновидность добавки подбирается согласно требованиям к температуре затвердения раствора.
  • Компоненты, которые ускоряют период твердения. Это модификаторы. К ним относятся поташ и содержащие в своём составе смеси хлорида кальция с мочевиной или нитритом кальция.
  • Объем химических соединений, вводимых в раствор, составляет от 2 до 10% от веса цементного порошка. Количество их определяют согласно ожидаемой температуры твердения бетона. С использованием противоморозных добавок возможно проведение бетонирования и при -25 °C. Но такие эксперименты не рекомендуется делать частным строителям. Заливка при минимальных температурах сопровождается рядом особенностей и требований по выполнению работ. Главным моментом является недопущение заморозки и разморозки раствора.

    Единственным достоинством возведения фундамента в зимние месяцы является то, что уже ранней весной можно будет начать строительные, а затем отделочные работы и продолжить их до конца осени.

    Условия твердения бетона

    Условия твердения бетона зависят от начала химической реакции между цементом и водой в составе, а также температуры и порядка укладки смеси. Подобный процесс занимает много времени и в обычных условиях длится около одного месяца. Сначала набор прочности идет весьма быстро, но довольно резко замедляется. Как показывает практика, чтобы выйти на стопроцентный показатель прочности, требуется около одного месяца пребывания в оптимальных условиях.

    Следует отметить, что, при отличных от данных показателей параметров окружающей среды, приходится обеспечивать различные мероприятия. Например, сюда относится проведение увлажнения, утепления, а также некоторых других процедур. Как уже говорилось, набор прочности идет весьма быстро в первые дни, но потом существенно замедляется. Он начинается сразу после схватывания, когда в составе образуются прочные связи между его основными компонентами. Согласно стандартам, полная нагрузка недопустима до того момента, как смесь выйдет на заданный показатель прочности. Частичное осуществление давление может происходить при наборе 70 процентов от номинального показателя. Особенность твердения бетона заключается в том, что конструкция из данного материала будет постоянно набирать прочность, хоть этот процесс и станет чрезвычайно замедленным.

    Естественные условия твердения бетона

    Твердение бетона в естественных условиях является наиболее распространенным вариантом, который используется чаще всего. Причина заключается не только в доступности, но и минимальных затратах на осуществление подобного способа. Как уже говорилось, стандартное время на твердение бетона в естественных условиях — это около 28 суток, пока состав набирает прочность. Важным моментом является именно процентное соотношение в смеси вяжущего материала и воды.

    Между ними происходит химическое взаимодействие, способствующее набору прочности. Частицы цемента начинают скреплять между собой все элементы заполнителя, обеспечивая монолитную массу. Вне зависимости от условий твердения, соотношение воды и вяжущего материала всегда строго просчитывается и соблюдается. Если того или иного компонента будет недостаточно, это приведет к существенной потере во всех эксплуатационных характеристиках. Все пропорции представлены в специализированных документах, позволяющих на их основе создать материал с широким диапазоном показателей. Естественное твердение бетона используется в теплый период года, при создании конструкций, заливаемых непосредственно на строительной площадке. К данной категории относятся различные типы фундаментов, как наиболее популярный класс монолитных объектов.

    Автоклавное твердение

    Присутствует несколько вариантов добиться того, чтобы смесь твердела быстрее. Довольно дорогостоящим методом, но весьма эффективным по своему результату, является использование автоклава. В этом промышленном оборудовании создается высокое давление и температура, что способствует ускорению всех процессов набора прочности в несколько раз. Бетонные изделия держатся в автоклаве до того момента, пока показатели не выйдут на уровень в 70 процентов от требуемого значения.

    Автоклав обладает довольно большой, по своей объему, внутренней камерой. В нее происходит загрузка поддонов с блоками, плитами или иными другими формами элементов. Присутствует несколько рядов по вертикали, что позволяет добиться увеличенного количества обрабатываемых объектов. Бетон автоклавного твердения должен подвергаться воздействию повышенной температуры и давления со всех сторон. Если обеспечить второй фактор довольно легко, то чтобы поддерживать температуру во всех точках одинаковой, требуется использовать конвекционные методы. Обработка происходит при 400-700 градусов в течение относительно короткого времени. Именно этот фактор и обеспечивает высокую производительность автоклава. Следует подробнее рассмотреть процессы, которые происходят в структуре бетона.

    Несмотря на то, что температура в 400-700 градусов способствует переходу воды в газообразное состояние, высокое давление не позволяет осуществиться данному процессу. В результате, химическая реакция проходит на порядок быстрее. Процесс схватывания занимает минимальное время, после чего начинается ускоренное твердение. Для улучшения параметров изделия, бетон автоклавного твердения подразумевает использование специальных добавок.

    Тепловлажностное твердение бетона

    Существует и другой вариант — тепловлажностное твердение бетона. Он имеет высокую эффективность и достаточно часто используется при решении задач современного строительства. К данной категории относится несколько десятков способов. Каждый из них зарекомендовал себя при наличии определенных факторов, что требуется учитывать при выборе конкретного варианта. В условиях холодной погоды происходит замедление твердения, которое, в конечном итоге, приведет к полной остановке, если температура опустится ниже нуля.

    Использование добавок является только одним из вариантов обеспечения набора прочности и, как следует отметить, не самым эффективным. Если заливаемый монолитный объект обладает большими размерами, например, в случае строительства крупных коммерческих, промышленных или жилых сооружений, принято использовать методику электрического прогрева. Она подразумевает пропускание через состав электрического тока, который проходит через смесь и вызывает выделение теплоты из-за сопротивления. Существуют и менее распространенные варианты, которые подразумевают тепловлажностные условия твердения бетона. Например, к данной категории следует отнести инфракрасные излучатели, а также контактный обогрев и некоторые другие варианты.

    Контроль температуры твердения бетона ГОСТ 10181-2014

    Крепость сооружений из бетона обусловлена продолжительностью отвердевания материала, меняющейся на разных температурных показателях.

    При проведении работ время отвердения бетона в зависимости от температуры, количества влаги, марки определяется согласно требованиям ГОСТ 10181-2014, Смеси.

    Низкая влажность и тепло ускоряют процесс, ближе к 0°С затвердевание существенно замедляется, а при 0°С и ниже застывание приостанавливается вовсе. Поэтому на объекте температура после заливки измеряется постоянно.

    Способы контроля температурных показателей

    В ГОСТ 10181 2014 к методам испытаний бетонных смесей предъявляются требования, общие для индустрии.

    С целью создания оптимальных условий затвердевания и приобретения прочности конструкционных элементов на строительных площадках используют:

      испытания изделий из ЖБ на сопротивление нагрузкам; регулирование интенсивности твердения с помощью специальных ускорителей, добавляемых к смесям; управление интенсивностью с помощью обогрева растворов электричеством, паром или применения утепленной опалубки, оболочек.
    Читать еще:  Армирующие добавки (фибра, фиброволокно)

    Контроль влияния температуры на твердение бетона позволяет создавать условия для достижения необходимой прочности по всей толщине заливки.

    Пользуясь таблицами затвердевания разных марок, инженерно-строительный персонал компаний составляет график. С его помощью выбирается порядок, метод контроля. В процессе затвердевания частота поливов, обогревов, добавления ускорителей могут комбинироваться, а сам график – меняться.

    Актуален ли СП 70.13330.2012?

    Этот свод правил регулирует процесс снятия температурно-прочностных показателей, ответственности подразделений организации и методы контроля состояния смесей. Он был принят в 2012 году. За время действия документ дополнялся правками, изменениями.

    Каков его статус на 2019 год? О публикации законодательных актов, которые отменяют его действие, не известно. Следовательно, он имеет актуальный статус – в 2019 им можно руководствоваться. Любые положения, определяющие порядок работ, имеют свойство устаревать. Строительные материалы и технологии меняются. Поэтому за возможными обновлениями, совершенствованием или даже сменой правил и нормативов необходимо внимательно следить.

    Температурный режим при заливке бетона

    Чтобы готовое изделие из бетона, после заливки, набрало необходимую проектную прочность и прослужило долгие годы, необходимо соблюдать температурный режим во время твердения. Оптимальная температура для твердения бетона +20С, при которой бетон набирает прочность за 28 суток. Но что делать, если вы заливаете фундамент осенью, когда температура воздуха чуть выше нуля? Современные технологии позволяют справиться с этой проблемой. Более того, при соблюдении определённых мер, бетонные работы можно производить даже зимой.

    Процесс набора прочности бетонных конструкций

    Чтобы ответить на вопрос: «При какой температуре можно заливать бетон?», необходимо понять, что происходит с бетоном во время твердения. После приготовления бетонной смеси в ней начинает происходить химическая реакция между водой и цементом. Этот процесс называют гидратацией цемента, которая проходит две стадии:

    • схватывание
    • твердение

    При схватывании в реакции участвуют алюминаты (С3А). В результате образуются иглообразные кристаллы, которые связываются между собой. Спустя 6 — 10 часов из этих кристаллов образуется подобие скелета.

    С этого момента начинается твердение бетона. Здесь уже вступают в реакцию с водой клинкерные минералы (C3S и C2S) и начинает формироваться силикатная структура. В результате этой реакции образуются мелкие кристаллы, которые объединяются в мелкопористую структуру, что по сути и является бетоном.

    Влияние отрицательной температуры на твердение бетона

    Скорость течения гидратации сильно зависит от температуры. Снижение температуры с +20С до +5С увеличивает время твердения бетона до 5 раз. Но особенно резко замедляется реакция при дальнейшем снижении до 0С. А при отрицательной температуре гидратация прекращается, т.к. вода замерзает. Как известно, вода при замерзании расширяется. Это приводит к увеличению давления внутри бетонной смеси и разрушению сформировавшихся связей кристаллов. Как следствие происходит разрушение структуры бетона. Также образовавшийся лёд обволакивает крупные элементы заполнителей смеси (щебень, арматуру), разрушая их связи между цементным тестом. Это приводит к ухудшению монолитности конструкции.

    При оттаивании воды процесс твердения возобновляется, но уже при деформированной структуре бетона. Что может привести не только к отслоению арматуры и больших элементов заполнителя бетонной смеси, но и к трещинам. Естественно, прочность такой бетонной конструкции будет гораздо меньше расчетной.

    Следует заметить, что чем раньше бетон подвергся замораживанию, тем меньше будет его прочность.

    Бетонирование зимой

    Так как низкая температура значительно снижает скорость твердения, а мороз губительно сказывается на конструкции в целом, значит бетон надо согреть. Причем необходимо обеспечить равномерный прогрев. Минимальная температура для заливки бетона должна быть выше +5С. Если температура внутри смеси будет больше температуры снаружи смеси, то это может привести к деформации конструкции и образованию трещин. Прогревают бетон до момента набора критической прочности. При отсутствии данных в проектной документации о значении критической прочности она должна быть не менее 70% от проектной прочности. Если установлены требования по показателям морозостойкости и водонепроницаемости, то критическая прочность должна быть не менее 85% от проектной.

    При заливке бетона в минусовую температуру используют разные технологии прогрева бетона. Чаще всего применяют способы:

    • Термоса
    • Электронагрева
    • Паропрогрева

    Метод термоса

    Данный метод используется при массивных конструкциях. Он не требует дополнительного обогрева, но температура укладываемой смеси должна быть более +10С. Суть данного метода состоит в том, чтобы уложенная смесь, остывая, успела набрать критическую прочность. Химическая реакция твердения бетона является экзотермической, т.е. выделяется тепло. Поэтому, бетонная смесь подогревает сама себя. При отсутствии теплопотерь бетон может разогреться до температуры более 70С. Если опалубку и открытые поверхности защитить теплоизолирующим материалом, снизив таким образом теплопотери твердеющего бетона, вода не замерзнет и бетонная конструкция будет набирать прочность.

    Для реализации метода термоса не требуется дополнительного оборудования, поэтому он является экономичным и простым.

    Электронагрев бетонной смеси

    Если в установленные сроки нельзя обеспечить набор критической прочности методом термоса, то прибегают к электронагреву. Разделяют три основных способа:

    • прогрев электродами
    • индукционный нагрев
    • использование электронагревательных приборов

    Способ прогрева электродами заключается в следующем, в свежеуложенную смесь вводят электроды и подают на них ток. При протекании электрического тока электроды нагреваются и обогревают бетон. Следует отметить, что ток должен быть переменным, т.к. при постоянном токе происходит электролиз воды с выделением газа. Этот газ экранирует поверхность электродов, сопротивление тока возрастает и нагрев существенно снижается. Если в конструкции используется железная арматура, то её можно использовать в качестве одного из электродов. Важно обеспечить равномерность прогрева бетона, и осуществлять контроль температуры. Она не должна превышать 60С.

    Расход электроэнергии при данном способе варьируется в пределах 80 – 100 кВт*ч на 1 м3 бетона.

    Индукционный прогрев используется редко, в силу сложности реализации. Он основан на принципе бесконтактного нагрева электропроводящих материалов токами высокой частоты. Вокруг стальной арматуры обматывают изолированный провод и пропускают через него ток. В результате появляется индукция и происходит нагрев арматуры.

    Расход энергии при индукционном прогреве составляет 120 – 150 кВт*ч на 1 м3 бетона.

    Ещё один из способов электронагрева бетона – это применение электронагревательных приборов. Существуют греющие маты, которые раскладываются на поверхности бетона и включаются в сеть. Так же можно соорудить над бетоном подобие палатки и уже внутри поставить электронагревательные приборы, например тепловую пушку. Но в данном случае необходимо позаботиться об удержании влаги в бетоне, не допустить преждевременного высыхания.

    При температуре окружающего воздуха -20С расход электроэнергии, при данном методе, будет составлять 100 — 120 кВт*ч на 1 м3 бетона.

    Паропрогрев бетона

    Прогрев бетона паром является весьма эффективным и рекомендуется для тонкостенных конструкций. С внутренней стороны опалубки создаются каналы, через которые пропускают пар. Можно сделать двойную опалубку и пропускать пар между её стенками. Так же можно проложить трубы внутри бетона, и пропускать пар по ним. Бетон этим способом нагревают до 50 – 80С. Такая температура и благоприятная влажность ускоряет твердение бетона в несколько раз. Например, за двое суток, при данном методе, бетон набирает такую же прочность как при недельном твердении в нормальных условиях.

    Но у этого метода есть существенный недостаток. Требуются внушительные затраты на его организацию.

    Использование присадок

    Ещё одним способом зимнего бетонирования является использование химических ускорителей твердения и противоморозных добавок. К ним относятся хлористые соли, нитрит натрия, карбонат кальция и др. Эти добавки понижают температуру замерзания воды и ускоряют гидратацию цемента. Их использование позволяет обойтись без прогрева бетона. Некоторые добавки повышают морозостойкость бетона, тем самым гидратация происходит даже при -20С.

    Использование присадок обладает рядом недостатков. Их наличие в смеси пагубно сказывается на арматуре, начинается процесс коррозии. Поэтому использовать их можно только в неармированной конструкции. Также, при использовании противоморозных добавок, в зимний период, бетон наберёт прочность не более 30%. При наступлении плюсовой температуры произойдет оттаивание и дальнейший процесс набора прочности. Поэтому в бетоне, работающем при динамических нагрузках (фундамент под вибростанки, молоты и т.д.), использовать добавки нельзя.

    Бетонирование в условиях сухого жаркого климата

    Наряду с холодом бетон боится жары. Если температура окружающего воздуха превышает 35С и влажность менее 50%, то это способствует повышенному испарению воды из бетонной смеси. В результате водноцементный баланс нарушается и процесс гидратации замедляется или вовсе прекращается. Поэтому необходимо применять определённые меры по защите смеси от потери влаги. Можно понизить температуру свежеприготовленной смеси, если использовать охлаждённую воду, либо разбавить воду льдом. Этот нехитрый способ позволит избежать значительной потери воды при укладке смеси. Но через некоторое время смесь нагреется, поэтому следует позаботиться о дальнейшей герметичности конструкции. Опалубка должна быть герметичной, чтобы избежать потерь влаги через трещины. Впитывающую поверхность опалубки необходимо обработать специальным составом, ограничивающим сцепку с бетоном и поглощение влаги из него.

    Необходимо оградить твердеющий бетон от воздействия прямых солнечных лучей. Для этого поверхность бетона укрывают мешковиной или брезентом. Через каждые 3 — 4 часа необходимо производить смачивание поверхности. Причём период увлажнения может достигать 28 суток, т.е. до полного набора прочности.

    Одним из способов защиты при дефиците воды является возведение над поверхностью бетонной конструкции воздухонепроницаемого колпака из плёнки ПВХ толщиной не менее 0,2 мм.

    Заключение

    При +20С бетон набирает прочность за 28 суток. Бетонная смесь, без использования методов нагрева или охлаждения, твердеет при температуре от +5С до +35С. Но время набора проектной прочности будет разным. Чем выше температура смеси, тем быстрее она твердеет. Для заливки бетона выходящего за рамки указанной температуры, необходимо использовать определённые методы.

    При отрицательных температурах надо прибегать к методам нагрева на протяжении всего срока набора критической прочности. Необходимо чтобы нагрев смеси был равномерным, без больших перепадов температуры в центре и на периферии. Так же необходимо осуществлять постоянный контроль за температурой.

    Если же температура выше +35С, то необходимо принимать меры по охлаждению смеси в момент приготовления, транспортировки и укладки. Это делается для предотвращения потери воды и, как следствие, нарушению водноцементного баланса, что негативно сказывается на прочности бетонной конструкции. После укладки необходимо либо увлажнять бетон, либо обеспечить герметичность конструкции.

    Набор прочности бетона в зависимости от температуры и прочих факторов

    Своим основным качеством — прочностью — бетон обязан реакциям гидратации, которые запускаются после того, как цемент смешивают с водой.

    Из чего состоит бетон

    Основным компонентом, который обеспечивает характеристики готового бетона, является цемент. Это вяжущее водного твердения, которое в присутствии воды образует прочную кристаллическую структуру, но на это требуется время.

    Второй важный компонент бетонной смеси — вода, которая и запускает реакции гидратации. Постоянное присутствие воды — важный фактор, без которого набор прочности не будет происходить должным образом.

    Также в состав бетонной смеси вводят крупные и мелкие заполнители ( гравий или щебень и песок соответственно).

    Условия твердения бетона

    Твердение бетона подчиняется определенным законам.

    Быстрее всего процессы набора прочности идут в первые часы после укладки бетонной смеси. Затем эти процессы замедляются, причем, тем дальше, тем более медленно они протекают. Таким образом, хотя основной набор расчетной прочности происходит на 28-е сутки, очень медленное твердение бетона продолжается еще в течение многих месяцев.

    Можно выделить две стадии набора прочности бетона:

    1. схватывание;
    2. твердение.

    Схватывание бетона

    Это первая стадия набора прочности, которая происходит в течение первых суток после замеса.

    Если бетонную смесь перемешивать, она не схватывается. Это свойство позволяет транспортировать бетон в течение довольно длительного времени. Также, в случае, если необходимо продлить срок «жизни» бетонной смеси, используются пластификаторы. Они позволяют повысить пластичность и подвижность смеси, предотвратить ее расслаивание, сделать ее податливой и удобной в работе. К тому же, пластификатор позволяет уложить бетонную смесь более плотно (иногда даже без применения специальной обработки), «выгоняет» из нее воздух, благодаря чему минимизируется как количество пор, так и их диаметр, и в итоге бетон получается более плотным и прочным. Повышаются также такие его характеристики, как водонепроницаемость и морозостойкость.

    Скорость схватывания бетона зависит от температуры воздуха. Так, при температуре около 20°С схватывание начнется примерно через два часа после замеса, а процесс займет около часа. При температуре окружающего воздуха около 0°С схватывание начинается лишь через 6–10 часов после замеса и занимает порядка 15–20 часов. Напротив, при повышенной температуре схватывание происходит очень быстро.

    Иногда требуется, чтобы схватывание и твердение бетона происходили быстрее. Например, необходимость в этом может возникнуть, если бетонные работы проводятся зимой, при низких температурах (когда, напротив, эти процессы сильно затормаживаются). В этом случае помогают в строительных работах ускорители твердения бетона. Благодаря добавлению ускорителей твердения бетон быстро набирает критическую прочность, после чего ему уже не страшны низкие температуры.

    Твердение бетона

    После первой стадии — схватывания — наступает черед, собственно, твердения бетона или набора прочности.

    Этот процесс, постепенно замедляясь, продолжается в течение месяцев и даже лет. Но расчетная прочность достигается на 28-е сутки.

    В процессе твердения бетона различают два важных момента:

    1. набор критической прочности;
    2. набор распалубочной прочности.

    Критическая прочность бетона: что это такое

    Критическая прочность бетона особенно важна в зимнее время. После достижения критической прочности бетону уже не страшны морозы. Если бетон замерз до достижения критической прочности, то, хотя после оттаивания он продолжит твердение, в итоге получится менее прочный бетон, чем было запроектировано.

    Какую прочность считать критической, определяет проектная документация. Обычно она составляет 30–50%, иногда 70% от расчетной.

    Распалубочная прочность

    Распалубочной прочностью называют такую прочность, при достижении которой можно снимать опалубку. Она бывает разной для разных типов конструкций и обычно составляет не менее 50%, но, в основном, 70–80% от расчетной прочности.

    Скорость набора бетоном распалубочной прочности играет важную роль, поскольку быстрый набор распалубочной прочности ускоряет оборот оборудования и увеличивает темпы строительства.

    От чего зависит набор прочности бетона

    На твердение бетона оказывают влияние многие факторы.

    Цемент

    Состав, активность, свежесть цемента напрямую влияют на набор прочности:

    1. Активность цемента. Активностью называется предел прочности цементных образцов на сжатие в возрасте 4 недель. Для набора прочности имеет значение тонкость помола и гранулометрия. Мелкие частицы быстрее смачиваются водой и способствуют быстрому твердению, а частицы средней фракции влияют на прочность, которая будет набрана к концу 4-й недели. Крупно смолотый цемент хуже вовлекается в реакции гидратации, и даже в готовом бетоне остаются непрореагировавшие с водой цементные зерна, что, конечно, плохо отражается на прочности готового бетонного камня.
    2. Свежесть цемента. Цемент, каким бы качественным он ни был, при хранении очень быстро теряет свои характеристики, особенно, если материал хранился открытым при высокой влажности воздуха. В этом случае уже через 3 месяца прочность снижается для суточных образцов на 62%, а для образцов в возрасте 28 суток — на 23%. Интересно, что добавление пластификатора в таком случае позволяет получать качественный бетон даже из лежалого цемента.
    3. Химический состав клинкера и примеси, которые могут увеличивать или уменьшать активность того или иного типа цемента.

    Водоцементное соотношение

    Цемент и вода в бетонной смеси находятся в определенном соотношении, и выдержать правильную пропорцию очень важно.

    Читать еще:  Асфальтовое покрытие: гост, ремонт, технология укладки

    Для определенного количества цемента нужно определенное количество воды, а именно, отношение воды к цементу должно равняться 0,3. В этом случае воды достаточно, чтобы весь цемент вступил в реакцию, и не было излишков свободной воды. Однако в этом случае получается очень жесткая бетонная смесь, с которой практически невозможно работать. Поэтому обычно берут водоцементное соотношение 0,45–0,55. Но, если в стремлении сделать смесь более подвижной и удобоукладываемой, добавляют слишком много воды, она остается в непрореагировавшем состоянии, испаряется и оставляет в бетоне поры, которые в итоге негативно влияют на его прочность.

    Вот почему для увеличения подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси используют специальные добавки — пластификаторы. Добавление пластификатора позволяет экономить цемент, воду и при этом получать качественный прочный бетон (при меньшем количестве цемента в смеси бетон с пластификатором сохраняет запроектированную прочность).

    Говоря о подвижности смеси, нужно упомянуть и методы ее уплотнения, которые напрямую влияют на набор прочности. Если бетонная смесь не относится к «самоуплотняющимся», она требует уплотнения виброобработкой или другими методами. В противном случае в бетоне остаются полости и раковины, снижающие его прочность.

    Зависимость набора прочности от температуры и влажности воздуха

    Заметное влияние на набор прочности бетона оказывают температура и влажность окружающего воздуха.

    Оптимальными являются следующие показатели:

    1. температура воздуха 18–20°С;
    2. влажность воздуха около 100%.

    Как было рассмотрено выше, большое значение для процесса набора прочности имеет вода. Именно она обеспечивает реакции гидратации, приводящие к образованию прочной кристаллической структуры бетона. При слишком низкой температуре (ниже 0°С) вода, которая еще не успела прореагировать с цементом, замерзает. Реакции гидратации прекращаются, а замерзшая вода увеличивается в объеме, провоцируя появление микротрещин, снижающих прочность бетона. При слишком высокой температуре воздуха либо слишком низкой влажности воздуха бетонная смесь быстро и неравномерно пересыхает, что в итоге также приводит к замедлению или прекращению реакций гидратации.

    Поэтому уход за бетоном после укладки, особенно, если условия далеки от оптимальных, необходим.

    В случае слишком высокой температуры и низкой влажности воздуха бетон поливают водой и накрывают пленкой, чтобы удержать влагу.

    При бетонировании в условиях низких температур используют целый спектр мероприятий (по отдельности или в комплексе), которые можно разделить на три основные группы:

    1. Сохранение естественного тепла, которое выделяется во время реакций гидратации (эффективно для массивных конструкций с малой площадью охлаждения). При этом бетон замешивается на теплой воде и заполнителях и после укладки укрывается теплоизолирующими материалами.
    2. Обогрев уложенного бетона при помощи электродов, инфракрасного излучения и других методов.
    3. Применение противоморозных добавок.

    Из всех этих методов наиболее передовым можно считать именно применение противоморозных добавок, которые можно комбинировать с методом термоса или прогревающими мероприятиями.

    В отличие от обогревающих и прогревающих мероприятий, противоморозные добавки позволяют вести бетонные работы при очень низких (–20°С) температурах без ущерба для прочности готового изделия. Они часто сочетают свойства пластификатора и ускорителя твердения бетона, позволяя экономить цемент и получать удобную в работе бетонную смесь.

    Набор прочности бетона зависит от состава бетонной смеси, пропорций, метода замеса и укладки, а также ухода за уложенным бетоном. Применение специальных добавок позволяет управлять этим процессом и получать предсказуемые результаты. Немаловажен тот факт, что экономическая выгода от применения добавок значительно превышает затраты на них. К примеру, экономия средств при масштабном строительстве благодаря применению пластификатора может оставлять сотни тысяч рублей. Учитывая, что применение добавок позволяет гарантированно получить нужный результат, нет никаких сомнений в целесообразности применения современных добавок.

    Набор прочности бетона и зависимость от внешних факторов

    Для набора бетоном заданных показателей прочности нужно время, которое называется временем твердения бетона. Оно определяется различными условиями: факторами окружающей среды и качеством составляющих бетонной смеси.

    • Твердение бетона
    • Факторы, влияющие на скорость набора прочности бетона
    • Контроль набора прочности бетона
    • Методы ускорения твердения бетона
    • Нормативные документы, регламентирующие набор прочности бетона
    • Набор прочности бетона по суткам
    • Заключение

    Время набора прочности бетона требуется знать, чтобы понимать, когда можно переходить к следующим стадиям строительства, а когда уже можно снимать опалубку.

    Твердение бетона

    Бетон – это искусственный каменный материал, который получается при твердении оптимально подобранной смеси из воды, вяжущего вещества, крупного и мелкого заполнителя, а также специализированных добавок. Крупным заполнителем служат куски гравия или щебня, а мелким – песок.

    При смешивании всех компонентов образуется цементное тесто, которое постепенно затвердевает, образуя прочный искусственный камень. В зависимости от качества смеси, марки цемента и входящих в состав добавок бетон имеет разные сроки твердения.

    При нормальных условиях, то есть при влажности около 100% и комнатной температуре, время набора прочности бетона составляет 28 суток. В условиях современного строительства это слишком большой срок, поэтому зачастую твердение бетона ускоряют.

    Факторы, влияющие на скорость набора прочности бетона

    Факторы, от которых зависят сроки схватывания и твердения бетонной смеси:

    • активность цемента, его марка;
    • введение добавок-ускорителей твердения;
    • соотношение вода-цемент в растворе;
    • способ укладки и уплотнения бетонной смеси;
    • технология приготовления смеси;
    • влажность;
    • температура окружающего воздуха.

    Набор прочности бетона напрямую зависит от температуры. Бетон может твердеть только при положительных температурах, так как в его составе присутствует вода. При замерзании воды процесс набирания прочности прекращается, он возобновляется, когда столбик термометра поднимется выше нуля, но бетон при этом становится менее прочным.

    Чем больше температура, тем интенсивнее идет процесс твердения.

    График набора прочности бетона в зависимости от температуры:

    * На графике изображен процесс твердения бетона марки В25.

    Контроль набора прочности бетона

    Измеряют прочность бетона специальными приборами. Это позволяет определить, насколько хорошо конструкция в дальнейшем будет справляться с нагрузками. Для расчета прочности необходимо знать предельные нагрузки, которым сопротивляется изделие, при этом не разрушаясь.

    Есть два метода контроля прочности бетона: разрушающий и неразрушающий. В первом случае из партии бетонных изделий выбирают несколько образцов и испытывают их на гидравлических прессах. Во втором – из бетона делают образцы в виде кубиков, которые проходят все технологические этапы производства вместе с основными изделиями, а затем испытывают на прессах уже кубики.

    Также прочность бетона можно оценивать специальными приборами:

    • электронными, типа «Оникс»;
    • ультразвуковыми приборами, которые основаны на возможности прохождения ультразвука через плотные тела, при этом он не теряет своей интенсивности, но он сильно ослабевает при прохождении через воздух;
    • механическими приборами (например, молотком Кашкарова).

    Методы ускорения твердения бетона

    Существует несколько наиболее часто используемых методов ускорения набора прочности бетона:

    1. Термовлажностная обработка или ТВО. Термовлажностную обработку проводят в пропарочных камерах ямного типа, глубина которых составляет 2 метра. В камере необходимо обеспечить атмосферу насыщенного водяного пара и поддерживать температуру 90-100 °С. Процесс обработки бетона в камере продолжается в течение 12-15 часов.

    Режимы термовлажностной обработки:

    • выдержка (2-3 часа);
    • подъём температуры со скоростью 25-30 °С/ч;
    • изотермический прогрев (t=80-90 °С), продолжительность: 6-8 часов;
    • снижение температуры со скоростью 30-40 °С/ч.

    После того, как бетон прошел ТВО, он приобретает 70-100% прочность бетона 28-суточного твердения.

    1. Электропрогрев. Этот метод осуществляется при помощи переменного электрического тока, основан он на преобразовании электрической энергии в тепловую. Температура бетона повышается, из-за этого ускоряется процесс набора прочности. Существуют два способа электропрогрева:
    • внутренний прогрев, который происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через бетон;
    • обогрев изделия внешними источниками. Это могут быть инфракрасные излучатели, или контактные электронагреватели.

    Важно! Изделия должны быть закрыты пароизоляционной пленкой. Это поможет избежать испарения воды.

    1. Контактный прогрев. Бетонное изделие помещают в обогреваемую опалубку или форму. Изделие покрывают пленкой, чтобы не допустить испарения.
    2. Введение добавок, которые ускоряют процесс набора прочности. Ускорители твердения оказывают большое влияние на скорость набора прочности бетона на протяжении первых суток затвердевания бетона, со временем их воздействие ослабевает. К 28-суточному состоянию прочность бетона с добавками и без них становится одинаковой, что наглядно прослеживается по графику набора прочности бетона:

    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.

    Набор прочности бетона по суткам

    Согласно ГОСТ 26633-2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые», если не указан набор прочности бетона по суткам, требования по прочности должны быть обеспечены в возрасте 28 суток.

    Наглядно процесс набора прочности бетона в зависимости от срока твердения проиллюстрирован в таблице.

    Набор прочности бетона от температуры и по суткам таблица:

    Заключение

    Показатели твердости и прочности бетонных изделий меняются под воздействием различных условий и факторов. Задачей инженеров-строителей является подбор оптимальной бетонной смеси и создание определенных внешних воздействий для обеспечения необходимой прочности бетона, которая достигается за тот или иной период времени.

    Температура твердения бетона и методы контроля этого

    При какой температуре твердеет бетон и как колебания этого фактора воздействуют на темпы комплекта прочности? На эти и другие не меньше ответственные вопросы мы ответим в рамках данной статьи.

    Не обращая внимания на то, что темпы подсыхания цементосодержащих смесей зависят от многих факторов,как раз температура есть наиболее серьёзным параметром, который направляться учесть как при постройке с применением монолитного бетона, так и при изготовлении разных ЖБИ.

    Оптимальные условия для затвердевания раствора и комплекта прочности

    Затвердевание цементосодержащих смесей есть сложным физико-химическим явлением, в ходе которого портландцемент, вступая во сотрудничество с водой, образует новые соединения.

    Данная химическая реакция происходит неспешно, поскольку вода попадает в цементную массу с маленькой скоростью. Это наблюдение растолковывает долгие сроки твердения бетона. Так как кроме того по окончании нескольких месяцев твердения, определённое количество цементных зерен лишь вступает в реакцию с водой.

    Учитывая то, что скорость твердения бетона от температуры зависит, появляется возможность ускорить процесс в разы. Для этого направляться создать благоприятные условия, при которых процесс схватывания и комплекта прочности смеси будет протекать более интенсивно.

    Оптимальная температура затвердевания бетона образовывает +22 °С при относительной влажности окружающего воздуха около 90%. К примеру, такие условия создаются при камерном производстве ЖБИ, но помимо этого эти параметры температуры и влагосодержания смогут быть созданы при посыпке поверхности бетона увлажненным песком либо при орошении водой.

    В оптимальных условиях нарастание прочности твердеющего бетона протекает быстро и уже в течение 1- 2 недель по окончании изготовление материал набирает свыше 60%прочности, которая могла быть достигнута в течение28-дневного твердения в обычных условиях.

    Принципиально важно вовремя проконтролировать данный процесс и не допустить предстоящего пересыхания поверхности, периодически орошая ее водой. Так, мы предоставит шанс цементосодержащему раствору достигнуть заданной прочности по всей своей толщине.

    Влияние температуры и влажности на твердение бетона неоспоримо. Более того, несоблюдение технологических предписаний не только очень плохо отражается на качестве готовых конструкций, но и может обернуться множественными разрушениями бетона.

    Дело в том, что в ходе затвердевания материала, из его толщи высвобождается громадной количество жидкости и происходит усадка. Если не обеспечить оптимальные параметры температуры и влажности, на поверхности материала смогут появиться микротрещины, и потребуется резка железобетона алмазными кругами для устранения повреждений.

    Контроль интенсивности твердения материала при помощи особых добавок

    Как уже было сказано, рост прочности цементосодержащего раствора в ходе подсыхания в значительной степени зависит от температурных показателей. Так,к примеру, твердение бетона при низких температурах замедляется, тогда как увеличение температуры содействует ускорению процесса.

    Так как длительность процесса комплекта прочности имеет принципиальное значение при проведении строительных работ, данный показатель время от времени искусственно ускоряется.

    Как ускорить комплект прочности бетона без негативных последствий для его качества?

    Для этих целей используется ряд добавок-ускорителей, каковые добавляются своими руками в состав на этапе изготовление смеси. Так как использование особых добавок видится в основном в промышленном постройке, их содержание в составе определяется не умелым методом, а технологическими нормами, апробированными в лабораторных условиях.

    В большинстве случаев, содержание добавок-ускорителей для обычного твердения бетона должно быть в следующих пределах:

    • нитрит-нитрат-хлорид кальция, нитрат кальция, нитрат натрия, нитрит-нитрат кальция и нитрит-нитрат-сульфат натрия — 4%,
    • сульфат натрия — 2%,
    • хлорид кальция— от 2 до 3%.

    Принципиально важно: С полным списком рекомендаций по применению добавок,ускоряющих твердение и комплект прочности в цементосодержащих растворах, возможно ознакомиться в СНиП III-15—76.

    Контроль интенсивности твердения материала при помощи обогрева либо применения теплоизолирующих опалубок либо оболочек

    При изготовлении сборного железобетона зимой для ускорения твердения активно используется тепловая обработка бетона при помощи электричества, пара либо утеплённой опалубки.

    Принципиально важно: Существенно сократить сроки, нужные для твердения смеси, без ущерба для готового результата возможно комбинируя принудительный прогрев и использование добавок-ускорителей.

    Громаднейшую популярность сейчас взяли способы прогрева бетона с применением электричества. И это неудивительно, поскольку такие методы контроля температурных параметров цементной смеси несложны в реализации и наряду с этим достаточно действенны.

    К технологиям электрического прогрева смеси возможно отнести:

    • электродный способ;
    • использование греющих петель;
    • способ обогрева в опалубке;
    • индукционный нагрев;
    • инфракрасный обогрев;
    • обогрев с применением жидкостных установок.

    Потому, что график твердения бетона в зависимости от температуры может претерпевать значительные трансформации, рассмотрим методику контроля температуры раствора при помощи электродного способа и прогрева с применением греющих петель.

    Электродный способ

    При помощи электродного прогрева возможно значительно ускорить темпы прогрева бетона кроме того при минусовых температурах внешней среды. В ходе прогрева через толщу материала пропускается электричество, в следствии чего происходит выделение тепла.

    В большинстве случаев, такая методика используется при изготовлении вертикально расположенных конструкций и ЖБИ, конечно для горизонтально расположенных поверхностей с маленькой площадью.

    К преимуществам этого метода возможно отнести:

    • простоту закладки греющих петель;
    • безопасность эксплуатации;
    • сжатые сроки твердения раствора кроме того в негативных климатических условиях;
    • низкая цена реализации прогрева.

    Но, имеется и недостатки, среди которых:

    • Значительные энергозатраты, поскольку нужна подача тока с мощностью не меньше 1000 кВт из расчета на 3—5 м? цементного раствора. Очевидно, такими параметрами энергообеспечения может похвастать не каждая строительная площадка.
    • По мере подсыхания, раствора прогрев требует большего напряжения либо вовсе делается неосуществимым.

    Обогрев с применением греющих петель

    Таковой метод контроля температуры бетона работает по принципу предельного тока на кабеле и используется в основном при формировании цементных перекрытий и цементных стяжек.

    Среди преимуществ метода направляться отметить возможность действенного прогрева смеси изнутри на всех этапах ее твердения. Среди недостатков отметим сложность проведения монтажа, и возможность разрушения изоляции провода в ходе подсыхания смеси.

    Вывод

    Сейчас вы понимаете, какие конкретно факторы смогут воздействовать на параметры твердения бетона и какова инструкция обеспечения оптимальных условий, при которых высыхание пройдет не только быстро, но и без ущерба для эксплуатационных качеств готового объекта либо сооружения. Больше нужной информации вы сможете отыскать, взглянув видео в данной статье.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector