Температура застывания бетона: как застывает бетонный раствор

При работе с бетоном крайне важно учитывать влияние температуры окружающей среды на скорость его застывания и прочность. Игнорирование этого момента может привести к снижению качества материала, что в некоторых случаях просто недопустимо. Поэтому далее мы рассмотрим, какая оптимальная температура для застывания бетона, и что делать, если температура окружающей среды значительно ниже этого показателя.

Выполнение стяжки в холодное время года

Общие сведения

Итак, наилучшей температурой для твердения бетона считается около + 20 градусов по Цельсию. Однако, не всегда получается выдержать подобные условия. Бывают случаи, когда необходимо выполнить бетонирование в холодное время года.

К примеру, потребность в зимних работах может возникнуть в следующих случаях:

• Бетонирование при осыпающихся грунтах, что сложно выполнить в теплое время года.
• Зимние скидки на цемент. Иногда цена материала может быть действительно очень низкой, но, в то же время, хранить его до наступления потепления не имеет смысла, так как качество цемента будет снижаться. В такой ситуации оптимальным вариантом будет проведение работ в условиях низкой температуры.
• При частном строительстве. Зачастую, зимой легче получить отпуск, чем в летнее время.

Обратите внимание! Зимой дороже копать траншеи, к тому же, необходимо предусмотреть место для обогрева людей. Поэтому заниматься строительством не всегда выгодно.

Заливка фундамента в зимнее время

Особенности заливки бетона при низких температурах

В первую очередь следует разобраться, какую температуру, при работе с бетоном, следует считать низкой. Среди строителей принято считать погоду холодной, если среднесуточная температура опускается ниже + 4 градусов по Цельсию. В этом случае, для успешного проведения данной строительной операции своими руками необходимо предпринять специальные меры предосторожности, которые защитят раствор от негативного влияния холода.

Дело в том, что застывание бетона при низких температурах происходит особым образом. Скорость протекания этого процесса и качество итогового результата во многом зависит от температуры воды в составе.

Чем она выше, тем, соответственно, быстрей происходит застывание. Оптимальный ее показатель составляет 7-15 градусов.

Однако, низкая температура окружающей среды в любом случае оказывает критическое воздействие на скорость гидратации цемента. В итоге, набор прочности и застывание происходит значительно медленнее.

Утепление свежезалитого фундамента

Чтобы высчитать, сколько застывает бетон при минусовой температуре, нужно учесть, что ее падение на 10 градусов снижает скорость твердения в два раза. Подобные расчеты важны при планировании строительных работ и снятии опалубки.

Обратите внимание! Если температура опустится ниже -4 градусов по Цельсию, то раствор просто замерзнет, и, в таком случае, процесс застывания вообще прекратится, а бетон потеряет до 50 процентов своей прочности.

Однако, имеются и положительные стороны заливки при низкой температуре – при правильной организации процесса, есть шанс получить более качественный результат, так как меньшая исходная температура в итоге дает большую прочность. Единственное, необходимо помнить при какой температуре застывает бетонный раствор, т.е. следить, чтобы она не опускалась ниже -4 градусов.

Добавка для увеличения скорости застывания

Искусственное увеличение скорости застывания

Так как застывает бетон при минусовой температуре очень медленно, а сроки строительства зачастую ограничены, строители придумали несколько способов, как ускорить этот процесс.

Наиболее распространенные из них следующие:

• Добавление специальных присадок в раствор;
• Подогрев бетона электрическим кабелем;
• Использование большего количества цемента в составе.

Теперь подробней рассмотрим особенности каждого из этих методов.

Использование модификаторов

Чаще всего, при проведении строительных работ в зимнее время используют модификаторы следующих типов:

• Добавки типа С — ускорители твердения бетона;
• Добавки типа Е — водозамещающие ускорители.

Наиболее эффективным и распространенным является хлорид калия. Однако, его доля в общей массе должна составлять не более 2 %.

Надо сказать, что ускорители затвердения не влияют на качество бетона, однако, в то же время они не защищают его от замерзания. Кроме того, их применение не отменяет требования к температуре раствора и выполнение мер по его защите от замерзания.

Обратите внимание! При выполнении стяжки или фундамента, нужно сразу продумать наличие отверстий и каналов для коммуникаций, так как последующая обработка будет весьма трудоемкой. К тому же она потребует специального инструмента, к примеру, резка железобетона алмазными кругами подразумевает наличие мощной болгарки.

Использование провода для обогрева бетона

Подогрев бетона

Для подогрева бетона зачастую используют специальный кабель. Это метод, можно назвать наиболее естественным. Единственное, для достижения положительного результата, должна строго соблюдаться определенная инструкция по обогреву (узнайте также как осуществляется прогрев бетона сварочным аппаратом).

В отличие от предыдущего метода, обогрев позволяет защитить бетон от замерзания. Соответственно, нет необходимости высчитывать при какой температуре застывает бетон и сколько длится этот процесс, так как можно обеспечить вполне нормальные условия.

На фото — кабель для прогрева бетона

Увеличение дозировки цемента

Данный метод можно использовать при незначительном снижении температуры. Увеличение дозировки должно быть небольшим, в противном случае качество бетона и его долговечность может существенно снизиться.

Совет! Если после застывание раствора понадобилось его просверлить, то наиболее эффективным методом является алмазное бурение отверстий в бетоне.

Вывод

Бетонирование при минимальных температурах имеет ряд особенностей и требует особого подхода к выполнению работ. Самое главное – не допустить цикл замораживания и размораживания раствора. Но, в то же время, если выполнить операцию правильно, то в итоге вы получите более прочный материал, чем при заливке в нормальных условиях (см.

также статью «Перегородки из газобетона – основные нюансы возведения»).

Из видео в этой статье вы можно получить некоторую дополнительную информацию по данной теме.

Добавить в избранное Версия для печати

Поделитесь:

Статьи по теме

Все материалы по теме

Время высыхания цемента, от чего зависит, этапы затвердевания

Любые ремонтные работы в доме или возведение здания не обходятся без использования цементной смеси. Установить фундамент, залить пол, оштукатурить стены невозможно без этого материала.

Оглавление:

1. Описание процесса
2. Правила сушки бетона
3. Методы воздействия на раствор

Этапы затвердевания

Цементный состав, изготовленный в соответствии с технологией и с соблюдением необходимых пропорций, начинает застывать с первых минут заливки в форму или опалубку.

Но полностью свою прочность он наращивает в течении определенного отрезка времени. В этот период масса не способна выдержать существенную нагрузку. Залитая стяжка может растрескаться и разрушиться.

Обычное время затвердевания – 4 недели. Мощным фундаментам под многоэтажное здание, промышленным сооружениям для высыхания отводится 3 месяца. Тонкой стяжке, например, под укладку плиточного пола или бетонную дорожку, достаточно 72 часов.

Строительный раствор проходит два этапа:

• Схватывание. Продолжается от 1-2 до 24 часов с момента замешивания. Масса сохраняет подвижное состояние, не давая производить дальнейшие работы.
• Затвердевание. Согласно СНиП, происходит на протяжении 30 дней с момента заливки. Эта норма подразумевает высыхание, позволяющее начать новый этап строительства или отделки здания. Полностью этот процесс заканчивается спустя как минимум 1 год.

Разные марки не твердеют за равные промежутки времени. При температуре +10 °C и достаточной влажности цемент М400 позволяет продолжать работы через 12-15 дней, а М500 – уже на 9-10 день.

К факторам, влияющим на продолжительность высыхания, относятся:

• Температура. При +20+23 °C этот процесс протекает 1-3 часа, при 0 °C затягивается до 20-24 часов. Застывшая на морозе вода полностью останавливает твердение.
• Влажность. Оптимальный показатель – 65-70%. Повышается уровень влаги в воздухе путем обрызгивания поверхности, покрытием мокрой тканью или пленкой, засыпанием стяжки сырыми опилками или соломой.
• Марка цемента. Отличающиеся по плотности и другим характеристикам составы требуют разного времени для набора марочной прочности. М400 схватывается за 1,5-2 часа, М500 достаточно 1 часа.
• Соблюдение технологии заливки. Важно приготовить смесь, тщательно перемешивая компоненты в соответствии с необходимыми пропорциями и утрамбовать залитый слой.
• Уход за стяжкой при затвердевании. В этот период не рекомендуется попадание прямых солнечных лучей и сквозняков.

Введение различных добавок ускоряет процесс и повышает качественные характеристики сооружения. Самый распространенный вид – портландцемент – имеет в своем составе минеральные вещества, увеличение или уменьшение пропорций которых влияет на время твердения.

Способы воздействия на высыхание цемента

Зачастую резкое изменение погоды не позволяет закончить бетонирование в срок и обеспечить необходимые условия для получения качественного покрытия. Для таких ситуаций существуют следующие методы:

• При понижении температуры окружающего воздуха ниже допустимых пределов готовые растворы подогреваются различными способами: электричеством, паром, оборудованием тепляков и прочими. Трехкальциевая силикатная добавка при гидратации смеси повышает ее температуру.
• Необходимость закончить бетонирование при низких температурах обуславливает использование противоморозных присадок на основе солей кальция и натрия.
• Изменение состава отражается на продолжительности застывания стяжки: песок и щебень сокращают время, пористые наполнители (шлак и керамзит) продлевают процесс.
• Замедляют схватывание поверхностно-активные вещества. Например, добавление бетонита или мыльного раствора задерживает испарение воды и избавляет поверхность от пересыхания.

На 14 день после заливки при удовлетворительных условиях температурного режима и влажности марка М400 набирает 50 % прочности, а М500 – 75 %. Использование различных добавок позволяет регулировать сроки строительства.

пределов текучести нефтепромысловых цементных растворов | Восточное региональное собрание SPE

Skip Nav Destination

• Цитировать
  • Посмотреть эту цитату
  • Добавить в менеджер цитирования
• Делиться
  • MailTo
  • Твиттер
  • LinkedIn

• Получить разрешения

• Поиск по сайту

Citation

Кларк П. Е., Сундарам Л. и М. Балакришнан. «Пределы текучести нефтепромысловых цементных растворов». Документ представлен на Восточной региональной конференции SPE в Колумбусе. Огайо, 19 октября.90. doi: https://doi.org/10.2118/21279-MS

Скачать файл цитаты:

• Ris (Zotero)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• КонецПримечание
• РефВоркс
• Бибтекс

Расширенный поиск

Аннотация

Определение пределов текучести цементных растворов важно для общего описания характеристик текучести раствора. Пределы текучести влияют как на свойства начального давления. Пределы текучести влияют как на начальное давление после временной остановки, так и на свойства цемента по заполнению пустот. Значения предела текучести обычно получают путем экстраполяции данных ротационного или трубчатого реометра. Этот метод подвержен как экспериментальным, так и аналитическим ошибкам. Недавно в ряде работ был описан более прямой метод измерения предела текучести в шламах. Для точного измерения пределов текучести можно использовать ротационный вискозиметр, оснащенный крыльчаткой, а не поплавком. Поверхность текучести с приспособлением для испытаний с крыльчаткой находится в жидкости, а не на границе раздела жидкость-твердое тело, как в случае с твердым грузом или аппаратом с трубчатым потоком. Эксперименты с креплением лопасти с использованием реометра с регулируемой скоростью сдвига могут быть подвержены ошибкам, вызванным скручиванием торсионной пружины. В этом исследовании для решения этих проблем использовался реометр с контролируемым напряжением. Представлены пределы текучести различных нефтепромысловых тампонажных растворов. Данные отражают различия в присадках, представленных при старении. Данные отражают различия в добавках, времени старения и содержании воды. Крыльчатый метод можно использовать для точного и воспроизводимого измерения предела текучести цемента. Использование прибора с контролируемым напряжением имеет ряд преимуществ при выполнении этих измерений.

Введение

Предел текучести (tau y) жидкости определяется как минимальное напряжение, необходимое для деформации жидкости. В этой статье tau y также будет называться пределом текучести по Бингаму. Ниже предела текучести жидкость действует как упругое твердое тело, а выше предела текучести жидкость течет с пластической вязкостью (mu p). Это формулировка критерия фон Мизеса для жидкостей с пределом текучести. Уравнение (уравнение Бингама), которое описывает течение жидкости с пределом текучести, имеет вид

(1)

где тау — напряжение сдвига, а гамма — скорость сдвига. К сожалению, для жидкостей уравнение 1 является идеализацией реального потока. В экспериментах с контролируемой скоростью сдвига напряжение обычно нарастает экспоненциально при малых скоростях сдвига, что дает данные, аналогичные точкам данных, показанным на рисунке 1. Папанастасиу представляет определяющее уравнение (2), которое точно описывает поведение реальной системы в широком диапазоне. скорости сдвига.

(2)

Где mu — вязкость жидкости после текучести, D — тензор скорости деформации, tau — тензор напряжения, а pi D — второй инвариант тензора скорости деформации. Это довольно внушительное уравнение можно сократить до

(3)

для вискозиметрических одномерных потоков. Уравнение 3 похоже на уравнение Гершелла-Балкли с членом (1 — e-m gamma), который изменяет параметр предела текучести.

Стр. 167

Ключевые слова:

реометр, химия бурового раствора, ротационный вискозиметр, буровые растворы и материалы, рецептура бурового раствора, дина см2, реология, экспериментальные данные, добыча нефти и газа, цементный раствор

Предметы:

Буровые растворы и материалы, Выбор и рецептура бурового раствора (химия, свойства)

Этот контент доступен только в формате PDF.

Вы можете получить доступ к этой статье, если купите или потратите загрузку.

У вас еще нет аккаунта? регистр

Просмотр ваших загрузок

Давай! подвинь это! подтолкнуть его! … Поздно, загустело! …

Теперь позвольте мне рассказать вам больше о гелеобразовании цемента

Цементный раствор для строителей

Почему этот пост?

Более месяца назад кто-то запросил некоторые сведения о гелеобразовании во время первичного и вторичного цементирования. Было дано два-три ответа, которых, я думаю, было достаточно, чтобы иметь хорошее представление о теме. Однако, если честно, я не мог перестать думать об этом и о том, как тяжело найти какие-то документы по этой теме. Наверное, я должен сказать – трудно найти информацию, когда не знаешь, где ее искать.

По этой причине и создан этот пост. Я не претендую на то, чтобы полностью охватить все аспекты этой темы, например, всю вовлеченную химию (цемент, поверхность зерен которого сильно покрыта алюминатами, или цемент с низким содержанием свободных сульфатов и т. д.), но я просто стремлюсь дать некоторое представление. по теме, чтобы такие люди, как я, могли читать, и если это может открыть дискуссию, чтобы обогатить тему, это будет просто ВАУ.

Теперь, когда введение сделано, давайте попробуем сделать его максимально простым. Поэтому приступим.

Давайте сначала разберемся с концепцией

Проблемы со смешиванием, невозможность перекачивания цементного раствора во время или до окончания замещения или просто регистрация высокого давления замещения из-за высокой вязкости цементного раствора или гелеобразования цемента могут иметь серьезные последствия. последствия цементирования. Если нам повезет, мы сможем завершить работу, как в случае с высоким давлением вытеснения, но если нет, то в худшем случае это провал работы, такой как CLIP (Цемент, оставленный в трубе).

Гелеобразование цемента может быть определено как раннее загущение или увеличение гелевой прочности цементного раствора. В лаборатории, например, при перемешивании суспензии в вискозиметре появляется загустение при наблюдении аномально высокой реологии. На месте это можно наблюдать на этапе приготовления цементного раствора (замешивание цементного раствора перед закачкой). Однако эта проблема должна быть исправлена ​​до перехода к этапу выполнения.

Гелеобразование цемента также может происходить во время укладки цемента, как указано выше. В лаборатории мы можем наблюдать это при тестировании цемента, чтобы измерить время загустевания. Во время этого теста мы говорим о гелеобразовании, когда наблюдаем несвоевременное увеличение кривой консистенции (консистенция Бердена – Bc). Я должен быть осторожен, потому что эти два измерения (ТТ и реология) различны, и перекодирование геля при измерении реологии цемента не означает, что это будет наблюдаться на кривой времени загустевания и наоборот.

Почему цементный раствор гелеобразует? Что ж, наверняка есть много причин, которые приводят к гелеобразованию цемента, но в целом основными из них являются: качество используемого цемента, используемая вода, используемые добавки и иногда температура, при которой проводится испытание раствора.

Давайте определим их

Насколько мне известно, существует четыре типа гелеобразования цемента, которые можно разделить на две группы. Первые два относятся к раннему загустеванию цементного раствора, которые представляют собой первичный гель и вторичный гель, а два других связаны с ранним увеличением кривой консистенции на графике ТТ, это третичный гель и квартальный гель.

Раннее загущение

Первичный гель

Наблюдается, когда цементный раствор сразу после смешивания остается в статических условиях. Это происходит на этапе приготовления цементного раствора при измерении реологии цемента при комнатной температуре.

В лаборатории его можно обнаружить при измерении прочности геля цементного раствора вискозиметром после пребывания раствора через 10 мин в статическом состоянии (процедура API RP 10B2). В основном, после этих 10 минут в статическом состоянии, когда вращение со скоростью 5,1 с–1 (3 об/мин с R1B1 или 6 об/мин с R1B5) возобновляется, показание представляет собой высокое значение (максимальное показание шкалы отклонения) или просто увеличение. при сдвиговом напряжении. Это наращивание прочности геля и в большинстве случаев остается постоянным.

Здесь хотелось бы добавить специальное замечание, есть люди, которые классифицируют загустение цементного раствора при смешивании (невозможности смешивания или достижения определенной плотности) с первичным гелем, лично у меня есть некоторые резервы на этот счет, и я кратко расскажу об этом. потом. Я надеюсь, что это откроет обогащающую дискуссию. Давай продолжим.

Вторичный гель

Можно сказать, что этот гель похож на первичный, но обнаруживается не при комнатной температуре, а при БГКТ. Другими словами, этот гель выявляют при измерении прочности геля тампонажного раствора через 10 мин в статическом состоянии при БГХТ. Поскольку это связано со статической прочностью геля, мы можем легко понять, что во время испытания на время загустевания этот гель не наблюдается.

Увеличение консистенции

Третичный гель

Этот гель связан с увеличением консистенции цементного раствора. В целом это легко проследить по временной кривой утолщения по увеличению консистенции до значений между 20 и 70 до н.э. Одной из его особенностей является то, что консистенция остается выше этих значений до завершения теста на время загустевания.

Четвертичный гель

Квартальный гель аналогичен предыдущему гелю. Основное отличие заключается в том, что в случае квартального геля консистенция цементного раствора после повышения и достижения значений от 20 до 70 Bc снижается, и эти значения остаются ниже до завершения испытания на время загустевания.

Невозможно смешать или достичь расчетной плотности

Повышение вязкости цемента можно обнаружить и идентифицировать другими способами, кроме указанных выше. Пока я писал эти строки, я вспомнил случай, с которым столкнулся на поле около 7 лет назад. Мы не смогли завершить работу по цементированию, потому что мы не смогли замесить на лету цементный раствор с концентрацией 2,10 г/см3. Давайте быстро обзор этого дела.

Исходная информация: При бурении секции 17 ½’’ с РУО плотностью 1,40 г/см3 инструмент остался в скважине на глубине +/- 1080 м. После различных попыток промысла клиент согласился установить КОП для бурения новой скважины на отметке 960 м. Судя по скважинным данным и условиям, работа была рассчитана на использование цементного раствора плотностью 2,10 г/см3, чтобы соответствовать целям и ожиданиям клиента. Для выполнения планировалось замесить буферную смесь порционно, а затем на лету замешать и закачать цементный раствор.

Исполнение: Буфер закачан без проблем и начался процесс замешивания и закачки цементного раствора. Плотность цементного раствора была увеличена до 2,05 г/см3 без каких-либо проблем, но проблемы начались при попытке достичь плотности 2,10 г/см3. Попытки поднять плотность цементного раствора до 2,10 г/куб.см оказались тщетными, и после закачки около 35 баррелей работа была приостановлена, все 35 баррелей были откачаны.

Мы попытались снова, после проверки всего оборудования, шлангов, силосов, воздушного компрессора и т. д. и замены цементного насоса мы не смогли завершить работу. В общей сложности было закачано 39 баррелей цементного раствора, а затем откачано.

Было очевидно, что каждый раз, когда мы пытались перейти от плотности 2,05 г/см3 к плотности 2,10 г/см3, наблюдалось загущение, приводящее к невозможности перекачивания жидкости. Мы смогли выполнить работу через 1,5 дня, добавив два диспергатора в воду смеси. Я не буду вдаваться во все подробности расследования, это не главная цель здесь, вместо этого я хотел бы прямо осветить то, из чего мы узнали.

Ничего, связанного с гелеобразованием цемента, как указано выше, не наблюдалось, вместо этого мы узнали, что:

Физико-химическая модель смешивания цемента (документ SPE 18895)

Недостаточная энергия смешивания и время смешивания:  Это явление хорошо объясняется Бенуа Видик в своей очень интересной статье SPE 18895 (Критические параметры смешивания для хорошего контроля качества цементного раствора). Я цитирую: «Критическим шагом является дефлокуляция. Если суспензия дефлокулирована, то мощность будет должным образом смачиваться, а энергия, необходимая для дефлокуляции, будет достаточно большой, чтобы обеспечить стабилизацию суспензии». Это означает, что процесс смешивания цементного раствора определяется двумя явлениями: минимальной энергией смешивания и минимальным требуемым временем смешиваемости. И то, и другое требуется для успешного смешивания цемента и воды (рисунок выше).

В лаборатории важно записывать и контролировать такие данные, как время смешивания (мин или сек) и достаточную энергию смешивания (об/мин), и соответствующим образом планировать выполнение. Возвращаясь к моему случаю, мы заметили в лаборатории тот факт, что цементирование заняло около 80 секунд (> 15 секунд или 40 секунд) при 4000 об/мин ± 200 об/мин (66,7 об/с ± 3, 3 р/с) смешать с водой замеса (от 1 до 4, как показано на рисунке ниже). Словом, перемешивание на лету цементным агрегатом в этих условиях было не лучшим вариантом.

Иллюстрация времени включения цемента в воду затворения (>80 секунд из представленного случая)

Цементный раствор с высокой реологией для смешивания на лету: В зависимости от передовой практики и руководств часто можно увидеть рекомендации типа «принять меры предосторожности». когда реология цементных растворов показывает показания при 300 об/мин > 200, потому что они могут создавать проблемы при перемешивании в полевых условиях». Это не всегда верно, потому что, я думаю, во всем мире есть много случаев, когда цементные растворы с показаниями > 200 смешивались и смешиваются на лету с цементными единицами.

Однако в моем случае мы обнаружили, что используемая нами навозная жижа не может быть смешана с мухами, потому что ее показания были > 200. Это утверждение было подтверждено более 3 раз (на поле) и 2 раза при выполнении своего рода «дворового теста». ».

Эти два параметра повлияли на нас во время работы, проблема, конечно же, была решена, и работа была возобновлена. Из этого инцидента мы узнали, что иногда мы не уделяем должного внимания таким деталям, как время, необходимое для смешивания цемента с водой, или показаниям реологии > 200 при 300 об/мин, чтобы правильно спланировать выполнение нашей работы. Например, в этом случае использование смесителя периодического действия было более подходящим для работы, чем использование цементной установки.

Заключительные мысли:

Как и в любой операции по цементированию, планирование является ключом к успеху. Понимание того, как определить гелеобразование цемента во всех формах в лаборатории, может помочь не только изменить конструкцию или улучшить перекачиваемый цементный раствор, но и выбрать подходящую логистику.

Надеюсь я не был таким длинным и вам было интересно читать эти строки. Моя первая цель состояла в том, чтобы дать некоторые идеи (не слишком глубокие или тяжелые) по этой теме, а вторая теперь зависит от вас, дорогие читатели, мне нужно прочитать ваши мысли, я действительно хочу учиться у вас.