зимнее бетонирование, зимний бетон, методы, способы, технология зимнего бетонирования, бетон в зимнее время

Наши цены на зимний бетон >>>

В последнее время в консультационный отдел нашей компании довольно часто стали поступать звонки с вопросами – как бетонировать зимой, какой бетон использовать, стоит ли применять противоморозные добавки в бетон или лучше устроить электропрогрев? Давайте попробуем вкратце описать основные способы зимнего бетонирования.

Низкая температура является главной проблемой сопровождающей зимнее бетонирование. Для начала стоит упомянуть — каким образом отрицательная температура может повлиять на процесс схватывания и твердения бетона. Существует две основных причины:

• Затормаживание процесса гидратации цемента (увеличение сроков набора прочности бетона)
• Вымерзание воды, входящей в состав бетона (полная остановка процесса набора прочности)

Разберем по порядку: каким же образом каждая из причин воздействует на поведение набирающего прочность бетона. В чем основная проблема бетонирования при низких температурах. Почему для свежеуложенного бетона опасна отрицательная температура. Что конкретно не хватает цементу для полноценного схватывания и образования цементного камня, при бетонировании зимой.

Низкая температура (0+10 градусов) существенно затормаживает процесс гидратации цемента. Попросту — растягиваются сроки набора прочности бетона. К примеру: в нормальных условиях (+20 градусов Цельсия) за неделю бетон набирает до 70% прочности. При температуре окружающего воздуха +5 градусов, срок набора 70% марочной прочности бетона может растянуться на 3-4 недели.

Высокая температура является катализатором большинства химических процессов. Не исключением является и процесс гидратации цемента. Именно поэтому, при изготовлении ЖБИ изделий применяется пропаривание свежеотлитых изделий из бетона. При пропаривании, в камере с погруженными в неё свежеизготовленными железобетонными изделиями поддерживается 70-80 градусная температура и повышенная влажность. Благодаря таким условиям, бетон ускоренными темпами набирает марочную прочность. И пресловутые 70% прочности, бетон может набрать за 8-12 часов (в стандартных 20-градусных условиях аналогичная прочность бетона достигается за неделю).

И если низкая положительная температура тормозит процесс схватывания и набора прочности бетона, то отрицательная — полностью его останавливает. Причина тому – вымерзание воды в молодом бетоне. Сам процесс гидратации цемента невозможен в отсутствие воды. Вода является необходимым компонентом для образования цементного камня. Цемент должен находиться в контакте с водой (влагой) в течение всего времени созревания.

Классический срок набора марочной прочности бетона – 28 суток. Именно в таком возрасте он должен набрать прочность, которая была рассчитана и спрогнозирована лабораторией бетонного завода. Однако, как мы уже выяснили, при бетонировании в зимних условиях, процесс схватывания и набора прочности может растянуться, а то и вовсе остановиться, вплоть до наступления оттепели. 

Как бетонировать зимой

Коль уж мы завели речь о зимнем бетонировании, будем считать, что температура, при которой мы производим монолитные работы, – отрицательная. Основная задача – не дать замерзнуть воде, входящей в состав бетона. Как говорится в рекламе: «Не дай себе засохнуть». В данном случае – не дайте засохнуть цементу. Цемент нуждается в воде. Это его жизнь и его сила. По сути, технология зимнего бетонирования и нацелена на сохранение воды от замораживания (кристаллизации).

Какие же методы зимнего бетонирования наиболее часто используются на современной стройке. Существует несколько основных способов сохранения воды затворения бетона от вымерзания:

• Применение противоморозных добавок в бетон (ПМД)
• Использование электропрогрева бетона
• Укрывание бетона пленкой ПВХ, утеплителями и т.п.
• Сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками

Применение противоморозных добавок в бетон — наиболее распространённый способ, применяемый при бетонировании в зимних условиях. Большинство бетонных заводов выпускают бетон с зимними добавками ПМД. Так называемый зимний бетон производится в различных вариациях, отличающихся между собой процентным содержанием добавок.

Противоморозные добавки вводятся в бетон в строгом процентном соотношении с количеством цемента, входящего в ту или иную марку бетона. Так же, количество противоморозной добавки зависит от предполагаемой температуры воздуха, при которой будет происходить бетонирование. Более подробную информацию читайте в разделе противоморозные добавки для бетона.

Электропрогрев бетона чаще применяется на больших стройках, где имеется техническая возможность использовать трансформаторы большой мощности (30-80 кВт). В российских реалиях дряхлых подстанций и электросетей недостаточной мощности, зимний прогрев бетона — это малореальное мероприятие для частного застройщика. Электрический прогрев бетона зимой, на мой взгляд — лучший метод, при проведении монолитных работ, но… Как говорится: «Чем богаты, тем и рады».

Укрывание бетона – наиболее рациональный метод бетонирования в зимнее время, при пограничных температурах воздуха +3-3. Схватывание и твердение бетона – изотермический процесс, то есть: при застывании и наборе прочности, цемент, контактируя с водой, выделяет тепло. И было бы неплохо сохранить это тепло. Для этого необходимо свежеотлитую конструкцию из бетона укрыть ПВХ плёнкой, или утеплителем. В некоторых случаях, если при бетонировании в зимнее время применялся обычный бетон без противоморозных добавок, а температура воздуха резко упала до низких минусовых значений (-5-15) целесообразно использовать газовые или электрические пушки.

Если будет использоваться дополнительный прогрев тепловыми пушками, то укрытие из плёнки ПВХ укладывается не на поверхность бетона, а на временный каркас из досок, брусков и т.п . Создаётся нечто наподобие низкой «палатки» или «шатра» над бетонной конструкцией и под это укрытие ставятся тепловые пушки. Чем выше будет температура под шатром, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев.

В большинстве случаев, для первичного набора прочности бетона, достаточной для проведения дальнейших работ, хватает 1-3 суток прогрева тепловыми пушками. За это время бетон может набрать до 50% марочной прочности.

Возможные последствия зимнего бетонирования

В любом случае, даже если ничего не сделано, и бетон всё таки замерз – не стоит отчаиваться. Процесс набора прочности возобновится как только восстановится положительная температура и вода оттает. Довольно часта ситуация, когда в октябре-ноябре прихватывают морозы на насколько дней, а потом на протяжении месяца стоит положительная температура. В данной ситуации, бетон, примороженный в эти несколько холодных дней, продолжит набор прочности с наступлением оттепели.

Чаще всего подобное «издевательство» проходит с незначительными потерями для залитой бетонной конструкции. Конечно же, имеет место быть снижение марочной прочности бетона, подмороженного в раннем возрасте. Однако, учитывая проектные запасы этой самой прочности, можно закрыть глаза на это недоразумение.

Как правило, при подмораживании страдает самый верхний слой бетона. Если отливается плита перекрытия или фундаментная плита, то при резких заморозках пострадает поверхность, а не массив конструкции. В дальнейшем эта поверхность, сродни облупившейся краске, обсыпется шелухой. Причин тому немного.

• Во-первых, внутренний массив бетонной конструкции спасает тепло, выделяемое реакцией взаимодействия цемента и воды (изотермический процесс). Ну и конечно же, помогают защитные функции опалубки и внешнего слоя бетона.
• Во-вторых, вода, как самый легкий компонент бетона, во всех случаях поднимается наверх. Особенно, если бетон при заливке разбавлялся водой. В результате мы получаем излишнюю несвязанную воду в верхней части плиты, ну и конечно же, нарушенной водоцементное отношение в этой части конструкции. А тут ещё и мороз «помогает».

Если случилась беда: бетон все же замерз, и оттепелей не ожидается, примите хоть какие-то меры по спасению конструкции. Накройте бетонное сооружение плёнкой ПВХ, дабы заморозки и оттепели, которые неизменно будут происходить весной не разрушали и без того слабый верхний слой бетона. В таком случае Вы дадите хоть какой-то шанс цементу продолжить процесс гидратации весной. Прочность будет ниже, чем расчётная марка бетона, но не так критично, как в случае с просто брошенным под снегом и дождями неокрепшим бетоном.

Не укрытый, замороженный бетон, весной может потерять значительную часть своего верхнего слоя. Вы буквально сметёте веником пласты и крошки несхватившегося цемента, песка и щебня. И это немудрено. Снег, лежащий на конструкции, весной будет таять днём и подмерзать ночью, разрушая тем самым и без того слабую поверхность.

Вот собственно и всё, что хотелось рассказать про способы зимнего бетонирования. Всего конечно не упомянешь, но основные рекомендации по зимнему бетонированию я постарался написать. Если определенные моменты остались непонятыми, и у Вас возникли какие-то вопросы, пишите на адрес [email protected]. Глядишь, Вы узнаете что-то нужное, а я какие-то дополнения внесу в эту статью. С элетроподогреваемым незамерзающим приветом, Эдуард Минаев.

PS. Компания БЭСТО поставляет зимний бетон с противоморозными добавками, не провоцирующими процесс корродирования строительной арматуры. Заводы, с которых происходит отгрузка бетона, используют исключительно современные виды противоморозных добавок. Такие виды добавок не оказывают отрицательного влияния на схватывание, твердение, окончательную прочность и долголетие бетонной конструкции. Благодаря современным видам добавок, Вы можете спокойно проводить бетонирование в зимний период, без оглядки на память прошлых лет, когда использовались противоморозные добавки разрушающие арматуру и отрицательно влияющие на долголетие и прочность сооружения из железобетона.

 

 

 

 

Как происходит набор прочности бетона в зависимости от температуры?

Основным фактором, определяющим долговечность бетонной конструкции и его способность выдерживать заданные статические и динамические нагрузки, является показатель прочности бетона. При этом величина прочности бетона нарастает постепенно и зависит от нескольких условий, в том числе от температуры окружающей среды.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

Набор прочности бетона, является непостоянной величиной. Если твердение материала происходит в стандартных условиях (18-20 градусов Цельсия), набор прочности начинается через 7-14 суток и составляет до 70% прочности, которая достигается за общепринятый всеми строителями срок – 28 суток.

Впоследствии набор прочности происходит очень медленно и может достигать периода от 1 до 3-х лет (прочность 200-250% от уровня прочности  характерного для возраста бетона 28 суток).

Соответственно для правильного течение процесса гидратации (твердения) бетона необходимо обеспечить определенные условия:

• Влажность поверхности конструкции от 90 до 100%;
• Температура бетона или окружающей среды от 18 до 20 градусов Цельсия.

При нарушении данных условия происходит изменение времени твердения как в сторону значительного увеличения (при понижении температуры), так и в сторону увеличения (при повышении температуры).

Также при отрицательных температурах, вследствие перехода воды в кристаллическое состояние, происходит давление кристаллов льда на частицы цемента, что существенно снижает долговечность конструкции.

Особенности твердения бетонных конструкций

• Чем ниже температура от рекомендованных 18-20 градусов Цельсия, тем медленнее идет гидратация и нарастание прочности:
• Если температура достигла уровня 0 градусов Цельсия и ниже – вода в толще цемента начинает замерзать, твердение состава останавливается и возобновляется только после повышения температуры тем или иным способом;
• Высокая влажность окружающей среды позволяет бетону приобретать более высокую прочность, чем он достигнет в условиях пониженной влажности;
• При температуре окружающей среды до 80-90 градусов Цельсия в условиях максимальной влажности (промышленное пропаривание ЖБИ в автоклавах) происходит значительное увеличение скорости нарастания прочности.

Учитывая сказанное, при проведении бетонных работ в условиях пониженных температур, для правильного течение процесса твердения и набора прочности, необходимо обеспечить соответствующий температурный режим.

Достигнуть температурного режима можно разными способами. В числе самых распространенных способов: прогрев толщи конструкции трансформаторами или сварочными аппаратами, прогрев поверхности специальными тепловыми матами, а также строительство над бетонной конструкцией временных сооружений (шатров) и прогрев внутреннего «подшатрового» пространства тепловыми пушками или электронагревателями.

Схватывание и твердение бетона и цемента

Цемент твердеет при взаимодействии с водой и очень важно знать, почему это происходит. Изучение этого процесса позволяет создавать новые химические добавки повышать положительные характеристики материала без вреда для самого процесса схватывания и твердения железо-бетонного (ЖБИ), цементного и бетонного сырья.

Производители используют добавки для формирования линейки продуктов с разными свойствами. Среди положительных эффектов добавок в бетон можно отметить:

• сокращение энергозатрат при пропаривании ЖБИ за счет добавок для ускорения набора прочности;
• при использовании пластификаторов уменьшение трудозатрат на вибрирование;
• увеличение оборачиваемости формоснастки или опалубки;

В итоге все это дает экономию цемента и снижение себестоимости продукта.

Основные стадии набора прочности бетона:

Схватывание бетона — короткий этап времени длительностью до 24 часов. При комнатной температуре (20 градусов Цельсия) схватывание начинается через 2 часа после затворения раствора и заканчивается всего через 2-3 часа. При нулевой температуре процесс занимает уже 15-20 часов. Соответственно повышенные температуры (например, процесс пропаривания ЖБИ в специальных камерах) позволяет сократить время схватывания бетона всего до 15-20 минут.

Вторая стадия — это твердение бетона. Когда после укладки в опалубку, бетон схватывается, сразу начинается процесс твердения материала, который длится несколько лет. Необычно, ведь кажется, что уже через сутки железо-бетонная конструкция затвердела и готова к использованию. Это отчасти так, но замечательное свойство бетонных изделий заключается в способности наращивать прочность и твердость еще несколько лет подряд. Что же касается срока в 28 суток, то этот период нужен, чтобы гарантировать требуемую по ГОСТу твердость для конкретной марки бетона.

Годами набирать твердость бетону помогает процесс гидратации цемента, но прежде чем рассказать о нем, стоит отметить и еще одну, возможную, стадию жизни бетонных материалов, которую допускать нельзя. Это «сваривание» бетона.

Необратимые негативные изменения в свойствах стройматериала происходят при плохой организации работ. Например, жаркий июньский день, стоит «молотилка» с бетоном и ждет 10 часов начала разгрузки. В это время с бетоном уже идут процессы, резко понижающие его технические качества. Поэтому очень важно доверить профессионалам доставку и разгрузку цемента и бетона на стройплощадку.

Итак, процесс гидратации. Его обеспечивают всего четыре минерала в составе цемента. Рассмотрим их подробнее.

C3S 3-кальциевый силикат (3CaO x SiO2) — главный элемент цементного раствора. Трехкальциевый силикат вступает в реакцию с выделением тепла и разогревает раствор с момента затворения. После начала схватывания температура постепенно снижается. Прочность через регламентированные 28 дней должен обеспечить именно этот минерал.

C2S 2-кальциевый силикат 2CaO x Si02 вступает в игру через месяц после затворения цемента в бетонной смеси, принимая эстафету у 3CaO x SiO2. Впрочем, можно и сократить срок начала реакции с помощью определенных добавок. Но независимо от этого действие данного минера длится несколько лет подряд.

C3A 3-кальциевый алюминат 3CaO x Al2O3 является самым активным элементом в составе цементного раствора. Он помогает бетону набрать прочность в первые дни после заливки. Зато потом роль алюмината сводится практически на нет. Быстро пробежав дистанцию, этот «спринтер» уступает дорогу своим напарникам.

Наконец, C4AF 4-кальциевый алюмоферит (4CaO x Al2O3 x Fe2O3). Это четвертый элемент системы по набору прочности, причем элемент на первый взгляд практически бесполезный. В реакцию он не вступает очень долго. Лишь через многие годы этот «ленивец» вступает в дело и позволяет еще чуть-чуть повысить прочность и твердость бетонной конструкции.

Полезный совет от специалистов «Люкс-Строй»:

Пока бетон или раствор цемента подвижны, они дольше переходят в стадию твердения. Поэтому заказывать доставку этих стройматериалов нужно в бетоносмесителях. У нашей компании есть собственный автопарк для доставки цемента и бетона, что позволяет доставить клиентам качественный бетон без эффекта сваривания.

Бетонные работы при отрицательных температурах воздуха

До каких минимальных температур можно заливать бетон? Правила цементирования на улице!

На окончательный результат процесса бетонирования влияет множество факторов, главным из которых выступают оптимальные температурные показатели. Поэтому стоит изучить, при какой температуре можно заливать бетон, а какая из них пагубно скажется на стойкости полученной конструкции.

Для этого, подробно рассмотрим данное преобразование в различных условиях.

Свойства заливки бетона: влияние сезонных условий на процесс

Основным поприщем использования бетона является заливка фундамента строительных объектов. На завершающем этапе монтажа – схватывание и твердение раствора, показания термометра играют огромную роль. От них зависит временной диапазон окончательного результата и срок эксплуатации полученного залива.

Благоприятной положительной температурой для заливки служит диапазон 3-25 градусов. В связи с этим, строительство объектов популярно весной или летом.

При низкой или отрицательной температуре, т.е. в осенний и зимний период, бетонирование осуществляется также, но во время действий используются специальные технологии, которые поддерживают нужный уровень тепла.

Варианты увеличения температуры бетонной смеси в зимний период:

• Подогрев воды;
• Внедрение морозостойких примесей;
• С помощью электрического подогрева;
• Использование тепловых пушек с ограждением бетонной смеси;
• Методика пропаривания бетонных конструкций при помощи специальных автоклав по достижению прочности 80-85%;
• Подогрев арматуры, если она присутствует в бетонной примеси, путём электроподогрева.

Важно! Льют бетон зимой при наружной температуре не выше 15 градусов со знаком «минус». В процессе, нужно обязательно использовать добавки, устойчивые к морозам и применять способы подогрева бетона при отрицательных температурах, а также правильно вести уход за ним.

Влияние морозоустойчивых примесей на заливку бетона зимой

Быстрота застывания раствора, зависит от марки цемента и добавки к ней.

Рассмотрим самые распространённые морозоустойчивые модификаторы и возьмём среднестатистический показатель выдержки бетона для любой марки цемента при минусовой температуре:

1. Хлористые соли: при -5 градусах – около 4-х суток, при -10 – до 7 суток, при -15 – до 2-х недель.
2. Нитрит натрия: при -5 градусах – до 6 суток, при -10 – около 9 дней, при -15 – до 10 календарных дней.
3. Поташ: при -5 градусах – 2-е суток, при -10 – около 5 дней, при -15 – 8 календарных дней, при -20 – 9 суток, при -25 – до 12 дней.

Задача химических примесей – снизить температуру замерзания жидкости в бетонной смеси.

На примере поташи рассмотрим, как рассчитывается введения химиката в жидкий бетон при минусовых температурах.

Примечание. Введение химических элементов осуществляется при дозировке 2 – 15 процентов от веса цемента в общую смесь.

Если температура бетона 10-15 градусов со знаком «минус», то необходимое количество пошата – 10 процентов от массы, при показаниях (минусовых) 21-25 градусов берут 15 процентов.

Примечание. В зимний период, при наличии добавки в бетоне, работать со смесью без прогрева можно при температуре не ниже минус 5 градусов.

Вопрос о том, при какой температуре можно заливать бетон, неактуален в холодные времена, так как в течение суток она может варьироваться в пределах 5-15 градусов ниже нуля, а постоянное замерзание/размораживание для бетонирования опасно.

Если же бетон замерзает, то консистенция перестаёт твердеть, так как вода превращается в лёд. Такое литьё придётся переделывать, в связи с тем, что даже если удастся отогреть основание, замёрзшая вода увеличивается в объёме и разрывает связи в бетоне, что приводит к неоднородности залитой поверхности.

Поэтому, прежде чем начинать работу, необходимо изучить все тонкости процесса заливки в мороз. Сюда относят: выбор высококачественного цемента и морозостойких добавок к нему, а также надлежащий уход за бетонной поверхностью.

Примечание. Специалисты допускают один цикл заморозки/оттаивания при условии, если температура смеси в течение 3-х суток не опустится ниже +10 градусов.

Температурный режим бетонной смеси: влияние погодных условий

Рассмотрению предлагается список оптимальных температур бетона, при которых получаются наиболее качественные конструкции:

• Благоприятные (со знаком «+») в диапазоне 5-15 градусов;
• Граничные показатели: минус 20 и +45 градусов;
• Не ниже +5 градусов – при показаниях наружного воздуха от +5 до -3 для марок цемента М200+, а при меньшей маркировке – смесь должна быть от +10 градусов.

Температура заливки бетона в летний период при +30 градусах понижает прочность поверхности. В связи с этим залитый участок обрабатывают водой (процесс увлажнения).

Учитывая этот факт, летом бетон разводят до более жидкой консистенции. При числовых показаниях 5-15 градусов со знаком «+» бетон, за счёт отдачи тепла окружающей среде, остужается самостоятельно.

Важно! Зимой все работы рекомендуется выполнять при минимальной температуре: до «минус» 15 градусов.

В сезон дождей, сырая погода в сочетание с прохладой, является наиболее оптимальной: бетон равномерно схватывается и есть возможность повышения устойчивости его к воде специальным цементом. Раствор от размытия спасёт накрывание рабочей площадки полиэтиленом.

Важно! При сильных затяжных дождях, на открытых уличных площадках, бетонные работы не осуществляются.

При какой температуре можно цементировать на улице в зимний сезон или осенний, когда показатели термометра уходят в минус?

Как оговаривалось выше, в любой мороз можно бетонировать, но для этого использовать один из методов подогрева. Наиболее популярным и бюджетным считается заблаговременное нагревание необходимых материалов для раствора, который при заливке должен быть 35-40 градусов.

Важно! Цемент не подвергается процессу подогрева.

• Нагревается песок и щебень до 60 градусов;
• Вода до 90 градусов;
• Цемент помещают на время в тёплое помещения. Он должен стать комнатной температуры;
• Все компоненты смешивают.

Совет. Сухой цемент греть нежелательно, так как огромная вероятность потери его активности. Вследствие чего, он станет непригодным.

Полезное видео

Смотрите интересное видео, как температура влияет на прочность и качество фундамента:

В этом видео рассказывается про бетонирование при минусовых температурах:

Видео-отзыв о зимнем бетоне:

Противопоказания к цементированию

Существует несколько тепловых условий, при температуре которых нельзя заливать бетон:

1. Столбик термометра на нижней границе – «плюс» 4 градуса, если не используется дополнительный обогрев. Хотя, многие считают, что крайним значением является нулевой градус, но по инструкции такие натяжки исключаются.
2. В межсезонные времена. Такие периоды характеризуются частыми и непредсказуемыми перепадами температуры, что черева-то последовательными замерзаниями и оттаиваниями, вследствие чего материал получает урон.
3. При температуре выше +25 градусов и влажности воздуха меньше 50 % в летний сезон без использования специальных быстросхватывающихся цементов.
4. Если в течение 3-х дней после заливки бетона зимой, нет возможности проводить прогрев свежего основания в диапазоне плюсовой температуры 10-30 градусов.
5. Нельзя заливать растворы с присадками при внезапной оттепели, если пошёл дождь или относительная влажность воздуха превышает 60%.
6. Не стоит проводить цементирование в экстремальных условиях, если нет особых навыков работы и практики по уходу за бетонными поверхностями в таких случаях.
7. При несоблюдении точных инструкций по нагреву материалов в осенне-зимний период. Т.е., важно точно знать, до каких температур можно прогревать стройматериалы для будущего раствора.
8. Использование цементной сухой смеси низкого качества при заливке в минусовые температуры.

Вывод

Рассмотрев всевозможные варианты работы с цементным раствором можно сделать заключение о температурных условиях заливки бетона:

1. Для уличного процесса, в любой сезон, оптимальными температурами являются: 5-20 градусов со знаком «+», от 0 до 5 градусов с использованием добавок, до «минус» 20 градусов с прогреванием и внедрением химикатов.
2. Идеальные условия для гидратации: при нормальных погодных условиях – температура смеси должна быть +30 градусов, в холодный период с использованием подогрева – +70 градусов, при температуре окружающей среды – нагрев воздуха в диапазоне 5-30 градусов со знаком «+».
3. Использовать химикаты можно при среднесуточной температуре ниже +5 градусов.

Бетон при отрицательных температурах – применение электрического подогрева, термоактивных опалубок, тепляков

Как известно, наилучшие условия для проведения работ по бетонированию — это весенний или осенний период с температурами от 10 до 20 градусов, самый лучший результат достигается именно при этих условиях. Но иногда приходится проводить бетонные работы при отрицательных температурах воздуха, этот вариант мы и рассмотрим в данной статье, ведь существует масса особенностей и нюансов, незнание которых может очень сильно повлиять на конечный результат.

Укладка бетона при отрицательных температурах без применения специальных технологий запрещена строительными нормами

Требования к бетонированию в зимний период

СНиП на бетонные работы при отрицательных температурах имеет номер 3.03.01-87 и носит название «несущие и ограждающие конструкции».

Именно в этом нормативном акте определены основные требования и особенности работ:

• Правила распространяются на работы, которые проводятся при среднесуточном значении температуры окружающего воздуха ниже +5 градусов или когда нижнее значение температуры за сутки составляет ниже 0 градусов.
• Процесс приготовления смеси должен производиться в отапливаемом помещении. При этом не стоит забывать тот факт, что процесс перемешивания должен быть более длительным, чем в летний период: не менее чем на 25% времени.
• Заполнители, применяемые для приготовления раствора должны быть подогретыми (особенно это касается воды), все сухие наполнители могут и не подогреваться, но в них не должно присутствовать кристаллов льда.

На фото: все емкости, предназначенные для хранения компонентов смеси, должны располагаться в помещении, так вы избежите их замерзания

• Если от места приготовления бетона до строительной площадки требуется доставка, помните, что раствор не должен остывать ниже установленных температур, это значительно ухудшает его свойства.
• Основание, на которое будет укладываться бетонная смесь должно исключать вероятность замерзания раствора при его заливке. С этой целью поверхности, а также армирующие элементы при их большом количестве требуется подогревать.
• Все поверхности должны быть очищены от наледи и снега, это очень важно, так как при снятии опалубки вы можете встретить неприятные сюрпризы в виде неровностей на поверхности.
• В условиях вечной мерзлоты бетонирование при отрицательных температурах по СНиПуII-18-76 проводится в строгом соответствии с нормативным актом, он должен использоваться как инструкция, так как цена ошибок в таких условиях слишком высока.

Основные технологии проведения работ в холодный период

Заливка бетона при отрицательных температурах может производиться множеством методов. Мы рассмотрим самые распространенные из них, которые чаще всего применяются в наших условиях. Стоит отметить, что все методики достаточно эффективны, если использовать их в соответствующих условиях.

Электрический подогрев бетона

Данный вариант очень популярен у крупных промышленных застройщиков, но и более мелкие объекты также с успехом используют электрический ток как способ поддержания положительной температуры при застывании бетона.

В зависимости от особенностей бетонных работ может быть использован один из следующих вариантов:

• Электронагрев с помощью специальных проводов, которые выпускаются в изоляции, но из-за особенностей конструкции при прохождении тока выделяют тепло и таким образом греют толщу бетона, ускоряя тем самым процесс его застывания и исключая замерзание. Чаще всего используется провод ПНСВ, сечение которого рассчитывается индивидуально для каждого объекта, при этом лучше привлечь специалистов, чтобы избежать ошибок в расчетах.

При проведении работ своими руками больше всего времени занимает процесс укладки проводов – делать это следует аккуратно, исключая повреждение изоляции

• Еще один вариант – прогрев материала с помощью электродов, в качестве которых чаще всего выступает арматура либо любые другие металлические штыри. Этот способ достаточно прост в плане реализации, но его использование предполагает использование большого количества понижающих трансформаторов и достаточно внушительный расход электроэнергии, что значительно повышает затраты.

Электроды ставятся заблаговременно либо втыкаются в свежезалитый раствор

• Еще один менее распространенный вариант – индукционный прогрев, который использует принцип электромагнитного поля для выделения тепла. Для использования данного вариант понадобится трансформатор и индукционная катушка.

Важно!
С недавних пор все чаще стал использоваться еще один интересный способ поддержания положительной температуры в бетоне – инфракрасный подогрев.
О свойствах лучистой энергии известно достаточно много, с ее помощью можно обогревать поверхность с минимальными затратами энергии, единственная проблема – высокая стоимость оборудования.

Использование различных добавок

Этот способ характеризуется тем, что свойства бетона при отрицательных температурах значительно улучшаются за счет специальных добавок, благодаря которым конструкции набирают высокие свойства прочности бетона даже при неблагоприятных условиях.

Все добавки можно разделить на несколько основных групп, в соответствии с которыми различаются и технологии проведения работ:

• «Холодный» термос, когда специальная добавка повышает экзотермию цемента, то есть его тепловыделение в процессе застывания. Ее использование позволяет составу подогреваться самостоятельно. Стоит отметить, что такой вариант подходит для небольших морозов.
• «Горячий» термос предполагает нагревание раствора в процессе его размешивания до определенной температуры. После заливки состава добавка значительно увеличивает термостатическую выдержку, за счет чего материал остывает очень долго.
• Еще один вариант – так называемый холодный способ, в смесь добавляются специальные противоморозные добавки, которые предотвращают промерзание поверхности и обеспечивают качественный набор прочности бетона при отрицательных температурах. Можно сказать, что это самый простой вариант для самостоятельного применения,цена состава невелика, а процесс применения прост: засыпаете добавку в приготавливаемую массу.

Добавки данной группы можно найти практически в любом строительном магазине

Важно!
Внимательно изучайте инструкцию по применению противоморозных компонентов, как правило, пропорции их добавления напрямую зависят от внешних условий: чем ниже температура, тем больше потребуется состава.

Использование термоактивных опалубок

Данный вариант предполагает использование различных конструкций, которые не только создают каркас будущего строения, но и обеспечивают качественное твердение бетона при отрицательных температурах за счет его подогрева.

Существуют следующие варианты подобных решений:

Термоактивная опалубка позволяет поддерживать положительную температуру даже при больших морозах

• Системы с электронагревательными элементами (специальные сетки, греющие кабеля, ТЭНы и так далее). Данный способ более прост, поэтому и используется чаще всего.
• Еще один интересный вариант – терморубашки, эта система представляет собой конструкцию с полостью, внутри которой циркулирует горячая вода, масло или пар. Система сложная, поэтому используется только на крупных объектах.

Тепляки

Этот способ предполагает возведение конструкций, которые и обеспечивают поддержание нужной температуры, при этом в тепляке можно проводить и другие работы – резка железобетона алмазными кругами и алмазное бурение отверстий в бетоне должны проводиться при положительных температурах, это обеспечит отличный результат.

Тепляк обеспечивает качественное застывание бетона и комфортное проведение работ

Конструкции могут быть двух видов:

• Стационарные, собираемые из щитов с воротами. Чаще всего такие варианты используются при больших объемах работ.
• Временные тепляки, представляющие собой каркас с пологом из пленки или брезента. Такой вариант быстро возводится и легко собирается.

Временная конструкция может возводиться из подручных средств, что является несомненным достоинством

Стоит отметить, что все рассмотренные варианты, касаются лишь обычного бетона, укладка асфальтобетона при отрицательных температурах проводится совсем по другим требованиям. Поэтому важно правильно определить характер работ.

Вывод

Только соблюдение технологии гарантирует высокое качество работ даже в зимний период. Видео в этой статье поможет лучше разобраться в некоторых видах работ и наглядно покажет их особенности.

Требования к заливке бетона при низких температурах

Еще совсем недавно индивидуальное строительство придавалось замораживанию в зимний период, сегодня, наоборот, наблюдается явная тенденция роста. Все чаще индивидуальные застройщики прибегают к возведению фундамента именно в зимний период. Причин повышенного спроса на данный вид услуг несколько:

1. Отсутствие заказов у строительных компаний благоприятствует снижению стоимости выполнения работ.
2. Проведенные работы по обустройству основания под здание, влияют на сокращение сроков окончания строительства.
3. К весенне-летнему периоду основание готово, поэтому можно возводить стены, обустраивать крышу, выполнять отделочные работы и в течение сезона дом готов к сдаче в эксплуатацию.

А так же вы можете узнать какие достоинства и недостатки строительства фундамента в зимний период здесь.

Что нужно учитывать при устройстве фундамента зимой

Главным недостатком возведения основания в зимний период являются плохие климатические условия, которые неблагоприятно сказываются на работе с бетоном. Но с применением новых технологий и материалов появилась возможность этот недостаток полностью исключить. Для того чтобы заливка бетона при минусовой температуре была качественной, изготовленная смесь и способы ее транспортировки должны соответствовать ГОСТ 10268-70, а при выполнении бетонных работ обязательным является строгое соблюдение требований СНиП 3.03.01-87. Узнайте больше про строительство ленточного фундамента зимой тут.

Как осуществляются бетонные работы при низких температурах

Чтобы бетонирование при отрицательных температурах имело высокое качество и отвечало прочностным требованиям, необходимо выполнять работы со строгим соблюдением технологий. Перейдя по этой ссылке вы узнаете можно ли произвести заливку зимой?

Смесь не потеряет своих свойств и характеристик, если:

• в состав вводятся дополнительные морозостойкие добавки, которые не позволяют бетону промерзать и слишком медленно твердеть;
• опалубка и бетон прогреваются специальным кабелем;
• производится общее утепление объекта.

Для этих целей применяется поэтапное проведение мероприятий.

Перед началом бетонирования необходимо выполнить подготовительные работы:

• установка опалубки;
• удаление снега и мусора;
• подведение источника питания к объекту (прокладка кабеля), который необходим для прогрева опалубки и заливаемой бетонной смеси.

Качественное соединение между слоями бетона происходит только в том случае, когда новый залитый слой имеет хорошую адгезию с предыдущим, который не успел полностью схватиться. Поэтому работы выполняются по максимуму быстро и в одну смену. Попутно осуществляется тщательное уплотнение смеси в углах и в местах соединения. Чтобы бетон хорошо уплотнился его нужно освободить от воздушных пузырьков, работа выполняется с помощью металлического лома или специального вибратора.

После того как вся опалубка будет заполнена бетоном, открытые участки накрываются щитами, строительной пленкой, рубероидом либо другим материалом.

Строгий контроль бетонной смеси производится на всех производственных этапах: начиная с процедуры изготовления и заканчивая заливкой ее в опалубку. Главное внимание уделяется температурным показателям смеси: марка М 400 в процессе замешивания имеет около +60°С, а при заливке она должна не превышать +35°С. С применением противоморозных добавок температура на выходе из бетономешалки может иметь другой показатель и он определяется специалистами лаборатории, так как на него непосредственно влияет временной показатель схватывания.

Для того чтобы правильно рассчитать время твердения, необходимо правильно подободрать противоморозные добавки, так как в их состав включены различные пластификаторы, от применения которых зависит хороший набор прочности бетона при отрицательных температурах.

Важно! При какой температуре можно заливать бетон? Заливать бетон можно при температуре -5ºС и при -15ºС. Но температура не должна быть ниже -15ºС.

Электропрогрев при заливке бетона при низких температурах

Очень важно создать систему электропрогрева, которая является главной составляющей при работе с бетоном в условиях зимы. Технология прогрева предусматривает применение проводов типа ПНСВ, которые монтируются непосредственно в опалубку либо в строительные конструкции, а иногда их устанавливают с внешней стороны. Главное следить за оптимальной температурой, так как ее повышение влечет пересушивание, а понижение – замедляет процедура схватывания и твердения.

Важно! В целях техники безопасности во время проведения уплотнительных работ необходимо отключать электропитание.

Продолжительность электропрогрева полностью зависит от температуры воздуха окружающей среды и самой смеси, которая поднимается до +35°С. От заливки до достижения прочностных показателей проходит примерно 7 дней, но процесс может проходить значительно дольше, если температура воздуха окружающей среды будет приближена к +5°С.

Процесс твердения постоянно держится под контролем, что способствует успешному проведению данного вида работ. Ведь после того как состав набирает прочности (50%) низкая температура уже не может ему причинить вред, повлиять на ухудшение качества и свойств. Происходит набор прочности бетона в зависимости от температуры воздуха окружающей среды, чем она ниже, тем дольше длится процесс. Подсыхающий слой бетона необходимо увлажнять, периодически сбрызгивая его теплой водой.

Важно! Когда осуществляется заливка бетона при отрицательной температуре обязательно нужно следить за процедурой затвердевания. Для этих целей используются термометр и термопара.

Утепление строительного объекта

Еще одним способом заливки бетона при отрицательных температурах является утепление объекта путем установки временного шатра над основанием будущего дома и крытая территории я прогревается тепловыми пушками или другими обогревательными устройствами, а также буржуйками. Такой способ не требует включения в состав бетонной смеси химических добавок и это является положительным моментом, тем более, что химические компоненты не работают на все сто процентов при температуре ниже -5°С. А в этой статье вы сможете узнать какие способы утепления ленточного фундамента есть.

Ускорить процесс возведения фундамента стало возможным благодаря новым материалам и технологиям. Какие из них лучше применить, каждый выбирает для себя наиболее оптимальный и эффективный вариант. Так же вы можете ознакомиться с гидроизоляцией ленточного фундамента и с основными способами выполнения перейдя по этой ссылке.

Бетонирование монолитных конструкций при отрицательных температурах наружного воздуха

Общие положения и понятия

Понятие «зимние условия» в технологии монолитного бетона и железобетона несколько отличается от общепринятого – календарного.

Зимними считаются условия бетонирования при установлении средне-суточной температуры наружного воздуха не выше 5°С или при опускании в течение суток минимальной температуры ниже 0°С. (Подобные климатические условия продолжаются на территории России в среднем 6-7 месяцев в году).

Формирование прочностных характеристик бетона в зимних условиях имеет следующие особенности:

1-Основной проблемой является замерзание в начальный период структурообразования бетона несвязной воды затворения (объем воды на куб бетонной смеси составляет в среднем 120-150литров).

2-При отрицательных температурах не прореагировавшая с цементом вода переходит в лед и не вступает в химическое соединение с цементом. Вода, тонким слоем находящаяся на поверхности крупного заполнителя и арматуры, в процессе замораживания свежеуложенного бетона образует вокруг арматуры и зерен заполнителя ледяные пленки.

3-В результате этих процессов прекращается реакция гидратации и, следовательно, бетон не твердеет.

4-При раннем замораживании бетона его неокрепшая структура нарушается.

5-При последующем оттаивании замерзшая вода вновь превращается в жидкость, и процесс гидратации цемента возобновляется, однако, разрушенные структурные связи в бетоне не восстанавливаются.

Теоретически и практически доказано, что в замерзшем бетоне после его оттаивания ( допустим весной) будет продолжаться процесс набора прочности до заданной марочной при условии набора им к моменту замерзания так называемой критической прочности. В дальнейшем после набора 100% проектной прочности бетон работает по характеристике Морозостойкость, т.е показателю числа циклов замораживания и оттаивания. Этот показатель обозначается F100, F150, F200 и т.д.

Поэтому цель зимнего бетонирования– предохранение бетона от замерзания в ранние сроки, обеспечения надлежащих условий его твердения, приводящих к набору критической прочности.

Если бетон до замерзания приобретает необходимую начальную прочность, то все упомянутые выше процессы не оказывают на него отрицательного воздействия.

Критерий морозостойкости – критическая прочность, выраженная в % от проектной прочности в возрасте 28 суток, при достижении которой бетон может быть заморожен без снижения его прочностных показателей после продолжения твердения при наступлении положительных температур.

Величина нормируемой критической прочности зависит от факторов, включающих тип монолитной конструкции, класс примененного бетона, условия его выдерживания, срока приложения проектной нагрузки к конструкции, условий эксплуатации, и составляет:

для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой 50% проектной прочности для бетона класса В7,5-В10, 40% – для бетона класса В12,5. В25 и 30% —для бетона В30 и выше.

Задачей достижения бетоном критической прочности при отрицательных температурах наружного воздуха является обеспечение требуемых температурно-влажностых условий твердения с момента приготовления бетонной смеси, доставки, укладки и выдерживания в опалубке.

Приготовление бетонной смеси. Бетонную смесь приготавливают на подогретых составляющих и горячей воде. Цемент должен находится в утепленном помещении и не подогревается. Средняя температура после приготовления бетонной смеси составляет 35-45град.С.

Доставка бетонной смеси. В интервале температур от 0 до -15град.С может осуществляться в автобетоносмесителях без теплоизоляции смесительного барабана. При этом падение температуры бетонной смеси, находящейся в барабане автобетоносмесителя составляет 10-15град в час.

Доставка бетонных смесей в интервале температур от-15 до -25град.С должна производиться в автобетоносмесителях в зимнем исполнении.

С целью предохранения бетонной смеси от замерзания в процессе доставки применяются противоморозные добавки.

Подача и укладка бетонной смеси. Подачу и укладку бетонной смеси при отрицательной температуре целесообразно производить с помощью бетононасосных установок в зимнем исполнении. При этом бетоновод от бетононасоса до места укладки в опалубку должен быть утеплен снаружи теплоизоляционными материалами ( пенополиуритан, минвата, гибкие нагревательные элементы и др.)

При подаче бетонной смеси из автобетоносмесителя в бетононасос допускается не более одной перегрузки. Температура бетонной смеси, поступающей в бункер насоса, должна быть не ниже +10°С.

Подготовка основания. Основание на которое будет укладываться бетонная смесь отогревается до положительной температуры с помощью нагревательных проводов, тепловых пушек и др.

Опалубку и арматурудо бетонирования очищают от снега и наледи. Арматура диаметром 25 мм и более, жесткие прокатные профили и крупные металлические закладные детали при температуре -10°С и ниже отогревают до положительной температуры.

Замерз бетон: критические условия для работ и последствия

Для того чтобы бетон набрал прочность и не промерз при низких температурах воздуха, необходимо соблюдать оптимальные условия его затвердевания. Жара или сильные морозы не подходят для работ по бетонированию. Подходящим временем считается осенний или весенний период. Какие же последствия возникают при несоблюдении температурных параметров для заливки бетона и как избежать замерзания конструкции?

При какой температуре замерзает бетон

Для застывания бетонной смеси нормальным является температурный режим не ниже +5 градусов. Работы, как правило, проводятся при температуре воздуха от +15 — до +20 градусов. Соблюдение рекомендуемых условий позволит избежать применения дополнительных технологий и избежать лишних затрат.

Затвердевание основания и поверхности бетонной конструкции происходит за месяц при поддержании температуры в пределах +15 — +20 градусов. При температуре ниже +15 градусов процесс растягивается вплоть до 60 дней, при нуле — затвердевание прекращается. Залитый в опалубку раствор при минусовых значениях начинает замерзать.

В том случае, если фундамент успел окрепнуть до наступления холодов, резкие перепады температур не страшны. В весенний период приостановленный процесс возобновляется. В результате фундамент не промерзает и не трескается. Но если бетон не успевает набрать прочность, то при резких заморозках монолит получается неудовлетворительного качества.

Промерзает залитый бетон уже при отметке -15 градусов. Для крепкого основания такая погода не страшна. Не затвердевший материал промерзает при -20 градусах.

Какие могут быть последствия

Замерз бетон при заливке

Если во время заливки фундамента температура воздуха снижается до минусовых отметок, то возможны следующие последствия:

• залитая плита не набирает прочность;
• даже разовое замерзание может повлечь снижение технологической прочности;
• внутри бетона скапливается вода, которая из жидкого агрегатного состояния превращается в лед;
• поверхностный слой со временем облупливается, что ведет к появлению трещин;
• образовавшийся в расщелинах бетона лед снижает сцепление отдельных составляющих, что также ведет к трещинам и расслоению поверхности.

При замерзании смеси в процессе заливки в расщелинах скапливается лед, который неминуемо увеличивается в размерах и создает разрывы. Это ведет к разрыхлению монолита и снижению прочности. В итоге начинает расти влагопроницаемость. Процесс гидратации воды приводит к поднятию скопившейся жидкости на поверхность бетона. Во время заморозков растрескиванию подвергается сначала верхний слой плиты.

Во внутренней части фундамента в результате химической реакции между цементом и водой выделяется тепло. Это помогает снизить риск промерзания бетона по глубине заливки.

Замерз бетон после заливки

Если работы проводились с соблюдением оптимальных температурных условий, но после их завершения на улице резко похолодало, то возможны следующие последствия:

• При временном понижении температуры сильных деформаций внутри и на поверхности залитого материала не происходит. При восстановлении погоды скопившийся в бетоне лед оттаивает. Вода никак не мешает продолжению процесса затвердевания.

Ненадолго примороженный бетон не теряет первоначальных качеств. Единственным минусом, и то не критичным, можно назвать процесс потери заявленной марочной прочности.

• При резком понижении температуры воздуха страдает верхний залитый слой. Поверхность со временем облупляется из-за поднявшейся на самый верхний слой воды. Дело в том, что в этом случае водоцементное соотношение нарушается: внизу наблюдается недостаток влаги, а на поверхности излишек. При заморозках вода превращается в лед, что ведет к растрескиванию и повреждению конструкции.
• Если температура понижается надолго, то бетон может окончательно разрушиться. Это связано с полной остановкой процесса гидратации. Даже после оттепели прочность уже не восстановится. Остается только применять дополнительные меры защиты во время заморозков.

Бетон замерз с противоморозными добавками

Если в раствор были добавлены дополнительные ингредиенты, но это не спасло ситуацию во время сильных заморозков, то наблюдаются такие последствия:

• При использовании в бетонной смеси дополнительных добавок некоторые характеристики фундамента снижаются, что влияет на уменьшение прочности конструкции. Это ведет к растрескиванию не только верхнего слоя, но и середины, а также основания.
• Из-за потери мощности бетонной конструкции возникает деформация.
• Бетон становится более подвержен перепаду температур, чем если бы был без специальных противоморозных добавок. Это ведет к образованию щелей и отверстий в основании конструкции. При попадании в них влаги происходит постепенное разрушение.

С противоморозными добавками вероятность промерзания бетонного слоя не велика. Если это все же произошло, то сохранить целостность конструкции будет гораздо тяжелее.

Сколько нужно времени бетону, чтобы не замерзнуть

Вероятность замерзания бетона зависит от температуры воздуха во время заливки и во время набора прочности конструкции. Если работы проводятся при нормальных температурах, то для схватывания фундамента потребуется не менее 2 часов. Такое же время потребуется для затвердевания.

При отрицательных температурах воздуха бетон не набирает необходимой прочности. Если температура снижается, то схватывание поверхности не произойдет и возможно промерзание.

От типа используемой бетонной смеси и показателей влажности окружающей среды будет зависеть продолжительность затвердевания конструкции. При соблюдении технологических параметров работы полное затвердевание происходит уже через 27 — 30 дней. После этого срока не страшны заморозки. При неблагоприятных погодных условиях конструкция может замерзнуть даже спустя 2 месяца. После 3 — 4 месяцев схватывания морозы не страшны.

Что делать, если замерз бетон

Если неожиданно ударил мороз и конструкция замерзла, то ее в первую очередь отогревают. Сделать это можно с помощью применения тепловых пушек, мощных электрических прожекторов или путем использования металлических бочек, внутри которых разводят костер. Делают это быстро с использованием нескольких емкостей.

Сразу после понижения температуры воздуха следует накрыть поверхность пленкой ПВХ. Такая мера позволит ликвидировать отдачу тепла от верхнего слоя и сохранить нормальную температуру на глубине фундамента.

Если перекрытие фундамента не нуждается в спасении, то достаточно будет сделать только утепление сверху, поместив на поверхность тепловую пушку. Снизу тепло будет поступать от земли, что и спасет всю конструкцию в целом.

Снижение температуры не страшно для затвердевшего бетона, но похолодание нарушает целостность поверхности. При замерзании бетона главное сразу начать работу по восстановлению. Промедление приводит к нежелательным последствиям, вплоть до серьезной деформации конструкции. Зная все тонкости условий бетонирования, можно добиться хороших результатов.

Бетонные работы при отрицательных температурах воздуха

Заявка успешно отправлена.

В ближайшее время с Вами свяжется менеджер.

Минусовая температура отрицательно сказывается на гидратации бетонной смеси. В данной статье мы рассмотрим несложные приемы, позволяющие проводить бетонные работы в зимний период.

Географическое положение нашей страны диктует свои правила и технологии на все виды строительных работ, проводимых в холодное время года. С повышением отрицательных температур, бетонные работы возможны лишь на тех площадках, где заранее заложена техническая возможность электропрогрева или другого вида прогрева бетонной смеси. Как вы уже догадались, речь идет о крупных строительных площадках, где независимо от погодных условий бетон должен литься в строго определенные сроки.

Минусовая температура отрицательно сказывается на гидратации (срок набора прочности) бетонной смеси. Давайте вспомним, из чего она состоит: цемент, песок, вода и щебень. Вода — это катализатор для химической реакции процесса схватывания бетона. При отрицательной температуре происходит вымерзание влаги, которая крайне необходима для процесса набора прочности, потеря прочности бетона ставит под угрозу все дальнейшие виды работ. Основная задача зимнего бетонирования — это сохранение влаги и поддержка нужного температурного режима для оптимального схватывания бетона. Если влага в бетонной смеси закристаллизовалась, то этот бетон уже не спасти, и не стоит ждать оттепели — этот процесс необратим.

Рекомендуемые нормативы зимнего бетонирования:

· Оптимальная температура для схватывания бетона +10…+20 °C.

· При температуре -20…+10 °C необходимо принимать меры для нормальной гидратации бетона.

· При опускании температуры ниже отметки -20 °C все виды бетонных работ запрещены.

Способы прогрева бетона в домашних условиях

При температуре 0…+10 °C допускается работа с бетоном при условии добавления присадок пластификаторов, которые не дают смеси потерять нужный набор прочности. В зависимости от температуры окружающей среды присадка разводится строго в пропорции, указанной в прилагаемой инструкции. Купить антиморозную присадку можно в любом строительном магазине.

Недостаток пластификаторов — это замедленный набор прочности, если при +17 °C бетон набирает свою марочную прочность за 7 дней, то при +7 °С с использованием пластификаторов процесс может затянуться до 30 дней. Для того чтобы ускорить схватывание бетона, после заливки его необходимо утеплить подручными средствами, которые вы легко найдете в своем хозяйстве. Если заливается бетонная плита, желательно засыпать её древесными опилками, что сократит процесс гидратации почти вдвое.

В качестве утеплителя прекрасно подходит пенопласт и пенофлекс, но покупать его для одной заливки не слишком рентабельно. Гораздо дешевле купить пенопластовую крошку и засыпать ей плиту, для того, чтобы легкую крошку не сдувало ветром, её необходимо накрыть клеенкой или брезентом, прижав его по периметру заливаемой плиты.

Колонны и стены защищены опалубкой, но все же не будет лишним накрыть открытые участки бетона той же клеенкой или брезентом. Во время набора прочности бетона происходит химическая реакция, благодаря которой сама бетонная смесь выделяет некоторое количество тепла, которое необходимо сохранить дополнительными утеплителями.

Если столбик термометра опустился ниже нуля, то выделяемого тепла уже недостаточно. На промышленных стройках для прогрева бетона при минусовых температурах используют специальные трансформаторы, посредством которых греют бетон нагревательными проводами.

Покупать специальный трансформатор для того, чтобы залить в мороз пару кубов бетона, затея не слишком хорошая. В качестве такого трансформатора вполне реально использовать обычный сварочный трансформатор на 150–200 А. Ниже приведен список материалов, необходимых для прогрева небольшой плиты сварочным аппаратом:

· Сварочный аппарат 150–200 ампер.

· Провод ПНСВ 1,5мм.

· Одинарный алюминиевый провод АВВГ 1×2,5мм.

· Изолента ХБ (черная).

Подготовка к прогреву

Греющий провод ПНСВ необходимо разрезать на куски длиной в 17–18 метров. Полученные отрезки (петли) равномерно укладываем и подвязываем по всему арматурному каркасу заливаемой конструкции. Закладываем петли таким образом, чтобы после заливки они находились чуть выше середины плиты, если заливается колонна или стена, слой бетона над петлями должен быть не менее 4 см. Подвязывать греющий провод лучше всего изолированным алюминиевым проводом. Он должен идти не в натяжку, в идеале его нужно расположить в волнообразном порядке. Расстояние между петлями, в зависимости от температуры воздуха, колеблется от 10 до 40 см. Чем ниже минусовая температура, тем меньше расстояние между петлями. Количество прогревочных петель зависит от мощности сварочного аппарата. Одна петля потребляет 17–25 ампер, значит 6–8 прогревочных петель — это максимум, что вытянет сварочный аппарат на 250 ампер.

При укладке петель важно маркировать концы, как вариант, на один конец каждой петли наматываем полоску изоленты, а второй конец оставляем свободным.

После того как петли уложены и подвязаны, нужно нарастить на них алюминиевые концы, которые потом подключаются к аппарату. Длина холодных концов определяется месторасположением самого сварочного аппарата, но не более 8 метров. Сращиваем петлю и холодный конец при помощи скрутки длиной в 4–5 см. Тщательно изолируем скрутку ХБ изолентой и укладываем её с таким расчетом, чтобы после заливки она осталась в бетоне, так как на воздухе скрутка сгорит. Маркировку изолентой нужно перенести на присоединяемый холодный конец петли.

Подключение и прогрев

После заливки все холодные концы нужно подключить к сварочному аппарату, концы с маркировкой и без сажаем на разные полюса аппарата. После того как все подключено, проверяем всю схему прогрева и включаем аппарат на минимальной нагрузке регулятора мощности. Токовыми клещами меряем каждую петлю в отдельности, норма 12–14 ампер. Через час добавляем половину запаса мощности аппарата, через два часа выкручиваем регулятор полностью. Очень важно равномерно добавлять амперы на прогревочные петли, на каждой петле должно показывать не более 25 ампер. При температуре -10 °C 20 ампер на петле обеспечивают нормальную температуру, необходимую для схватывания бетона. По мере схватывания бетона ампераж петли падает, что дает возможность постепенно его увеличивать на сварочном аппарате. Перед тем как увеличить, смотрим, упало или нет значение на самих петлях. Если ампераж не изменился с последней проверки, то ждем, когда он упадет хотя бы на 10%, и лишь после этого повышаем ток.

Время прогрева зависит от объема заливки и температуры окружающего воздуха. Так же как и в бетонировании с присадками, дополнительно утепляем заливаемую конструкцию. При морозе до 10 градусов достаточно 48 часов для нормальной гидратации бетона. После того как прогревочные петли отключены, дополнительные утеплители остаются еще минимум 7 дней. Не стоит слишком нагревать бетон, так как это чревато излишним испарением влаги, что в последствии приведет к образованию трещин и потери прочности бетона. Плита под утеплителем должна быть чуть теплой и не более того. Прогрев бетона сварочным аппаратом в домашних условиях требует повышенных мер электробезопасности и должен выполнятся лишь при наличии необходимого запаса знаний электротехники и профессиональных навыков работы со сварочным аппаратом.

При отсутствии сварочного аппарата можно использовать старый способ прогрева — «тепловой шатер». При заливке небольших конструкций над ними возводится палатка из брезента или фанеры, воздух в которой греется с помощью тепловых пушек или газовых обогревателей. Хорошо зарекомендовали себя при таком методе обогрева «Чудо-печки», работающие на дизельном топливе. При экономичном потреблении топлива (2 л на 12 часов) одна печь прогревает 10–15 кубов воздуха теплового шатра до нужной температуры гидратации бетона.

Правила ухода за бетоном | БЕТОНИНВЕСТ ООО г.Клин Московская обл.

О правилах ухода за бетоном может сложиться не совсем правильное понятие. Чаще всего пишут о том, что достаточно сохранить свежеуложенный бетонный раствор под пленкой и обеспечить равномерное испарение влаги, для набора прочности бетона. Уход за бетоном это комплекс мер, которые обеспечивают созревание бетона в соответствии с нормативами. Абсолютно не имеет значения – маленький частный дом вы строите или возводите торговый комплекс. Правильный уход — это залог улучшения свойств бетона.

Известно, что оптимально укладывать фундамент весной или осенью, погодные условия наиболее подходят для правильного твердения бетона – на улице нет жары или мороза. Достаточная влажность воздуха и приемлемая температура 10-20 градусов сводят заботы к минимуму.

Тонкости ухода в зимнее и летнее время года.

Летом бетон необходимо укрывать влагоемкими материалами, в ход идут полиэтиленовые пленки, брезент, тканевые укрытия. Можно прибегнуть к укрытию из опилок, которые периодически стоит поливать. Важно бетонную поверхность укрыть от попадания прямых солнечных лучей.

Зимой, при низких температурах, следует прибегнуть к особым мерам предосторожности, ведь при t менее нуля процесс твердения полностью прекращается до наступления тепла. Вода при этом замерзает внутри бетона и в последствии при оттаивании разрушает неокрепший фундамент изнутри. На заводах, при изготовлении зимнего бетона, применяют противоморозные добавки, на стройплощадках организовывается электроподогрев, используется утеплитель. При этом температура бетонной смеси при укладке должна быть не менее 5 градусов.

И это еще не все требования, которые исключают повреждение целостности бетонной конструкции. На начальном этапе твердения нельзя допускать сотрясений конструкции, следует избегать ударов по ней, соблюдать температурный и режим влажности. По конструкции нельзя двигаться на транспорте, нельзя устанавливать опалубку для наращивания других конструкций. Бетон должен набрать прочность не менее 1,5 МПа, прежде чем его коснется рука человека.

Когда можно снять опалубку.

Снимать опалубку с бетонных конструкций также следует по правилам:
— не несущие нагрузку веса конструкций, т.е. боковые элементы, можно снять после того, как бетон набрал прочность, при которой невозможно повредить поверхности, кромки и углы,
— с несущих ж/б конструкций опалубку можно снять при наборе прочности в 70-100%,
— с конструкций, воспринимающих вес бетона и армированных несущими сварными каркасами, опалубку допустимо снять при наборе 25% проектной прочности.

Основные требования и мероприятия по уходу за бетоном после его укладки.

— устройство укрытий для сохранения влажности
— равномерное распределение не холодной воды
— деревянная опалубка также поддерживается во влажном состоянии
— пропитка опалубки водонепроницаемыми средствами
— защита стальной опалубки от прямого солнечного излучения
— укрытие синтетическими плёнками
— нанесение образующих защитную плёнку средств последующего ухода
— соблюдение сроков распалубки бетона
— прогрев, утепление и использование противоморозных добавок в зимнее время

Следует избегать при уходе за бетоном:

— досрочного высыхания, прежде всего за счёт попадания прямого солнечного света, ветра
— большого внутреннего перепада температуры
— вымывания цементного клея дождевой и текучей водой
— сотрясений и ударов (при ранней распалубке, сильном движении автомобиля и т.д.)

Скорость набора прочности бетона — Строим из бетона

Набор прочности бетона — температура, влажность, гидратация

Возведение конструкций различной конфигурации и назначения предполагает заливку фундамента. Поэтому многие строители, преимущественно начинающие, интересуются тем, каково же время набора прочности бетона. Сразу стоит отметить, что этот процесс зависит от многочисленных моментов, среди которых не только условия окружающей среды, но и составляющие самого раствора, используемого для заливки фундамента.

В этой статье мы попробуем разобраться, как набирает прочность бетон и есть ли методы ускорения этого процесса.

В чем суть процесса?

Условно, он делится на 2 этапа:

1. Схватывание. Этот этап происходит в течение первых 24 часов после замешивания основы. Время схватываемости раствора зависит от показателей температуры в помещении или на улице. И если обеспечить должные условия, то можно ускорить схватывание бетонной массы.
2. Твердение. Как только основа схватится, то наступает затвердение. Как ни странно, но затвердевание фундамента продолжается в течении 12-24 месяцев. При этом заявленные производителем значения, при обеспечении благоприятных условий, определяется на 28 день после заливки.

Интересно, что во многих источниках можно найти, от чего зависит кинетика набора прочности – температур, время. влажность, качество ингредиентов. Но мало где найдешь ответ на вопрос, за счет чего бетон набирает прочность? Это происходит в процессе гидратации цемента.

В сухом материале присутствуют 4 основных элемента:

• аллит,
• белит,
• трехкальциевый алюминат,
• четырехкальциевый аллюмоферрит.

Первым при замесе в реакцию вступает аллит, но это самый хрупкий минерал. Далее идут алюминаты и алюмоферриты. Последним в реакцию вступает белит, он же и дает необходимую прочность. При этом он гидратируется постепенно, ежегодно набирая нужные параметры. Даже спустя 50 лет процесс гидратации идет, соответственно, все это время бетон продолжает набирать прочность.

Процесс гидратации цемента начинается с момента смешения с водой и продолжается в течение долгого времени

Что же касается именно бетона, то его параметры зависят от степени гидратации цемента. Если речь идет о низкой степени, то спустя 4 недели она достигнет искомых 90%. В высокопрочном составе через это же время будет только половина (до 49%), и в дальнейшем с течением времени она будет только нарастать. В среднем за 3-5 лет прирост составляет порядка 60%.

Что влияет на вызревание фундамента

Как было сказано ранее, на то, сколько бетон набирает прочность, влияет целый ряд нюансов, к основным из которых относится:

• температурные условия окружающей среды,
• уровень влажности в месте, где производится заливка основы,
• марка цемента,
• время.

Температурные условия

Набор прочности бетона в зависимости от температуры окружающей среды, это актуальный вопрос для большинства людей, которые собственными силами занимаются заливкой фундамента. Тут стоит запомнить одно главное правило: чем холоднее на улице или в помещении, где проводится бетонирование поверхности, тем больше время твердения.

Скорость набора прочности бетона в зависимости от температуры

При температуре ниже 0°С укрепление основы приостанавливается и, как следствие, срок набора прочности увеличивается на неопределенное время. Порой достижение заявленных производителем прочностных характеристик происходит спустя несколько лет. Это когда процесс происходит в северных регионах. Такое явление обусловлено тем, что вода, имеющаяся в цементной массе, замерзает. А поскольку за счет влаги обеспечивается необходимая для процесса гидратация, то и затвердевание, так сказать, «замораживается».

Но как только на улице начнет теплеть и станет выше нулевой отметки, твердение продолжится. И так далее. Так выглядит набор прочности бетона в зависимости от температуры.

Теплые погодные условия «активизируют» и ускоряют твердение цементной основы. Скорость твердения бетона в зависимости от температуры прямо пропорциональна увеличению показателей окружающей среды. Так, при 40°С заявленные производителем показатели достигаются через 7-8 дней. Именно по этой причине многие опытные специалисты рекомендуют проводить заливку бетонного фундамента на приусадебном участке в жаркую погоду, за счет чего требуется гораздо меньше времени на организацию всего строительного процесса в целом, нежели в случае с заливкой фундамента в более холодную погоду.

Зимой, как только температура опускается до отметки 0 градусов, процесс гидратации полностью прекращается

Но даже в этом случае не стоит «пережаривать» бетон – пока нижние слои схватятся, верхние начнут трескаться. Это не добавляет ни эстетики, ни твердости. При проведении работ в жаркое время поверхность 2-3 раза в день обильно поливают водой и накрывают целлофаном.

За сколько бетон набирает прочность в зимнее время года? По сути, возведение фундамента зимой – это трудоемкий процесс, который требует использования специального оборудования для регулярного прогрева цементной массы с целью ускорения процесса его затвердевания.

При работе с бетонной массой с целью ускорения ее затвердевания нагрев свыше 90°С недопустим. Это может привести к растрескиванию будущей поверхности.

Для того, чтобы понять каким образом температура влияет на процесс затвердевания, можно изучить график набора прочности бетона. Это позволит визуально разобраться в данном явлении. График набора состоит из линий, которые выстроены на основании данных, собранных для цемента М400 при разном режиме.

График твердения бетона позволяет определить, какое процентное соотношение от марочных показателей будет достигнуто через некоторый временной промежуток. Проще говоря, по этим линиям можно узнать, сколько дней масса набирает марочное значение твердости при той или иной температуре.

График набора прочности по марке цемента

С целью определения оптимального, можно даже сказать, безопасного срока начала проведения строительных работ зачастую берется во внимание таблица набора прочности. По ней можно с легкостью определить за какое время застынет фундамент, приготовленной из той или иной марки цемента. Поэтому опытные специалисты всегда и пользуются подобными информационными таблицами.

Марка цемента

Среднесуточная t цементной основы, °С

Срок затвердевания по суткам

Процесс и стадии набора прочности бетона

Показатель прочности — основная характеристика бетона как конструкционного материала. Одним из его свойств является набор прочности бетона со временем. Только после полного затвердевания можно сделать оценку качества, поскольку показатель достигает максимальных значений.

Как бетон набирает прочность?

После укладки в смеси начинают происходить физико-химические процессы по превращению его в прочную основу для строительной конструкции. Как только под их влиянием вода и цемент вступают во взаимодействие, раствор постепенно теряет свою подвижность и изменяет свойства. Формирование новой структуры происходит в течение определенного времени. Вызревание бетона предполагает прохождение раствором двух стадий: начальной — схватывания, и завершающей — затвердевания. Их прохождение дает возможность получить прочностные свойства соответствующие бетону определенного класса и марки.

Стадия схватывания

Во время транспортировки в автобетоносмесителе смесь остается подвижной благодаря постоянному перемешиванию и тиксотропным ее свойствам. Прекращение механического воздействия на раствор после заливки увеличивает его вязкость, и он начинает схватываться. Все выявленные дефекты нужно устранять в начале первой стадии вызревания, она начинается сразу после заливки бетонной смеси и длится недолго.

Время схватывания зависит от температуры воздуха. Постоянная температура +20°С считается идеальным условием для первой стадии застывания раствора, позволяющим ему схватиться за 3 часа. При изменении этого условия длительность схватывания может уменьшиться или увеличиться. Дольше всего эта стадия длится при температурных значениях окружающего воздуха близких к 0 градусов.

Стадия твердения

После окончательного схватывания раствора начинается стадия твердения. На начальном этапе заполнитель, скрепленный кристаллизованными частицами цемента, не обеспечивает требуемую прочность. Но с началом реакции гидратации, твердение становится наиболее динамичным. Бетонная основа за 7 суток становится намного прочнее. За этот небольшой отрезок времени бетон набирает 70 процентов прочности. После происходит замедление этого процесса и еще 25% твердости набираются на протяжении трех недель. Полное затвердевание происходит через несколько лет.

Сколько бетон набирает прочность?

Если марка раствора определяется через 28 дней после заливки, то это и есть ответ на интересующий многих вопрос, за сколько бетон набирает твердость. Но не стоит забывать о некоторых особенностях набора прочности бетона в зависимости от температуры:

• При низких температурах воздуха значения прочности растут медленнее,
• При нулевой отметке вовсе не твердеет, поскольку гидратация цемента из-за замерзшей воды становится невозможной, потепление активизирует набор твердости,
• Влажная среда помогает бетонному основанию становиться прочнее,
• При пониженной влажности набор замедляется и даже может прекратиться, из-за нехватки воды, которая нужна для гидратации вяжущего.

Зависимость времени набора прочности от температуры

По приведенным в таблице данным видно, что временной показатель затвердевания бетонной основы зависит от марки и температурных условий.

Нужно иметь в виду, что скорость затвердевания раствора – величина непостоянная. На графике хорошо видно, что набранная скорость в первую пятидневку затем начинает постепенно уменьшаться. Временной интервал, в котором происходит ускоренное твердение раствора, принято называть периодом выдерживания. В это время важно обеспечить залитому раствору необходимые температурные и влажностные условия.

Хотя график набора прочности бетона составлен на месяц, данный процесс выходит за рамки этого временного периода (СП 63.13330.2012). Для окончательного затвердевания конструкции могут потребоваться годы.

От чего зависит набор прочности?

Если созданы благоприятные условия, то бетонное основание затвердевает за 28 дней. Но под влиянием некоторых факторов время набора прочности может увеличиваться или наоборот сокращаться. Срок затвердевания бетонного камня зависит от:

• Постоянства температурных показателей во время вызревания бетона,
• Уровня влажности,
• Возможных атмосферных осадков и их интенсивность,
• Марки цемента,
• Времени выполнения заливки.

Температура

Если говорить о влиянии температуры окружающей среды на набор прочности бетона, то здесь действует следующее правило: чем холоднее, тем больше времени займет затвердевание бетонного основания. При отрицательной температуре процесс останавливается, из-за чего время окончательного затвердевания увеличивается. Поэтому на севере, где вызревание бетонного камня проходит в условиях низких температур, процесс может длиться годами.

Такой большой срок обусловлен тем, что вода, необходимая для реакции гидратации не может испаряться, поскольку постоянно замерзает. Но при наступлении тепла и повышении температуры воздуха до положительных значений, процесс затвердевания бетонной конструкции возобновляется.

При определении сроков проведения работ по бетонированию основания строительной конструкции пользуются таблицей набора твердости. В ней приведены прочностные показатели, которых достигает бетонный камень через определенный отрезок времени после заливки при разных температурных значениях.

Понижение влажности окружающего воздуха в месте бетонирования отрицательно сказывается на процессе твердения бетонного камня. В сухом воздухе испарение воды из раствора происходит намного быстрее, поэтому скорость набора необходимой прочности бетона достаточно высокая. Но ускоренная гидратация цемента недостаточно скрепляет компоненты, и бетонная основа получается непрочной.

Оптимальный показатель влажности 66-70%.

Летом время застывания заливки зависит от влажности основы. При максимальной влажности повышается скорость нарастания твердости.

Цемент и добавки

Использование при замесе раствора портландцемента разных марок приводит к изменению времени его твердения. Поскольку, чем выше марка цемента, тем меньше дней требуется бетону, чтобы набрать марочную прочность. Существенное влияние на скорость застывания смеси оказывает ее состав и характеристики исходных материалов.

Зимой в раствор добавляют противоморозные смеси. Поскольку сразу после заливки он сможет немного затвердеть благодаря тепловыделению, а вот после замерзания воды процесс прекращается.

Летом наоборот лучше замедлить испарение влаги, чтобы защитить конструкцию от преждевременного пересыхания. Это несложно сделать с помощью специальных добавок, которые также улучшат прочностные показатели бетона.

Внимание! Если в составе будут пористые материалы, то испарение влаги будет происходить медленнее.

Для быстрого нарастания твердости бетона и получения качественной конструкции нужно обеспечить надлежащий уход. Причем начинать ухаживать следует сразу после заливки, и продолжать до момента снятия опалубки. Полная нагрузка конструкции возможна только после получения бетоном расчетной прочности.

Скорость набора прочности бетона в зависимости от марки

График набора прочности бетона

Ключевой этап проведения ремонтно-строительных работ – сушка бетона. Залитый состав отвердевает и набирает прочность несколько недель. Процесс проходит под наблюдением инженеров и требует постоянного контроля.

Специалисты обеспечивают выполнение нормативов и при необходимости вносят коррективы в график. Материал чувствителен к температурным колебаниям и имеет «коэффициент сезонности» – зимой бетонные работы проводят с использованием систем обогрева. Чтобы определить, сколько сохнет бетон, учитывают различные факторы.

Этапы твердения раствора

Бетонные работы – часть любого строительства, от дачно-коттеджного до промышленного и специального. Материал применяют на различных стадиях возведения объектов, для заливки фундамента и несущих конструкций, устройства перекрытий.

Строители успешно используют свойство цементно-песчаной смеси с добавлением щебня – способность принимать форму опалубки. Ценят прочность и долговечность материала, время высыхания которого составляет порядка 28 дней.

В зависимости от условий эксплуатации и качества состава расчетный срок службы объектов достигает 250 лет, а в среднем оценивается в 50-100. Для современного строительства это солидный период – технологии постоянно совершенствуются, появляются новые материалы и конструктивные решения.

Набору прочности по-прежнему уделяют особое внимание и контролируют каждый этап:

1. Застывание. Происходит в первые часы «жизни» состава. К месту работ раствор доставляют в бетономешалке или подготавливают на месте для максимального сохранения необходимых свойств. Время застывания летом при температуре выше 20°С – около часа, в жару – 15-30 минут. При «ноле» – начинается через 6-10 часов после приготовления смеси и растягивается до 20 часов с момента заливки,
2. Твердение. Основной этап занимает 7-14 дней. За этот период конструкция набирает до 70% расчетного значения, которое зависит от марки бетона,
3. Контрольное значение по ГОСТ 18105-86. Стандартное время набора прочности – 28 дней. Специалисты сравнивают полученный результат с нормативами специальной таблицы.

Имеется прямая зависимость между затвердением раствора в различных условиях и достижением максимального значения.

Что влияет на набор максимальной прочности

Абсолютное большинство бетонных работ выполняют на открытом воздухе. Погодные условия и температурный график – ключевые параметры, которые определяют, сколько застывает раствор.

В теплое время года созревание смеси и постепенное отвердение происходит естественным образом. Процесс зависит от физико-химических свойств состава и имеет небольшие отличия, связанные с маркой бетона.

В осенне-зимний период набор прочности обеспечивают двумя способами:

• Противоморозные добавки. Используют для сохранения свойств приготовленного раствора. Специальные вещества не допускают замерзание воды и потерю качества, облегчают заливку конструкции, выравнивание поверхности,
• Электропрогрев. Выполняется несколькими методами с общей сутью – обеспечение равномерного прогрева толщи бетона в течение периода, необходимого для набора прочности.

При низких температурах применяют провода ПНСВ или «вживляют» в материал электроды, после чего подключают напряжение. Реже используют в качестве нагревательного элемента саму опалубку, покрывают поверхность специальными матами.

Работы требуют соблюдения правил электробезопасности и выполняются по СНиП 3.03.01-87. Если минимальная температура достигает 0°С, а средняя за сутки не превышает 5°С, бетонирование изначально планируют с прогревом залитой конструкции. При необходимости в раствор включают ПМД.

Ускорение набора прочности

Бетонные составы классифицируют в зависимости от показателя прочности на сжатие. Легкие растворы используют для вспомогательных работ или конструкций, которые не испытывают нагрузку.

Базовыми считаются бетоны М-200 – М-400. Составы применяют при сооружении большинства объектов гражданского строительства. Растворы класса выше М-500 предназначаются для специальных объектов и конструкций повышенной прочности.

Базовую скорость отвердения рассчитывают на основе марок М-200 – М-300. Показатели основаны на временном промежутке в четыре недели. На практике необходимый период сокращается при определенных условиях:

• Использование специальных добавок. Это вспомогательные компоненты, которые подмешивают в раствор при приготовлении. Применение сокращает время полного застывания до 14 дней. Такие работы проводят летом – антиморозные добавки не обладают подобным свойством,
• Увлажнение. При сухой жаркой погоде происходит быстрое испарение воды из высыхающего состава, что отрицательно влияет на график набора прочности и качество конструкции. Постоянное увлажнение способствует созданию условий, при которых достигают оптимальной динамики застывания.

После завершения расчетного периода проводят испытания бетона и контрольные замеры. Если показатели соответствуют нормативам, приступают к следующим этапам работ.

Чтобы строительство завершилось согласно планам, рекомендуется разработать детальную проектную документацию с учетом особенностей конструкции. В календарном графике бетонные работы по возможности планируют в наиболее благоприятный сезон.

Набор прочности бетона

Время затвердевания бетона

Набор прочности бетона -Время затвердевания бетона на 100%. По ГОСТу оно составляет 28 суток с момента заливки бетонной смеси. Но при оптимальной температуре, уже в первую неделю смесь застывает более интенсивно и набирает около 75% прочности. После 28 дней процесс набора прочности не останавливается, и свойство материала может измениться спустя 200-300 суток даже в два раза. Так, например, бетон М200-М250 через несколько лет может набрать прочность, соответствующую бетону М300- М350.

Бетон — надежный строительный материал и имеет широкий спектр применения, как в индивидуальном, так и в промышленном строительстве. В зависимости от пропорций и качества его состава меняется прочность конечного материала. Именно от этого параметра зависит назначение марки и класса бетона. Чем выше обозначение, тем выше прочность.

Таблица прочности бетона

Как увеличить скорость застывания бетонной смеси

Чтобы набор прочности происходил быстрее, в процессе приготовления в смесь добавляют специальные химические элементы. Под воздействием химических добавок, необходимые свойства приобретаются за 14 суток. Дозы средства рассчитываются исходя из количества цемента в составе бетона. В зимнее время заливки, так же применяют противоморозные добавки, чтобы поддержать плюсовую температуру бетона на период схватывания. В течение нескольких недель залитая бетонная смесь отвердевает под наблюдением инженеров, которые контролируют каждый этап.

Залитый состав отвердевает и набирает прочность несколько недель. При прочих равных, чем выше марка бетона, тем меньше времени нужно для его затвердевания. Процесс проходит под наблюдением инженеров, поскольку каждый этап набора прочности требует постоянного контроля специалистов.

Этапы застывания бетона

1. Этап застывания. Время начального схватывания бетонной массы сразу после заливки. Для максимального сохранения свойств материала, готовый раствор подвозят в бетоносмесителе либо подготавливают смесь на месте. На данном этапе осматривается опалубка на предмет протечек и деформаций. Среднее время первичного застывания 1 час, с учетом теплого времени года (выше 20 градусов), в более низкие температуры время варьируется от 6 до 20 часов,
2. Основной этап твердения. Время, когда материал набирает до 70% прочности, составляет от 7 до 14 дней и зависит от марки бетона. Именно на этом этапе рекомендуется снимать опалубку конструкции,
3. Контрольный этап. Официально принятый период по стандарту ГОСТ (18105-86) составляет 28 дней. Именно столько нужно времени, чтобы полностью прошел процесс гидратации, когда выходит влага из бетонной смеси. На данном этапе специалисты сопоставляют полученные данные с нормами в специальной документации.

До окончания всех стадий застывания бетонной смеси, строго избегается любое механическое воздействие на конструкции, а так же тщательно контролируется температурный режим.

В готовой бетонной смеси, как вовремя, так и после укладки происходят сложные и долгие химические процессы, которые необходимо учитывать при строительном расчете. Чем лучше условия превращения раствора в крепкий бетонный материал, тем качественнее и надежнее будет результат.

Скорость набора прочности бетона в зависимости от температуры

Таблица набора марочной прочности бетонного раствора по дням

Твердение бетона представляет собой сложный поэтапный процесс, время достижения требуемых характеристик определяется целым рядом факторов: от правильности подбора состава и пропорций компонентов до условий окружающей среды. Контроль за всеми стадиями бетонирования и ухода обязателен, нормы выдержки в сутках в каждом случае свои, особенно в зимнее время. Исключить риски помогают графики и таблицы прочности, отражающие изменения по часам и в сутках в зависимости от температуры воздуха и других внешних факторов.

Понятие прочности, стадии ее набора

Эта характеристика является самой важной, именно она определяет соответствие качеств конструкций ожидаемым условиям эксплуатации. Прочность задается марками (отражающим предельные нагрузки на сжатие в кг/см2) и классом (доверительной вероятностью обеспечения заявленных свойств в 95%). В нормальных условиях ее максимальное марочное значение достигается на 28 сутки после начала бетонирования, за этот промежуток раствор проходит все стадии гидратации цемента, а именно: схватывание и твердение.

Время первой стадии полностью зависит в первую очередь от состава и температурных условий и варьируется от 20 минут до 1 дня. На этом этапе начинается образование внутренних связей, но смесь еще сохраняет подвижность и поддается механическим воздействиям. На практике это означает возможность предотвращения появления крупных трещин в течение первых 1-2 часов после бетонирования путем виброобработки, выравнивания поверхности заливаемых монолитов и поправки формы изготавливаемых изделий.

В зимнее время сама стадия удлиняется на 15-20 часов и затягивается ее начало (в особо сложных условиях – до 10 ч), в жаркую погоду – наоборот. При необходимости ее продления (например, в ходе доставки или заливке большого объема) смесь перемешивают с целью сохранения подвижности и качества в полной мере.

Стадия твердения начинается по окончании схватывания и длится вплоть до 100% вывода из раствора влаги, в ряде случаев она занимает несколько лет. Интенсивность процесса экспоненциальная: максимальная скорость набора прочности наблюдается в первые 3 дня (до 30% от марочной), до 70 % – в течение 7-14 и до 100 % на 28 сутки. Далее он замедляется, но не останавливается никогда, искусственный камень относится к материалам с упрочняющейся со временем структурой. При расчетах и проектировании используются величины, соответствующие выдерживаемой нагрузке на сжатие на 28 день, на практике они могут быть выше на 20 и более %.

График набора прочности

Взаимосвязь между значением этой характеристики и условиями внешней среды отражена в таблице:

[res1]

График набора прочности бетона – определение скорости гидратации раствора

Создание различных строительных конструкций предполагает выполнение работ с цементным раствором, потому чрезвычайно важно предварительно изучить график набора прочности бетона, чтобы строительство завершилось успешно. Для достижения раствором марочной твердости обычно необходимо 4 недели, однако на протекание затвердевания могут влиять различные факторы, которые следует учитывать.

Первый этап приобретения цементом марочной твердости – процесс схватывания, который происходит за несколько суток с момента подготовки смеси. Скорость схватывания напрямую зависит от температуры воздуха:

1. 1. Летом при достижении воздухом температуры 20 градусов по Цельсию процесс схватывания начнется уже через 120 минут после заливки смеси и полностью завершится еще через 60 минут. Итого на весь процесс уйдет примерно 3 часа.
2. 2. При охлаждении воздуха схватывание начнется намного позже. При 0 градусов оно начинается через шесть и более часов, а на всю первую стадию твердения уйдет до суток.

Чем теплее воздух, тем быстрее схватывается смесь. Жарким летом для схватывания бывает достаточно 10-15 минут.

В жаркую погоду бетон может схватиться за 10-15 минут

Схватывание бетонного раствора приводит к началу его затвердевания, потому очень важно придать смеси нужную форму максимально быстро. При высоких температурах требуется увеличение времени схватывания, чему способствует механизм тиксотропии. Так называют способность раствора уменьшать вязкость из-за встряхивания. Из-за этого смесь в бетономешалке на протяжении длительного времени сохраняет свои качества и не твердеет.

После схватывания запускается процесс твердения. На набор максимально возможной жесткости уходит до нескольких лет, однако свои характеристики цемент приобретает уже спустя 4 недели. Процесс затвердения раствора очень неравномерен. Наиболее интенсивно он идет в течение первой недели-двух с момента заливки, за это время он приобретает до 70 процентов от своего максимального значения, после чего твердение замедляется, однако не прекращается.

Набор прочности бетона – продолжительная процедура, на которую могут оказывать влияние различные факторы. К наиболее значимым из них относят:

• внешнюю температуру,
• влажность воздуха,
• марку.

Теплота воздуха – самый важный фактор, влияющий на скорость приобретения бетоном его характеристик. При прохладном воздухе процесс затвердевания происходит намного медленнее, чем жарким летом. При морозе процесс набора жесткости полностью останавливается, так как входящая в состав смеси вода замерзает, а она необходима для гидратации цемента. При повышении температуры выше нуля процесс затвердевания продолжится, но способен вновь остановиться из-за мороза.

Зимой процесс затвердевания происходит намного медленнее

Для работы в зимнее время обычно используют смеси, в состав которых входят специальные вещества, обеспечивающие ускорение процедуры затвердевания и снижающие температуру, при которой процедура гидратации останавливается. На современном рынке представлены качественные составы, твердеющие максимально быстро и способные достичь крепости за 14 дней.

Горячий воздух среды позитивно сказываются на скорости затвердевания бетона. При +40 градусах по Цельсию раствор приобретает твердость в течение первой недели. Именно по этой причине все работы с растворами принято проводить в летний период.

Зимой для ускорения процесса твердения и предотвращения замерзания воды могут использовать специальное оборудование и средства для подогрева залитой конструкции. Однако это, во-первых, требует профессиональных знаний, во-вторых, приводит к существенному удорожанию всех запланированных строительных работ. Нагрев до температуры более 90 градусов недопустим, так как из-за этого может пострадать сама структура возводимых частей.

Ниже представлен график, отражающий время набора марочной прочности бетона в зависимости от температуры. Кривые построены из расчета характеристик материала марки М400 и они позволяют определить процент прочности, набираемой за определенное количество суток в соответствии с различными температурными условиями. Первая линия – это +50 градусов по Цельсию, последняя – +5 градусов.

К примеру, график дает возможность определить, что при +50 градусах смесь за первые 2 суток наберет около 75% от марочной прочности. При +5 градусах эти же характеристики бетон приобретет только спустя 20 дней.

Существует специальное оборудование для ускорения затвердевания бетона

С помощью информации из графика можно также узнать сроки распалубки заливаемой конструкции. Распалубка может осуществляться после того, как смесь наберет более 50% от величины жесткости. Учитывая, что при температуре ниже +10 градусов для набора полной прочности бетону не хватит даже 4 недель, в таких условиях стоит задуматься о возможности подогрева заливаемых конструкций.

Определить оптимальное время заливки цементного раствора поможет приведенная ниже таблица. Она, в зависимости от марки материала и условий, показывает необходимое количество суток для гидратации.

В таблице красным цветом выделена нормативно-безопасная жесткость раствора, приобретаемая в течение указанного времени при определенных условиях. Зеленым – безопасная твердость смеси, приобретаемая в течение указанного времени при определенных условиях. Синим – твердость смеси, приобретаемая в течение указанного времени при определенных условиях.

Марка используемого цемента напрямую влияет на скорость затвердевания. Более того, марка определяет также критическую прочность раствора, которую он должен успеть приобрести на начальном этапе схватывания. Ниже приведено соотношение, описывающее критическую прочность (в проценте от марочной) для разных цементов:

1. 1. М15-М150 – 50%.
2. 2. М200-М300 – 40%.
3. 3. М400-М500 – 30%.

Если планируется осуществлять заливку предварительно напряженных конструкций, критическая твердость будет составлять более 70% от марочной.

Что касается влажности окружающей среды, то пониженный уровень данного параметра может отрицательно влиять на процесс гидратации. Если влага будет полностью отсутствовать, то процедура гидратации цемента полностью остановится. Если же влажность будет высокой то скорость твердения будет увеличиваться. Оптимальные условия для быстрого затвердевания – высокая влажность и высокая температура.

Особенно критичной малая влажность станет для заливки при высоких температурах. Жара приведет к быстрому высыханию воды, что отрицательно скажется не только на времени гидратации, но и на характеристиках заливаемых конструкций. Из-за этого в теплое время года может требоваться периодическое увлажнение залитого цемента.

Так как на гидратацию цемента влияет множество факторов, заливку смеси необходимо осуществлять только после определения оптимальных условий и с их соблюдением. Если не учитывать влияющие на процедуру условия, все строительство способно завершиться совсем не так, как изначально планировалось и потраченные собственником деньги просто уйдут в трубу.

Скорость набора прочности бетона в зависимости от температуры снип

График набора прочности бетона в зависимости от температуры

Когда необходимо изготовить определенную конструкцию, то порой бывает невозможно этого сделать без заливки бетона. Этот материал очень активно используется в области строительства. Главной его характеристикой является прочность на сжатие. Причем устанавливать определенную нагрузку на конкретный элемент запрещено, пока бетон полностью не наберет необходимую прочность. При осуществлении данного процесса имеется ряд факторов, которые так или иначе оказывают свое влияние: состав смеси, внешние условия.

Как это происходит

Процесс схватывания может происходить сразу после того, как была выполнена заливка бетона. Длительность напрямую зависит от температурного режима окружающего воздуха. При ее значении 20 градусов, для схватывания может понадобиться примерно час. Так как этот процесс не носит мгновенный характер, то бетоны, чтобы набрать прочностные характеристики может понадобиться пару месяцев.

Каков состав бетона м 400 на 1 м-3 можно узнать из таблицы в статье.

Очень часто бетон начинает твердеть уже по прошествии двух часов с того момента, как были соединены цемент и вода. А вот для окончательного схватывания нужно подождать 3 часа. Увеличить время твердения помогают специальные добавки в бетон.

Схватывание бетона подразумевает под собой подвижность раствора на весь период, благодаря чему удается воздействовать на смесь. При этом механизм тиксотропии, который указывает на снижение вязкости бетона, твердение и высыхание не происходят. Это условие необходимо учитывать в ходе доставки раствора на бетоносмесители. В этом случае раствор должен перемешиваться в миксере, в результате чего удается сохранить все его важные качества.

Как использовать бетон марки м200, указано в статье.

Какова пропорция бетона м200 на 1 куб указано здесь.

Благодаря вращению миксера удается предотвратить высыхание бетона, а также набора твердости. Но в этом случае может произойти другая неприятная ситуации – это сваривание материала, в результате чего все его положительные характеристики снижаются. Происходит такое явление чаще всего в летнее время.

Временные рамки

Этот график несет в себе информацию, которая показывает кривую роста прочности на протяжении 28 дней. Именно этого времени будет достаточно, чтобы бетон сумел просохнуть при естественных условиях.

Время, которого будет достаточно, чтобы раствор набрал вес необходимые эксплуатационные качества, носит название период выдерживания бетона. График набора прочностных характеристики показывает время, которые необходимо раствору, чтобы добиться максимальной отметки по прочности.

Каковы технические характеристики по ГОСТу бетона м 200 можно узнать из данной статье.

Какова прочность бетона в15 указано здесь.

При нормальных условиях созревание бетона осуществляется в течение 28 дней. Первые 5 дней – это интенсивное твердение материала. Когда позади неделя, то бетон уже набрал 70% всей прочности для выбранной марки. Но приступать к дальнейшим строительным мероприятиям можно после того, как прочность достигал 100%, а это не ранее 28 дней.

Этот период для определенного случая свой. Чтобы точно определить период застывания раствора необходимо выполнять контрольные испытания образцов материала. При проведении работ летом в монолитном домостроении в целях оптимизации процесса для обретения раствору всех физических свойств требуется выполнение следующих условий:

• Выдерживание в опалубке раствора.
• Дозревание состава после того, как опалубка была удалена.

Когда необходимо, чтобы раствор приобретал необходимые показатели прочности, требуется придерживаться конкретных условий. Например, самой оптимальной температурой для его твердения считается 20 градусов. Но это далеко не все параметры.

Какова характеристика бетона класса в 25 указано в статье.

Температура

Чем ниже температурные показатели на улице, тем медленнее происходит набор прочности бетона. Если температурный режим предполагает отрицательные показатели, то процесс приостанавливается по той причине, что застывает жидкость, которая обеспечивает гидратацию цемента. Когда температура воздуха начинает повышаться, то процесс набора прочности снова в действии.

Если в составе раствора имеются различные модификаторы, то длительность твердения может во много раз уменьшиться, а температура, которая необходима для установки процесса, снизиться. Изготовители предлагают разнообразные быстротвердеющие составы, благодаря которым удается набирать прочностные характеристики уже по прошествии 14 дней.

Какова таблица набора прочности бетона, можно узнать из данной статьи.

При повышении температуры воздуха процесс созревания раствора начинает ускоряться. Если на улице 40 градусов, то установленная маркой прочность будет достигнута через 7 дней. По этой причине процесс заливки бетона на приусадебном участке в целях сокращения сроков строительства необходимо выполнять в летнее время года.

Если работы осуществляются зимой, то здесь понадобиться ряд дополнительных мероприятий, например, таких как подогрев бетона. Осуществить такие действия очень непросто, ведь для этого нужно обладать подходящим оборудованием и знаниями в этой области. Кроме этого, нужно понимать, что нагрев материала нельзя проводить выше температуры 90 градусов.

Как сделать бетон для отмостки пропорции, указано в статье.

Для того чтобы определить, какое влияние оказывает температурный режим на процесс твердение, необходимо снова обратиться к графику набора прочности. Присутствующие на нем линии с учетом данных, которые собраны с бетона М400 при различных значениях температуры. Согласно этому графику удается понять процент прочности, который будет достигнут по прошествии конкретного количества дней. Для каждой кривой характерна своя температура. Первая линия – это 5 градусов, а вторая – 50 градусов.

При помощи графика удается понять длительность распалубки монолитной конструкции. Демонтаж опалубки ожжет происходить после того, как показатели прочности увеличились на 50% от заданного маркой значения. Кроме этого, важно обращать внимание на то, что при температуре ниже 10 градусов значение прочности, заданное конкретной маркой, не будет достигнуто даже по прошествии 14 дней. Если присутствуют такие погодные условия, то нужно предпринимать меры по прогреванию заливаемого раствора.

Каков график прогрева бетона в зимнее время, можно узнать из данной статьи.

Чтобы определить нормативно-безопасное время начало строительных мероприятий применяется специальная таблица. Она содержит в себе данные марки бетона и его среднесуточные температурные показатели. На основании этих данных удается отыскать информацию, как происходит набор прочности по прошествии конкретного количества суток.

Таблица 1 – Набор прочности в зависимости от количества дней

[res2]

От чего зависит и как быстро происходит набор прочности бетона

Изготовление различных конструкций предполагает заливку бетона, главной характеристикой которого является прочность на сжатие. При этом нагружать конкретный элемент нельзя, пока не завершится набор прочности бетона. Данный процесс зависит от ряда факторов, к которым относятся не только внешние условия, но и состав самой смеси.

Для достижения марочного значения, как правило, требуется четыре недели (28 дней). Чтобы будущая конструкция прослужила достаточно долго, необходимо ясно представлять, как осуществляется сам процесс, и сколько времени требуется для его завершения. Процесс включает две стадии. На первой происходит схватывание бетона. На второй он твердеет и набирает прочность.

Стадия схватывания

Схватывание происходит в течение первых суток с момента его приготовления. Сколько времени потребуется для завершения первой стадии напрямую зависит от температуры окружающей среды.

Теплая погода

В летний период, когда температура 20 °C и выше, на схватывание может потребоваться около часа. Процесс начнется приблизительно через два часа после приготовления смеси и завершится, следовательно, через три.

Прохладное время года

При похолодании время начала и завершения стадии сдвигается. Для схватывания требуется больше суток. При нулевой температуре процесс начинается, как правило, только через 6 – 10 часов после приготовления раствора и может длиться до 20 часов после заливки. В жаркую погоду время, наоборот, уменьшается. Иногда для схватывания достаточно 10 минут.

Уменьшение вязкости раствора

На первой стадии приготовленная смесь остается подвижной. В этот период еще можно оказать механическое воздействие, придав изготавливаемой конструкции требуемую форму.

Продлить стадию схватывания позволяет механизм тиксотропии, способствующий уменьшению вязкости смеси при оказании механического воздействия. Именно поэтому перемешиваемый в бетономешалке раствор намного дольше может находиться на первой стадии.

Однако следует учесть, что ряд процессов вызывает необратимые изменения в смеси, что негативно отражается на качестве затвердевшего бетона. Особенно быстро «сваривание» происходит в летний период.

Стадия твердения

После схватывания бетон начинает твердеть. Для завершения процесса и окончательного набора прочности может потребоваться несколько лет. Марку бетона можно будет определить через четыре недели.

Стоит учесть, что прочность бетон набирает с различной скоростью. Наиболее интенсивно процесс протекает в первую неделю после заливки бетона. Уже в первые трое суток данный показатель в нормальных условиях составляет около 30% от марочного значения, определяемого через 28 дней после заливки.

В течение первых 7 – 14 суток раствор набирает до 70 % от указанного значения, а через три месяца на 20 % превышает его. После этого процесс замедляется, но не прекращается.

Через три года показатель может вдвое превысить значение, полученное через 28 дней после заливки. Специальная справочная таблица позволяет узнать, какой процент от марочного значения наберет состав при конкретной температуре через определенное количество дней.

От чего зависит набор прочности?

На процесс набора прочности влияет множество факторов. Однако основными можно считать:

Температура

Чем холоднее на улице, тем медленнее повышается прочность бетона. При отрицательных температурах процесс останавливается, так как замерзает вода, обеспечивающая гидратацию цемента. Как только температура воздуха повысится, набор прочности бетона продолжится. При снижении температуры может опять остановиться.

При наличии в составе различных модификаторов время твердения может уменьшаться, а температура, при которой процесс останавливается, снижаться. Производители предлагают специальные быстротвердеющие составы, способные набрать марочную прочность уже через две недели.

Потепление способствует ускорению процесса созревания бетона. При 40 °C марочное значение может быть достигнуто уже через неделю. Именно поэтому заливку бетона на приусадебном участке для сокращения сроков строительства лучше производить в жаркую погоду.

Зимой может потребоваться подогрев бетона, что выполнить собственными силами крайне проблематично: требуется специальное оборудование и знание технологии выполнения работ. Следует учесть, что нагрев раствора свыше 90 °C недопустим.

Чтобы понять, как температура оказывает влияние на процесс твердения, стоит изучить график набора прочности бетона. Кривые построены на основании информации, собранной для марки М400 при различных температурах. По графику можно определить, какой процент от марочного значения будет достигнут через определенное количество суток. Каждая кривая соответствует конкретной температуре. Первая линия 5°C, последняя – 50° С.

График позволяет определить срок распалубки монолитной конструкции. Опалубку можно снимать, как только прочность превысит 50% от своего марочного значения. Следует обратить внимание, что согласно графику, если температура воздуха ниже 10 °C, марочное значение не будет достигнуто даже через две недели. При таких погодных условиях уже стоит задуматься о подогреве заливаемого раствора.

Для определения нормативно-безопасного срока начала работ часто используется следующая таблица. В ней в зависимости от марки бетона и его среднесуточной температуры приведена информация о наборе прочности через определенное количество суток:

Скорость набора прочности бетона от температуры

Набор бетоном прочности

Содержание статьи:

Схватывание и твердение

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

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

Набор прочности условно делят на два этапа:

1. Стадия первая — схватывание бетона

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

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

2. Стадия вторая — твердение бетона

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

Как и сколько бетон твердеет и набирает прочность

Класс бетона по прочности оценивают в возрасте 28 суток. Для испытаний берут образцы в форме стандартного куба со стороной 15 см, испытуемый образец при этом выдерживают при температуре 20±3°С и относительной влажности воздуха 95±5%. Эти параметры хранения бетонной смеси и есть нормальные условия твердения бетона, а сама камера для хранения испытуемых образцов называется камерой нормального хранения (НХ).

При отклонении температуры твердения в большую сторону от «нормальной» получают твердение бетона при повышенной температуре, а при отклонении в меньшую – твердение при пониженной температуре.

В таблице приведена информация о наборе прочности бетона марок М200 — М300 на портландцементе М-400, М-500 в первые 28 суток в зависимости от среднесуточной температуры:

График набора прочности при различных температурах твердения приведен ниже (за 100% берется набор марочной прочности в первые 28 суток):

Для справки: данными вышеприведенной таблицы и графика можно воспользоваться для определения срока распалубки монолитной железобетонной конструкции, который в соответствии с нормативными документами наступает с того момента, когда бетонная смесь наберет 50-80% от своей марочной прочности (подробнее в статьях «Когда снимать опалубку» и «Уход за бетоном»).

Для твердения бетона характерны следующие особенности:

• чем ниже температура окружающего воздуха, тем медленнее происходит твердение и нарастает прочность,
• при температуре ниже 0°С вода, необходимая для гидратации цемента, замерзает и твердение прекращается. При последующем повышении температуры твердение и набор прочности возобновляются,
• при прочих равных условиях во влажной среде к определенному сроку бетон приобретает прочность выше, чем при твердении на воздухе,
• в сухих условиях дальнейшее твердение замедляется и практически прекращается, из-за отсутствия влаги, необходимой для гидратации цемента,
• при повышении температуры до 70-90° С и максимальной влажности скорость нарастания прочности значительно увеличивается. Именно такие условия создают при пропаривании бетона паром высокого давления в автоклавах.

Заметим, что скорость набора прочности бетона – величина непостоянная. Твердение имеет наибольшую интенсивность в первые 7 суток с момента заливки бетонной смеси. При нормальных условиях твердения через 7—14 дней бетон набирает 60—70% от своей 28-дневной прочности. В дальнейшем набор прочности не прекращается, но происходит гораздо медленнее, а к трехлетнему возрасту прочность бетона может достигать 200-250% от величины, определенной в возрасте 28 суток.

От чего зависит набор прочности и твердение

На набор прочности бетона влияют множество факторов, среди них можно выделить следующие:

• тип цемента, используемого при производстве бетонной смеси,
• температура, при которой происходит твердение бетона,
• водоцеметное отношение,
• степень уплотнения бетонной смеси.

Влияние каждого из вышеперечисленных факторов на твердение и набор прочности приведено ниже в виде таблицы и графиков.

Зависимость от типа цемента и температуры твердения:

Ниже приведены данные по набору тяжелым бетоном относительной прочности в зависимости от вышеуказанных двух параметров (типа цемента и температуры твердения).

[res3]

Как происходит набор прочности бетона в зависимости от температуры?

Основным фактором, определяющим долговечность бетонной конструкции и его способность выдерживать заданные статические и динамические нагрузки, является показатель прочности бетона. При этом величина прочности бетона нарастает постепенно и зависит от нескольких условий, в том числе от температуры окружающей среды.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

Набор прочности бетона, является непостоянной величиной. Если твердение материала происходит в стандартных условиях (18-20 градусов Цельсия), набор прочности начинается через 7-14 суток и составляет до 70% прочности, которая достигается за общепринятый всеми строителями срок – 28 суток.

Впоследствии набор прочности происходит очень медленно и может достигать периода от 1 до 3-х лет (прочность 200-250% от уровня прочности характерного для возраста бетона 28 суток).

Соответственно для правильного течение процесса гидратации (твердения) бетона необходимо обеспечить определенные условия:

• Влажность поверхности конструкции от 90 до 100%,
• Температура бетона или окружающей среды от 18 до 20 градусов Цельсия.

При нарушении данных условия происходит изменение времени твердения как в сторону значительного увеличения (при понижении температуры), так и в сторону увеличения (при повышении температуры).

Также при отрицательных температурах, вследствие перехода воды в кристаллическое состояние, происходит давление кристаллов льда на частицы цемента, что существенно снижает долговечность конструкции.

Особенности твердения бетонных конструкций

• Чем ниже температура от рекомендованных 18-20 градусов Цельсия, тем медленнее идет гидратация и нарастание прочности:
• Если температура достигла уровня 0 градусов Цельсия и ниже – вода в толще цемента начинает замерзать, твердение состава останавливается и возобновляется только после повышения температуры тем или иным способом,
• Высокая влажность окружающей среды позволяет бетону приобретать более высокую прочность, чем он достигнет в условиях пониженной влажности,
• При температуре окружающей среды до 80-90 градусов Цельсия в условиях максимальной влажности (промышленное пропаривание ЖБИ в автоклавах) происходит значительное увеличение скорости нарастания прочности.

Учитывая сказанное, при проведении бетонных работ в условиях пониженных температур, для правильного течение процесса твердения и набора прочности, необходимо обеспечить соответствующий температурный режим.

Достигнуть температурного режима можно разными способами. В числе самых распространенных способов: прогрев толщи конструкции трансформаторами или сварочными аппаратами, прогрев поверхности специальными тепловыми матами, а также строительство над бетонной конструкцией временных сооружений (шатров) и прогрев внутреннего «подшатрового» пространства тепловыми пушками или электронагревателями.

Скорость набора прочности бетона с противоморозными добавками

Скорость набора прочности бетона с противоморозными добавками

Один из наиболее важных показателей строительно-техничес­ких свойств бетона с противоморозными добавками — прочность на сжатие, зависящая при прочих равных условиях от отрица­тельной температуры твердения, вида и концентрации водного раствора (воды затворения) добавки. Ранее было рассмотрено, в какой степени введение различных противоморозных добавок приводит к понижению температуры замерзания и влияет на ки­нетику и состав новообразований в бетоне. Следует отметить, что механизм гидратации при твердении вяжущих, в том числе и с противоморозными добавками, достаточно полно рассмотрен и других работах.

Известно, что понижение температуры влияет на интенсивность набора прочности бетона. При ее изменении на 10° С скорость химических реакций снижается в два — четыре раза. Замедление реакций при понижении температуры — следствие изменения их диффузионных и кинетических зависимостей. Понижение темпе­ратуры уменьшает также активность и подвижность ионов (мо­лекул).

Успешное применение противоморозных добавок во многом зависит от их оптимального расхода (концентрации водного раствора затворения при отрицательной температуре твердения бето­ном). Из-за неуправляемости температурой твердения бетонов в естественных условиях редко удается избежать частичного льдо­образования в жидкой фазе бетона, а при предельных концентра­циях даже перехода за эвтектику. Большинство инструктивных материалов по использованию противоморозных добавок в таких случаях предлагают утеплять (а иногда и прогревать) уложенный бетон, если он не имеет прочности 50 кг/см2, а для ряда конструк­ций — прочности, составляющей 50% марочной. Выполнение этих требований в строительной практике не всегда соблюдается. Производственный опыт применения противоморозных добавок подтверждает, что при действии отрицательных температур, ниже расчетных, «холодные» бетоны не снижают прочностных показа­телей. Эта «аномалия» объясняется температурными колебания­ми, обычно наблюдаемыми в естественных условиях.

Для проверки влияния колебания температуры на набор проч­ности бетонами с противоморозными добавками в лабораторных условиях их исследуют в области переменных отрицательных температур без частичного льдообразования и с льдообразовани­ем. Кроме того, необходимо иметь сравнительные данные по на­бору прочности при твердении в условиях постоянных положи­тельных и отрицательных температур, поскольку уложенный в зимний период бетон продолжает набирать прочность в весен­ний и летний периоды.

Видимо, логичнее проводить исследования набора прочности бетонов с противоморозными добавками в такой последователь­ности: при положительной температуре (в нормальных тепло­влажностных условиях), при постоянной отрицательной темпера­туре, при переменной.

Противоморозные добавки. Специфика применения

В этой статье расскажем про противоморозные добавки и специфику их применения, а также приведем несколько интересных исследований, которые проводила наша компания.

Для бетонирования в зимнее время необходимо.

2) Выбирать оптимальную гранулометрию инертных материалов, что позволит получить стабильные бетонные смеси без расслоений и водоотделений,

3) Использовать подогрев инертных материалов, чтобы не образовывался лед, который будет таять в миксерах или при приготовлении бетонной смеси,

4) Подбирать противоморозные добавки на стадии проектирования, т.к. различные добавки по разному влияют на растворную и бетонную смесь,

5) При использовании горячей воды более 70°С желательно применять следующую последовательность загрузки:

— инертные материалы,
— горячая вода с добавкой,
— цемент.

6) Применять водоредуцирующие добавки, которые позволят снизить расход воды.

Противоморозные добавки позволяют.

2) ускорить химические реакции, протекающие в структуре бетона, снижая тем самым температуру льдообразования и не допуская его срастания в единый монолит,

3) обеспечить защиту смесей от замерзания на время от ее изготовления до укладки и подачи внешнего тепла (эл. прогрев, тепляк и т.д.),

4) исключить деструкцию бетона при замораживании в раннем возрасте и обеспечить сохранение хорошего сцепления бетона с арматурой.

Принцип действия противоморозных добавок

— Снижение точки замерзания воды в бетоне,
— Образование комплексных соединений,
— Ускорение процессов гидратации,
— Повышение тепловыделения бетона,
— Изменение структуры льда.

Исследование №1. Зависимость температуры замерзания воды от концентрации ПМД

График зависимости температуры замерзания воды от концентрации добавки

Исследование №2. Влияет ли выбор цемента на электропроводность бетонной смеси?

Цементы:
— Пикалевский 500 Д0
— Волховский 32,5
— ЮГПК 52,5 R
— ЦЕСЛА СЕМ II 42,5 А-Ш.

В результате исследования мы получили большую базу данных, которая будет подвергаться дальнейшему анализу. Предварительные данные такие: на цементе ЦЕСЛА СЕМ II 42,5 А-Ш получили наименьшее сопротивление, следовательно, на стройках можно подавать меньшую силу тока для разогрева данной смеси.Из всех проводимых опытов самое низкое сопротивление и максимальную температуру разогрева получили с добавкой на основе соли.

Состав без добавок

Состав с добавкой ST3.0.5 без противоморозного эффекта.

Состав с противоморозной добавкой ST AF8

Состав с противоморозной добавкой ST AF8.1

Состав с противоморозной добавкой ST AF4

Состав с противоморозной добавкой ST AF

Исследование №3. Интенсивность набора прочности бетона при различной отрицательной температуре наружного воздуха

Исследование проводили по «теплому методу».

«Теплый метод» — твердение бетона происходит при отрицательной температуре 4 часа. Последующее твердение бетона происходит в нормальных условиях.

Изготавливался состав с применением солевой добавки и устанавливался на 4 часа в морозильную камеру на разные температуры: 0°С, -5°С, -10°С, -15°С. После этого образцы подвергались испытаниям на 7, 14, 28 и 90 сутки и проводился контроль полученной прочности.

График зависимости прочности бетона (МПа) от времени (в сутках)

При 0°С получили максимальную прочность, при -5°С на 7 сутки пошло снижение прочности, но на 28 сутки получили такую же как при 0°С. При -10°С и -15°С расхождение уже было большим, но на 90 сутки при температуре -15°С прочность получили выше, чем при -10°С.

Вы можете задать вопрос или оставить комментарий к этой статье в нашей группе ВКонтакте!

Остались вопросы? Свяжитесь с нами!

Условия твердения бетона — естественное и автоклавное твердение

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.

(PDF) Использование метода зрелости для оценки прочности плиты на сжатие в раннем возрасте в холодную погоду

Метод

может быть более точным вариантом, чем стандартный

метод цилиндрической прочности для ранней прочности

Оценка бетона в холодную погоду .

5. Прочность на сжатие образцов керна

увеличивалась с увеличением глубины плиты. Прочность керна

, полученная из нижней части плиты, была на

значительно выше, чем из верхней.Аналогичную тенденцию продемонстрировал и метод погашения

. Как- то

разница была менее выраженной, чем сильные стороны ядра

.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают признательность

за финансовую и техническую поддержку, оказанную Elvin group и Программой инновационных связей

.

ЗАЯВЛЕНИЕ О ДОСТУПНОСТИ ДАННЫХ

Данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны от автора корреспонденции по разумному запросу

.

ORCID

Biruk Hailu Tekle https://orcid.org/0000-0003-3548-

2487

ССЫЛКИ

1. Карино, штат Нью-Джерси; Лью, Х. С. (ред.) (2001): ЗРЕЛЕНИЕ

МЕТОД: ОТ ТЕОРИИ К ПРИМЕНЕНИЮ. Структуры

Конгресс и выставка. Рестон, Вирджиния, 21–23 мая. Американское

Общество инженеров-строителей. Гейтерсбург, Мэриленд 20899–8611 США.

2. McIntosh JD. Электрическое отверждение бетона. Mag Concr Res.

1949; 1 (1): 21–8.https://doi.org/10.1680/macr.1959.1.1.21.

3. Медсестра Р.В. Паровая выдержка бетона. Mag Concr Res. 1949; 1

(2): 79–88. https://doi.org/10.1680/macr.1949.1.2.79.

4. Саул АГА. Принципы парового твердения бетона

при атмосферном давлении. Mag Concr Res. 1951; 2 (6): 127–40.

https://doi.org/10.1680/macr.1951.2.6.127.

5. Tank RC, Карино, штат Нью-Джерси. Скоростные постоянные функции прочности

развертки бетона. ACI Mater J.1991; 88: 74–83.

6. Хансен П.Ф., Педерсен Э.Дж. Компьютер зрелости для контролируемой обточки и твердения бетона. Nordisk Betong. 1977; 1 (19):

19–34.

7. ASTM C1074 (2019): Практика оценки прочности бетона

методом зрелости. DOI: https://doi.org/10.1520/

C1074-19.

8. EN 13670 (2009): ИСПОЛНЕНИЕ БЕТОННОЙ КОНСТРУКЦИИ —

ТУР. В европейском стандарте.

9. NEN 5970 (2001): Определение прочности свежего бетона

методом взвешенной зрелости (на голландском языке).

10. Nixon, J.M .; Шиндлер, А. К .; Barnes, R.W .; Уэйд, С. А.

(2008): ОЦЕНКА МЕТОДА ЗРЕЛЕНИЯ ДО

ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ БЕТОНА В ПОЛЕВЫХ ПРИМЕНЕНИЯХ. Исследовательский проект АЛДОТ 930–590. Highway Research

Центр и Департамент гражданского строительства в Оберне

Университет.

11. Сан Б., Ногучи Т., Цай Дж., Чен К. Прогнозирование прочности на сжатие

строительных растворов при различной температуре отверждения и относительной влажности

с помощью модифицированного метода созревания.Struct Concr.

2020; 1–13. https://doi.org/10.1002/suco.202000041.

12. Устабас

_

И., Дешик Ф. Коэффициенты перехода между сжимающей силой

образцов разной формы и размеров по массе

и использование метода взвешенной зрелости при строительстве плотин.

Struct Concr. 2020; 1–14. https://doi.org/10.1002/suco.

201

4.

13. Багери-Заде С.Х., Ким Х., Хаунселл С., Вуд С.Р., Солеймани Х.,

Кинг М.Полевое исследование методики созревания бетона в холодную погоду

. J Constr Eng Manag. 2007. 133 (11): 827–35. https: // doi.

org / 10.1061 / (ASCE) 0733-9364 (2007) 133: 11 (827).

14. Dong, Y .; Песня, Р .; Дхунгана, Дж. (2009): Исследование метода созревания бетона

в очень холодную погоду. Институт Севера

Инженерный отдел инженер-строитель —

инж. Департамент транспорта и общественных служб Аляски

Транспортный центр Университета Аляски.

15. Hulshizer AJ. Преимущества метода спелости для холодного бетонирования

-погода. Concr Int. 2001. 23 (3): 68–72.

16. AS 1012.14 (2018): Методы испытания бетона, Метод 14:

Метод закрепления и испытания стержней из затвердевшего бетона

на прочность на сжатие и массу на единицу объема.

17. ASTM C42 (2020): Стандартный метод испытаний для получения и испытания

просверленных кернов и пиленых балок из бетона. DOI:

https: // doi.org / 10.1520 / C0042_C0042M-20.

18. Аббас Ж.Х., Маджди Х.С. Исследование теплоты гидратации цемента Portland

, используемого в Ираке. Примеры из практики Constr Mater. 2017; 7: 154–62.

https://doi.org/10.1016/j.cscm.2017.07.003.

19. Бенц Д.П. Влияние водоцементного отношения на кинетику гидратации

: простые модели, основанные на пространственных соображениях. Cem

Concr Res. 2006. 36 (2): 238–44. https://doi.org/10.1016/j.

cemconres.2005.04.014.

20.Невилл А.М. Свойства бетона. 5-е изд. Харлоу, Англия,

Нью-Йорк: Пирсон; 2011.

21. PCA. Портландцемент, бетон и теплота гидратации. Concr

Технол сегодня. 1997. 18 (2): 1–8.

22. Лура П., Суле М., Гуан Й., ван Брейгель К. Влияние соотношения вода / цемент

и температуры отверждения на раннюю усадку и

самоиндуцированных напряжений высокопрочного бетона. Труды

9-я международная конференция «Долговечность строительных материалов и

компонентов» Брисбен, Австралия: Springer; 2002 г.

23. Гавилан С, DSF LCP. Вариации прочности монолитного бетона по европейскому стандарту

и американским нормам. Struct Concr. 2018; 19

(4): 1185–94. https://doi.org/10.1002/suco.201700115.

24. Хаависто Дж., Хуссо А., Лааксонен А. Прочность на сжатие

образцов керна

, пробуренных из бетонных испытательных цилиндров. Struct

Concr. 2020; 1–13. https://doi.org/10.1002/suco.202000428.

25. Брейсс Д., редактор. Неразрушающий контроль бетонных конструкций

: надежность и пределы одиночных и комбинированных методов —

методов.Актуальный отчет технического комитета RILEM —

tee 207-INR. РИЛЕМ. Дордрехт: Спрингер; 2012.

26. ACI 214.4R (2010): Руководство по получению кернов и интерпретации

результатов прочности на сжатие.

27. Беверли П. Код модели Fib для бетонных конструкций 2010. 1-е изд.

. Берлин, Германия: Ernst & Sohn; 2013.

28. Карино, штат Нью-Джерси, Малхотра В.М., Карино, штат Нью-Джерси, редакторы. Срок погашения

метод. Неразрушающий контроль бетона.2-е изд. Бока

Ратон, Флорида: CRC Press; 2004.

14 TEKLE ET AL.

Нечеткая логика и неразрушающая оценка прочности бетона с использованием модифицированных углеродных нанотрубок в качестве гибридного датчика PZT – CNT

Материалы (Базель). 2021 июн; 14 (11): 2953.

Наджибулла Тарин

¹ Кафедра проектирования гражданских, архитектурных и экологических систем, Университет Сунгюнкван, 2066 Сеобу-ро, Сувон-си 16419, Корея; [email protected]

Джункён Ким

² Лаборатория по контролю безопасности инфраструктуры (SIIL), Advanced Institute of Convergence Technology (AICT), Suwon-si 16229, Korea; мок.etan @ 531knuj

Вон-Кю Ким

³ Департамент конвергенции для города будущего, Университет Сунгюнкван, 2066 Сеобу-ро, Сувон-си 16419, Корея; moc.liamg@4011kwk

Парк Сынхи

⁴ Школа гражданского строительства, архитектурной инженерии и ландшафтной архитектуры, Университет Сунгюнкван, 2066 Сеобу-ро, Сувон-си 16419, Корея

Сотириос А. Грамматикос, ^{, Academic35 Editor 9} Департамент проектирования гражданских, архитектурных и экологических систем, Университет Сонгюнкван, 2066 Сеобу-ро, Сувон-си 16419, Корея; мок[email protected] ² Лаборатория по контролю безопасности инфраструктуры (SIIL), Передовой институт конвергентных технологий (AICT), Сувон-си 16229, Корея; moc.etan@531knuj ³ Департамент конвергенции для будущего города, Университет Сунгюнкван, 2066 Сеобу-ро, Сувон-си 16419, Корея; moc.liamg@4011kwk

⁴ Школа гражданского строительства, архитектурной инженерии и ландшафтной архитектуры, Университет Сунгюнкван, 2066 Сеобу-ро, Сувон-си 16419, Корея

Поступила в редакцию 6 января 2021 года; Принята в печать 5 мая 2021 года.

Abstract

Прочность бетона и факторы, влияющие на ее развитие во время раннего отверждения бетона, являются важными темами исследований. Чтобы избежать непредвиденных происшествий во время строительства и в процессе эксплуатации конструкций, необходима соответствующая система мониторинга. Поэтому используются многочисленные методы для контроля состояния конструкции. В этой статье представлена ​​методика неразрушающего контроля для мониторинга развития прочности бетона в раннем возрасте отверждения. Дисперсные углеродные нанотрубки (УНТ) использовались с вяжущими материалами и пьезоэлектрическим материалом (PZT), керамикой PZT из-за их свойств внутриэлектромеханических эффектов и чувствительности для измерения сигнатур электромеханического импеданса (EMI) и соответствующих свойств, связанных с прочностью бетона, таких как как модуль упругости, смещение, ускорение, прочность и эффекты нагрузки.Прочность бетона на сжатие, температура гидратации, соотношение смеси и изменение данных, полученных из импедансных сигнатур с использованием нечеткой логики, были использованы в методе прогнозирования сравнительных результатов для прочности бетона. Эти результаты были рассчитаны с использованием модели на основе нечеткой логики с учетом метода зрелости, данных универсальной испытательной машины (UTM) и проанализированных данных EMI. В ходе исследования для сбора данных в бетон были встроены гибридный датчик PZT-CNT и датчик температуры (Smart Rock), чтобы получить историю температуры гидратации, использовать метод зрелости бетона и предоставить данные о сигнатурах EMI.Динамические изменения в среде, вызванные во время фазы в процессе укрепления бетона, были проанализированы, чтобы предсказать процесс развития прочности бетона в раннем возрасте отверждения. Поскольку при расчете прочности бетона, связанной с его механическими свойствами, учитываются различные параметры, предлагаемый новый метод учитывает, что изменения граничных условий, возникающие в бетонной смеси, изменяют резонансную частотную характеристику конструкции. Таким образом, сопоставление и анализ этой характеристики может помочь спрогнозировать прочность бетона.Всестороннее сравнение результатов, рассчитанных с использованием предложенного модуля, метода зрелости и цилиндрических образцов, испытанных с помощью UTM, доказало, что это рентабельный и быстрый метод оценки прочности бетона для обеспечения безопасного строительства железобетонных конструкций.

Ключевые слова: датчики из углеродных нанотрубок (CNT), интеллектуальные материалы, неразрушающий контроль (NDT), электромеханический импеданс (EMI), метод зрелости, прочность бетона в раннем возрасте, пьезоэлектрические датчики, мониторинг состояния конструкций (SHM)

1.Введение

Чтобы улучшить качество строительства и обеспечить безопасную среду для строительства инфраструктуры, были разработаны многочисленные методы мониторинга состояния конструкции. Чтобы проводить такой мониторинг во время строительства и срока службы инфраструктуры, испытания должны быть выгодными и с высокой точностью. Несколько испытаний на месте были проведены на бетонных конструкциях [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11]. Эти испытания могут быть разрушающими или неразрушающими методами контроля (NDT).НК является предпочтительным, потому что реальные элементы конструкции не повреждаются, а элементы конструкции не смещаются. Более того, эти тесты дают большой объем данных при относительно низкой стоимости. Некоторые из широко используемых методов неразрушающего контроля — это испытания отбойным молотком Шмидта, акустические испытания, испытания на резонансной частоте, радиография, испытания с использованием изотермического калориметра, испытания скорости ультразвуковых импульсов и метод зрелости [12,13,14,15,16,17, 18,19,20,21,22]. Бетон представляет собой неоднородную смесь материалов, таких как цемент, вода, крупные и мелкие заполнители и некоторые примеси.Следовательно, для обеспечения долговечности и надлежащего набора прочности конструктивными элементами важно определить свойства бетонной пасты при разном возрасте отверждения. Ранние свойства бетона играют важную роль в структурной безопасности конструкций. Прочность бетона необходимо контролировать с 1-го по 28-й день отверждения, а также впоследствии. Для некоторых крупных бетонных конструкций, таких как высотные здания из железобетона, мосты и плотины, постоянный мониторинг их конструктивных элементов или конструкций в целом на ранних этапах строительства и функциональных стадиях является очень сложной задачей, технической и трудоемкой из-за своим огромным размерам.Обычные методы, такие как визуальный осмотр обученными профессионалами, не могут обеспечить интерпретируемую оценку состояния здоровья и не подходят для таких структур. Для обеспечения структурной целостности и безопасности массивных конструкций они должны быть оснащены современными приборами и должны применяться соответствующие методы мониторинга состояния конструкций. Таким образом, существует необходимость в разработке автоматизированных систем для постоянного контроля состояния и обнаружения структурных повреждений бетонных конструкций.Чтобы соответствовать этим требованиям, мы исследуем совместное использование интеллектуальных материалов из углеродных нанотрубок (УНТ) и пьезоэлектрических материалов (PZT) в качестве модифицированного датчика из-за их электротехнических эффектов, чтобы определить прочность бетона в раннем возрасте на основе свойств физического отклика. бетонной конструкции.

УНТ являются объектом глобальных исследований из-за их превосходных свойств формирования электрических сетей и пьезорезистивности. С тех пор, как Иидзима представил УНТ в 1991 году [23], они широко используются для достижения различных целей.УНТ обладают замечательными свойствами и интересными применениями, связанными с их прочностью (модуль Юнга около 1,8 ТПа), металлическими свойствами и высоким соотношением сторон> 500. Из-за своего высокого коэффициента формы УНТ могут легко реагировать и служить в качестве проводящих агентов и обеспечивать армирующую сеть, когда содержание УНТ составляет всего 0,1% [24,25,26,27]. Из-за того, что их модуль Юнга выше, чем у цемента, УНТ требуют большей силы растяжения для их удлинения. Следовательно, УНТ могут выступать в качестве подкрепления в образцах; они также могут образовывать композиты из-за своей структурной однородности [28].УНТ могут быть однослойными нанотрубками (ОСНТ) или состоять из множества оболочек, как в многостенных нанотрубках (МУНТ). УНТ формируются из отдельных листов графита в виде бесшовных трубчатых структур с длиной и диаметром в диапазоне 0,2–5 мкм и 1–20 нм соответственно. В большинстве случаев нельзя использовать объемные формы УНТ, такие как порошки, бумага, пленки и выровненные стопки. Из-за микроскопической формы отдельной УНТ присущие ей свойства плохо переносятся. Поэтому УНТ обычно комбинируют с другими материалами для образования гибридных материалов, сплавов или композитов [29].В некоторых исследованиях изучается использование УНТ в качестве наполнителей в различных полимерах, таких как сопряженные полимеры, эластомеры или термореактивные пластмассы, для образования композитов. Наша концепция добавления пеков PZT к УНТ актуальна для внедрения нового датчика для измерения динамических эффектов бетонных композитов. Для мониторинга и измерения состояния конструкций динамические изменения, происходящие в бетонных конструкциях, могут быть измерены на основе ударной вязкости, прочности и других свойств. В этом исследовании напряжение и деформация значительно изменяются с изменением электрических свойств УНТ.Структура хозяина представляет собой линейный и обратимый пьезорезистивный ответ, который также был изучен Dharap и Grow [30,31,32]. Различные исследования УНТ связаны с использованием мембран из нанотрубок. В последнее время УНТ широко изучаются на предмет их чувствительных свойств; в композитах УНТ чувствительны к динамическим изменениям структуры. УНТ могут не только образовывать хорошее сцепление с цементным раствором, но также служить датчиками для обнаружения механических изменений в структурах. Были проведены исследования по использованию УНТ в качестве хороших чувствительных материалов для измерения динамических эффектов [33,34,35,36,37,38,39,40,41,42].

2. Методология

2.1. Использование УНТ в качестве датчиков

Вяжущие материалы являются квазихрупкими и обладают электрическими и теплоизоляционными свойствами. Таким образом, на их чувствительность влияет добавление нановолокон, которые инвертируют вяжущие матрицы, тем самым изменяя свойства бетона. Путь обработки сигнала показан на.

Путь обработки сигналов образцов углеродных нанотрубок (УНТ).

Исследования и разработки в области мониторинга состояния конструкций вызвали значительный интерес к наноразмерным волокнам, таким как УНТ, для изменения свойств бетона.Металлическое свойство пьезорезистивности УНТ позволяет им обнаруживать изменения напряжения / деформации в образце. Кроме того, УНТ могут одновременно выступать в качестве армирующих элементов для повышения прочности бетона. Это исследование демонстрирует, что чувствительность УНТ к деформации увеличивается при добавлении пеков PZT, что может быть оптимизировано за счет замечательного сохранения внутримеханических и электрических свойств материалов PZT и УНТ. Для таких материалов изменения напряжения коррелируют с изменениями их свойств, таких как импеданс и электрическое сопротивление.Эти образцы вызывают вибрации и срабатывание в бетонной конструкции, а затем действуют как датчик для обнаружения вибраций и волн для обнаружения динамического отклика основной конструкции.

2.2. Изготовление образцов УНТ

Процесс изготовления предложенных интеллектуальных гибридных материалов ЦТС – УНТ включал два этапа.

Первым шагом был синтез образцов УНТ, который был проведен с использованием простого процесса в соответствии с Американским обществом испытаний и материалов (ASTM) C 305.Для приготовления пасты использовали стандартный миксер Хобарта. В качестве вяжущих материалов использовались портландцементы, содержащие различные концентрации частиц оксида железа (Fe ₂ O ₃ ) и сульфатостойкий материал (4 мас.%). Для хорошего роста УНТ эффективными материалами для смешивания являются Al ₂ O ₃ , SiO ₂ и MgO; поэтому они использовались как обычно. Чтобы обеспечить экономическую эффективность и низкую температуру разложения, в качестве основного источника углерода использовался ацетилен.По словам Кима, дисперсность УНТ может быть увеличена за счет минимизации содержания воды, что увеличивает вероятность столкновения между частицами микрокремнезема и агломерированными УНТ в матрице композита УНТ – цемент. Некоторые подробности о дисперсии частиц УНТ в приготовленной пасте приведены в таблице, сканированной с помощью электронного микроскопа и взятой Кимом [43] для пасты с таким же соотношением. На фотографиях можно увидеть связь связей УНТ, которая обеспечивает основные характеристики электрических и тепловых свойств образцов.

СЭМ-изображения дисперсии УНТ в цементной пасте.

Всего было приготовлено 16 образцов УНТ – цементного теста размером 15 × 15 × 80 мм ³ , служащих датчиками. Здесь добавляли «0,22%» УНТ по весу от веса цемента; кроме того, чтобы усилить воздействие микрокремнезема на композиты УНТ – цемент, в цемент было добавлено 18% по весу. Количество воды в композите было минимизировано до 28% по весу. По удельному весу цемента 100% заполнителей и 1.В композит добавляли 5% примеси. Некоторые образцы показаны на.

Образцы УНТ – цемент и УНТ – пьезоэлектрик (ЦТС).

Цемент, УНТ, микрокремнезем и заполнители смешивали в высушенных формах в течение 5 мин для обеспечения хорошего диспергирования УНТ. Затем добавляли смесь и воду, и смесь перемешивали в течение 3 мин. После этого композитную пасту вылили в пластиковую форму с указанными выше размерами, и каждый образец был отвержден при температуре 23 ℃.В соответствии со спецификациями ASTM C 39 все образцы были испытаны на прочность на сжатие и пористость. Согласно некоторым предыдущим исследованиям, общую пористость бетонного образца можно определить с помощью метода водопоглощения, известного как порозиметрия с проникновением ртути [43]. представляет собой блок-схему процесса измерения, использованного в этом исследовании.

Процесс сбора и анализа данных.

На втором этапе, после завершения процесса отверждения образцов УНТ-цементного теста, была прикреплена керамика PZT размером 10 × 10 мм ² , как показано на рис.В качестве материалов PZT использовалась американская пьезокерамика (APC) Materials 850 WEB Series (Mackeyville, PA, USA), характеристики которой приведены в. Образцы также были проверены на сопротивление и фазовые переходы для определения поляризации.

Модифицированный датчик PZT – CNT с размерными деталями.

Таблица 1

Свойства присоединенных пьезоэлектрических (PZT) смол.

Серия WEB (материалы APC 850)
Размер PZT	Толщина образца	0.508 мм
	Диаметр	10,00 мм
Постоянная заряда PZT, 10 −12 м / об	d 33	400
	d 31	−175
Коэффициент электромеханической связи	к 33	0,72
	к 31	0,36

2.3. Датчик PZT

Материалы PZT могут взаимно преобразовывать свою электрическую и механическую энергию; поэтому добавление материала PZT усиливает поляризацию отклика электрического сигнала [44,45]. Это свойство материалов PZT может быть использовано, чтобы позволить им действовать как датчик и привод для обнаружения изменений сигнатуры электромеханического импеданса (EMI), распространения волн и вибраций [1,6,46,47,48]. Для оценки прочности бетона можно использовать различные методы, в которых в качестве исполнительных механизмов и датчиков используются материалы PZT для измерения динамических изменений в бетонных конструкциях и связанных с ними параметров.Из динамического изменения структуры, в свою очередь, могут быть получены изменения EMI [19].

Поскольку материал PZT демонстрирует линейное электрическое поведение,

В уравнении (1) E — это напряженность электрического поля, ε — диэлектрическая проницаемость свободного тела, а D — смещение плотности электрического заряда. Диэлектрическая проницаемость среды — это коэффициент пропорциональности, связанный с напряженностью электрического поля и электрическим смещением.Следовательно, уравнение (1) представляет собой тензор смещения плотности электрического заряда.

По закону Хука,

Комбинирование уравнений (1) и (2) дает

Здесь S, — деформация, εT — диэлектрическая проницаемость материала PZT при постоянном напряжении, T — это напряжение, а sE — податливость постоянного электрического поля.

Данные датчика напрямую зависят от параметров, связанных с прочностью бетона, таких как жесткость, время отверждения, температура, модули упругости, температура гидратации и влажность.Поэтому для разных смесей менялись условия и изменялось водоцементное соотношение, сохраняя при этом тип бетона постоянным. Для получения расчетной прочности требуется соответствующее отверждение образца и поддержание водоцементного отношения. Для этого можно рассмотреть уравнение Абрамса.

Здесь wC — водоцементное отношение, k1, k2 — эмпирические константы.

Прочность бетона снижается с увеличением содержания воды и воздуха, тогда как с добавлением цементного теста она увеличивается.Температура и влажность напрямую влияют на прочность бетона на ранних этапах отверждения после заливки бетонной пасты. Длительное время отверждения при соответствующей влажности обеспечивает высокую прочность бетонной смеси при заданном водоцементном соотношении. Комитет 209 Американского института бетона (2008) рекомендует следующее соотношение прочности для бетона, содержащего нормальный портландцемент, который имеет высокое содержание влаги и хорошо затвердевает [49]:

В уравнении (5) fcmt обозначает среднюю прочность на сжатие в возрасте t день, а fc28 представляет силу на 28-й день.Аналогичным образом, модели Европейского комитета по Бетону — Международной федерации Бетона предполагают следующее соотношение прочности на сжатие и времени, показанное в уравнении (6).

fcmt = expS1−28t / t1fcm.

(6)

Здесь fcmt — средняя прочность на сжатие в возрасте тонн день, а fcm — прочность на 28-й день; сила в 1-й день t1. В уравнении s — это коэффициент, зависящий от типа цемента, то есть для быстросъемного цемента, цемента с нормальным твердением и цемента с медленным твердением его значения равны 0.20, 0,25 и 0,38 соответственно [50]. Для бетона с длительным временем увлажнения, отвержденного в высокотемпературной среде, рост прочности происходит быстро [47].

2.4. Заливка гибридного датчика PZT – CNT в бетон

Добавление УНТ к вяжущему материалу увеличивает тепловые и механические эффекты отклика в пасте. Динамический отклик, полученный от электромеханических и ультразвуковых волн, дает граничные изменения в материале, по которым можно оценить фазовые изменения бетонной пасты на ранних сроках отверждения.Введена бесшумная процедура сбора данных для извлечения признаков для прогнозирования прочности бетона на сжатие. В методике оценки прочности бетона используются алгоритмы, основанные на нечеткой логике для извлечения вариации признаков в основной структуре.

Преобразователь был поляризован для измерения характеристик обработки сигналов EMI. Для обнаружения эффектов, изменений структуры бетона, обработки сигналов и динамических откликов конструкции мы использовали датчики PZT – CNT (APC international, Mackeyville, PA, USA), чтобы повысить чувствительность датчика.Как обсуждалось ранее, материал PZT может генерировать сигнал, приводящий в действие образец, и измерять распространяемый ответный сигнал на основе пьезоэлектричества, тогда как УНТ могут реагировать на напряжения, создаваемые исполнительными механизмами PZT в образце. Пример взаимного преобразования энергии представлен в.

Схема процесса взаимного преобразования энергии сенсора PZT – CNT.

3. Экспериментальная установка

3.1. Процесс сбора данных

Для оценки прочности бетона на сжатие мы использовали данные датчиков, собранные с момента ранней заливки до 28-го дня отверждения.Мы использовали EMI как функцию параметра отверждения и рассчитанную взаимную корреляцию (1-CC) между данными. По мере того, как время отверждения увеличивается в начальное время сидения, фаза бетонной пасты изменяется с увеличением жесткости материала. Реакции на динамические изменения структуры отслеживались гибридным датчиком PZT – CNT, а данные EMI ​​зависели от изменений частоты и времени. Модуль на основе нечеткой логики использовался для анализа и упрощения данных с точным учетом фактора времени и определения электромагнитных помех в сигналах конструкции, которые в дальнейшем использовались для прогнозирования прочности на сжатие.Алгоритм модуля на основе нечеткой логики был реализован в MATLAB с использованием нескольких параметров и правил количественной оценки для категоризации и моделирования данных для оценки прочности. Свойства образцов непрерывно измерялись с 30-минутными интервалами с помощью гибридных датчиков PZT – CNT с использованием компьютерной установки цифрового преобразователя сигналов. EMI измеряли как функцию времени отверждения. Процесс сбора данных представлен в. Для измерения данных образцов были собраны оцифровщик сигналов, мультиплексоры, генератор сигналов произвольной формы и контроллер для управления обработкой данных, как показано на рис.

Схема встроенного датчика PZT – CNT и процесса сбора данных.

Процесс литья и сбора данных датчика PZT – CNT.

3.2. Бетонные смеси

Гибридные датчики PZT – CNT были разработаны для измерения прочности обычного бетона. Для эксперимента были приготовлены два типа бетонных смесей, детали которых представлены в.

Таблица 2

Подробная информация о типах бетонной смеси 1 и 2.

Образец	W / C%	Масса устройства (кг / м 3 )						AD%	AE%
		W	C	GGBS 1	S.Дым 2	S	G
1	40	175	328	228	0	9034 9034 2	9034 9034 2	34	185	330	0	0,165 (0,05%)	873	916	0,9	0,8

Для сбора данных экспериментальная установка была организована перед заливкой бетона.Эксперимент проводился при комнатной температуре 23 ° C из-за использования обычного портландцементного бетона. Были приготовлены два типа бетонных смесей с расчетной прочностью на сжатие 18 МПа и 20 МПа соответственно. Для сбора данных было отлито 25 цилиндрических образцов каждого типа бетонной смеси, в которые были встроены датчики, а оставшиеся образцы были подвергнуты испытанию на прочность при сжатии разрушающим методом с использованием сервогидравлической универсальной испытательной машины (UTM). (ACE-USS200, Инчхон, Южная Корея).Для мониторинга история температуры гидратации каждого образца бетонной смеси измерялась с помощью датчиков Smart Rock ™. Каждая бетонная смесь была испытана на прочность на сжатие с использованием ее цилиндрического сердечника, который затвердел на 1, 3, 7, 14, 21 и 28 дни после заливки.

3.3. Отклик конструкции и EMI

После заливки бетона в опалубку экспериментальная установка была прикреплена к образцам бетона, и процесс измерения данных был начат немедленно. Отклики сигналов, распространяющихся в бетонной пасте, зависят от процесса гидратации.Согласно Мирмирану [51], резонансные частоты сигналов в бетоне пропорциональны жесткости материала. представлены данные изменения сигнатуры импеданса смеси типа 1 во времени; в частности, более длительное время отверждения связано с более плавным изменением кривой.

Характерное изменение электромеханического импеданса (EMI) со временем отверждения ( a ) бетонной смеси типа 1 и ( b ) бетонной смеси типа 2.

Изменение фазы прочности в бетоне с течением времени отверждения показано в; можно заметить, что характерные черты резко меняются с увеличением возраста выдержки бетона.В первый день изменение кривой небольшое и плавное; однако форма кривой непостоянна, потому что бетон находится в начальной стадии усадки. Увеличение изменения прочности наблюдается с увеличением времени отверждения, с 1-го дня до 28-го дня периода отверждения, для обоих типов бетонной смеси 1 и 2.

Что касается особенностей изменения данных импеданса, Джурджутиу и Роджерс провели многообещающее исследование, в котором использовали метод EMI для мониторинга состояния конструкций (SHM) с точки зрения обнаружения повреждений.Эту процедуру также использовал Ким. Импеданс в бетонной среде можно выразить как [52,53]

Zconc = iωmcω + ccω — ikcωω.

(7)

Здесь Zconc — электромеханический импеданс основной структуры, mc — масса, cc — коэффициент демпфирования, kc — статическая жесткость конструкции, ω — частота возбуждения.

Поскольку гибридные датчики PZT – CNT встроены в образцы бетона, напряжение, прикладываемое датчиками, будет вызывать колебания в бетонных конструкциях.Таким образом, характеристики динамического изменения конкретных образцов могут быть выражены как механический импедансный отклик датчиков PZT – CNT. Таким образом, данные, ранее измеренные датчиками, являются эффективными электромагнитными помехами основной структуры. Данные датчика можно представить следующим образом:

Zω = 1iωC1 − κ312kstr (ωkPzCn + kstr (ω − 1.

(8)

) Здесь Zω — ЭМП; C — емкость нулевой нагрузки PZT – CNT; κ31 — коэффициент поперечной связи керамики PZT для EMI, который указан в; kstrω — динамическая жесткость образца; kPzCn — средняя жесткость PZT – CNT.

В этом исследовании было исследовано ослабление сигнатуры EMI конструкций для прогнозирования прочности бетона с изменением амплитуды проводимости. Используя данные EMI ​​и уравнение (9), был рассчитан 1-CC для образцов. Индекс 1-CC дополнительно предоставляет информацию, необходимую для определения динамического изменения распространяемых сигналов.

1-CC = 1−1N − 1∑i = 0NRez0¯ − Rez0¯Rezi − Rezi¯az0 σzi.

(9)

Здесь Re ( z ₀ ) — это действительная часть импеданса на базовой линии, а Re ( z _i ) — действительная часть импеданса на i . -й интервал для каждой точки измерения.

отображает значения 1-CC, измеренные по изменению электромагнитных помех датчиков в зависимости от времени отверждения. Увеличение амплитуды в первые часы отверждения происходит быстро, что указывает на быстрое фазовое изменение поведения при изменении прочности материала. В начале 1-го дня он быстро увеличивается, а к завершению 1-го дня скорость изменения амплитуды становится ниже.

Данные взаимной корреляции, рассчитанные для датчиков 1 и 2 обеих бетонных смесей.

3.4. Инструмент нечеткой логики

В этом исследовании, поскольку инструмент нечеткой логики использовался в качестве метода выбора данных искусственного интеллекта (ИИ), модель была подготовлена ​​для получения данных без шума из данных, измеренных датчиками.Как определено в недавних исследованиях теории нечеткой логики, которая связывает различные наборы объектов, имеющих нечеткие границы, для этого выбора, который зависит от степени. Для этого исследования, не допуская попадания в результат высококонцентрированных данных, где результаты меняются с незначительным увеличением или уменьшением, мы реализовали алгоритм на основе нечеткой логики, учитывающий периметры температуры, зрелости и возраста отверждения в течение периода отверждения бетона. Процедура нечеткой логики была размещена, как показано на.Для обучения данных для функций для расчета прочности бетона при реализации модели MATLAB на основе нечеткой логики было зафиксировано несколько правил на основе функций, чтобы процесс скрининга данных дал мягкий результат для расчета данных 1-CC. . Применяя блочный анализ для получения данных без шума, мы рассмотрели данные EMI ​​для расчета среднеквадратичного отклонения (RMSD) и 1-CC для очистки параметров, связанных с выдержкой и температурой гидратации образцов.

Модель прогнозирования прочности бетона на основе нечеткой логики.

4. Результаты и обсуждение

4.1. Данные метода зрелости

В процессе определения зрелости бетона и оценки прочности на сжатие история температуры гидратации используется для прогнозирования прочности бетона с помощью метода неразрушающего контроля. Он дает характеристики, связанные с историей температуры гидратации бетона, для расчета прочности бетона на сжатие. Во время строительства с использованием образцов бетона можно использовать различные методы для контроля параметров времени и температуры гидратации [54].Для разбавления бетонной смеси при добавлении воды в сухую смесь между частицами алюмината, дисиликата, трисиликата и иногда других примесей начинаются химические реакции, образуя пасту. Температура гидратации смеси повышается в первые часы, то есть в течение начального времени оседания, а затем, по мере того, как сцепление в бетонной смеси усиливается, температура гидратации снижается. Н.Дж. Карино и другие исследователи представили методы расчета функции зрелости на основе температурной истории [15,47].Как упоминалось ранее, когезионная связь между частицами бетона является линейной; следовательно, усадка склеивания, возникающая в результате температуры гидратации, является функцией возраста отверждения [15].

S = Su = kt − t01 + kt − t0.

(10)

Здесь сила в момент времени t равна S ; начальное время посадки т ₀ ; а предельная прочность бетона — Su, которая представляет собой постоянную скорость передачи энергии между сталкивающимися молекулами. По мере того, как система нагревается, кинетическая энергия молекул увеличивается, а для продуктов реакции с меньшей энергией молекулы преодолевают барьер.Таким образом, при повышении температуры реакция протекает с постоянной скоростью k [55]. Изображенная процедура представлена ​​в.

Процесс контроля температуры, индекса зрелости и прочности бетона.

Значение исходной температуры влияет на значение индекса зрелости, и для разных типов бетона исходные температуры различаются в зависимости от свойств типа бетона. Согласно теории медсестры-Сола, зрелость может быть выражена как

Здесь M — функция срока погашения.Этот метод был применен экспериментально, с учетом некоторых параметров, для проверки справочных данных по прочности. Температурная предыстория температуры гидратации, показанная в, была измерена датчиками для образцов 1 и 2 смеси типа 1 и образцов 1, 2 и 3 смеси типа 2.

История температуры гидратации встроенных датчиков Smart Rock (все) в типы бетонной смеси ( a ) 1 и ( b ) 2.

Температурная история показывает, что температуры бетонной смеси типа 1 выше, чем температуры бетонной смеси типа 2.Это показывает, что разница является результатом типа бетонной смеси, поскольку бетонная смесь типа 1 имеет более высокую прочность, чем бетонная смесь типа 2. показывает, что процесс набора прочности начинается через 1 час первоначального сидения. После развития силы в ранние часы процесс набора силы становится быстрым. Используя метод зрелости, прочность, набранная бетонной смесью типа 1, по измерениям составляет 2,98 МПа по датчику 1 и 2,59 МПа по датчику 2 на 24-й час после отверждения.

Результат прочности по методу зрелости для бетонной смеси типа 1.

В результатах представлены данные для бетонной смеси типа 2, измеренные датчиками температуры. Датчики 1, 2 и 3 измеряли прочность как 1,69 МПа, 0,95 МПа и 2,01 МПа соответственно. Поскольку водоцементное соотношение бетонной смеси типа 2 было выше, процесс сидения бетона начался позже, чем у бетонной смеси типа 1, как показано на рисунке.

( a — c ) Данные по прочности бетона для бетонной смеси типа 2, полученные методом зрелости.

При использовании метода зрелости прочность бетонной смеси типа 1 на 28-е сутки, измеренная датчиками 1 и 2, составляет 19,88 МПа и 19,2 МПа соответственно. Аналогичным образом прочность бетонной смеси типа 2 на 28-е сутки, измеренная датчиками 1, 2 и 3, составляет 15,88 МПа, 14,78 МПа и 16,22 МПа соответственно. Результаты для бетонных смесей типов 1 и 2 сравниваются в и.

График сравнительной прочности бетонных смесей типов 1 и 2.

4.2. Результаты гибридных датчиков PZT – CNT

Предложенная модель была применена к данным для встроенных датчиков типов бетонной смеси 1 и 2.Бетонные смеси типов 1 и 2 контролировались двумя и тремя гибридными датчиками PZT – CNT, встроенными в образцы, соответственно. Точно так же в образцы бетона были встроены датчики температуры для измерения их температуры гидратации. Различные параметры, относящиеся к свойствам бетона, которые учитывались для оценки прочности бетона, перечислены в. Эти параметры использовались с алгоритмом метода вероятностного отбора данных нечеткой логики. Перед обучением данных они были очищены от шума для функции 1-CC.изображает процедуру моделирования для использования свойств бетона для прогноза прочности.

Таблица 3

Параметры, учитываемые для прогноза прочности бетона.

9034 9034 9034 9034 9034 903 9034 903 903 9034368 16834 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 3,38 3,38 оценка силы по методике метода зрелости с использованием данных, измеренных датчиками температуры. а, б показаны результаты для бетонной смеси типа 1, полученные с помощью датчиков 1 и 2. Водоцементное соотношение этой смеси было лучше; Таким образом, изменение кривой развития прочности началось в раннем возрасте, в первые часы после заливки бетона.Первоначально прирост прочности был резко высоким до 48 часов отверждения, после чего наклон кривой развития прочности показал более медленный процесс набора прочности.

( a , b ) Сравнение расчетной прочности с данными о зрелости и результатами универсальной испытательной машины (UTM).

Результаты оценки для бетонной смеси типа 1 на 14 день показали, что для образцов 1 и 2 прирост прочности составил 15,55 МПа и 16,02 МПа, соответственно, что составляет примерно 80% от прочности бетонной смеси типа 1 на 28-й день.Эта тенденция наблюдается, потому что температура гидратации бетонной смеси типа 1 выше, чем у бетонной смеси типа 2.

Для бетонной смеси типа 2 результаты показывают меньшую прочность, чем у бетонной смеси типа 1. a – c сравнить результаты полученные с помощью датчиков 1, 2 и 3 для бетонной смеси типа 2 и результатов испытаний UTM. Для бетонной смеси типа 1 прогнозируемые значения выше, чем для метода зрелости и результатов испытаний UTM. Поскольку бетонная смесь типа 2 содержит воздухововлекающий агент, фактическое установление прочности начинается быстро в первые часы отверждения.

( a — c ) Результаты расчетных данных для бетонной смеси типа 2.

Цифры показывают, что в первый день расчетная прочность составляет 2,96 МПа, 3,25 МПа и 3,8 МПа для датчиков 1, 2, и 3 соответственно. Эти значения превышают 2,3 МПа, что соответствует прочности, полученной при испытании UTM. Для бетонной смеси типа 2 прочность быстро увеличивается в более раннем возрасте; через 72 ч оно достигает 6,5 МПа. a – c показывают, что процесс установления прочности продолжается быстро до семи дней после отверждения.В дальнейшем кривая развития прочности изменяется постепенно до 14-го дня отверждения бетона, после чего она демонстрирует более постепенное развитие до 28-го дня отверждения.

Для сравнения, расчетная прочность образцов 1 и 2 бетонной смеси типа 1 составляет 18,78 МПа и 19,35 МПа соответственно, что очень похоже на прирост прочности, полученный при испытании UTM (19,1 МПа). Таким образом, прогнозируемые результаты для бетонной смеси типа 1 аналогичны его фактическим результатам.Сравнение результатов для датчика 1 и 2 для бетонной смеси типа 1 представлено в.

Сравнение расчетной прочности с данными о зрелости и результатами UTM для бетонной смеси типа 1.

суммирует результаты прочности бетона на сжатие, полученные для бетонных цилиндрических стержней, испытанных с использованием UTM. Значения в таблице являются средними значениями для разных дней после заливки бетона.

Таблица 4

Прочность на сжатие, полученная в результате разрушающих испытаний бетона.

	Датчик №	Параметры						Результат
		Время отверждения (ч)	W / C	Environment Temp. (° C)	Температура гидратации. (° C)	1-CC	Зрелость	Расчетная прочность (МПа)
Смесь Тип 1	S1 1	24	35	24 9034.42	0,275	2765,3	4,312
		72	35	24	16,55	0,83	46,572	8,701			345,365	12,474
		336	35	24	19,71	0,79	586,347	15,554
		0,77	913,456	18,788
		S2	24	35	24	16,73	0,16 35342	16,73	9034 9034 9034 9034 9034	0,58	84,365	8,882
	168		35	24	17,03	0,53	416692	12,768								0,55	682,625	16,02
	672		35	24	19,75	0,499	847,562	24	15,89	0,8	4635,3	2,964
	72		31	24	17,91	0,61	63,594 6342	64
	168		31	24	17,39	0,57	376,955	9,545
	336			672	31	24	19,49	0,528	935,165	14,466
S2	24	31	24	16.33	0,88	3352,5	3,253
	72	31	24	17,43	1,1	76,222	6,565
	16834	16834		383,462	9,412
	336	31		24	21,6	0,83	65,769	11,73
		0,82	872,399	14,176
S3		24	31	24	15,93	0,38	5301,5	5301,5	5301,5	5301,5	0,69	72,954	7,283
	168	31	24	17,39	0,63	436,259	10,323		78	0,71	685,294	12,793
	672	31	24	19,27	0,53	864,354	15.4642	864,354	15.4642

Возраст отверждения (день)	1	2	3	7	14	21	28
Conc. Тип 1 Прочность (МПа)	4,2	6,75	8,6	11,6	14,4	17,8	19,1
Конц. Тип 2 Прочность (МПа)	2,3	4,1	6,5	10	11,94	13.2	14,6

сравнивает прочность, полученную на основе данных измерений датчика, метода зрелости и теста UTM для бетонной смеси типа 1. Можно заметить, что результаты, полученные с использованием трех методов, аналогичны, что демонстрирует потенциал предлагаемого метода прогнозирования прочности, который представляет собой сравнение метода зрелости бетона и данных EMI для прочности бетона.

Метод зрелости, данные датчиков и результаты испытаний UTM для бетонной смеси типа 1.

сравнивает метод зрелости, оценку модуля нечеткой логики и результаты разрушающего тестирования UTM. Он показывает, что в первые часы оценочные результаты с использованием данных датчиков относительно невелики по величине. Это говорит о том, что данные могут быть использованы в строительных проектах для обеспечения безопасной эксплуатации и предотвращения нежелательных инцидентов.

Сравнение расчетной прочности с данными о зрелости и результатами испытаний UTM для бетонной смеси типа 2.

На 7-й день расчетное значение датчика 1 и результат UTM для бетонной смеси типа 2 равны 9.54 МПа и 10 МПа соответственно. Кривая оценки прочности показывает аналогичную картину в оставшиеся дни с указанными интервалами прочности. Таким образом, ясно видно, что этот метод может быть использован для прогнозирования прочности на сжатие свежего бетона.

5. Выводы

Настоящее исследование преодолевает ограничения развития прочности бетона на сжатие в первые дни отверждения путем анализа и изменения различных методик испытаний для оценки прочности. Умные материалы, такие как материал PZT, CNT и некоторые другие сплавы и материалы, обладают отличными электромеханическими свойствами; поэтому их можно использовать в качестве датчиков и исполнительных механизмов для различных целей неразрушающего контроля.

Результаты исследования проясняют усиление чувствительности УНТ, используемых в качестве интеллектуальных датчиков, за счет включения материалов PZT, которые демонстрируют превосходные электрические и механические свойства в композите с цементом и дымом кремнезема. Кроме того, при высокой скорости диспергирования повышается чувствительность УНТ, что упрощает их использование в качестве сенсоров.

На основании результатов исследования можно сделать вывод, что время выдержки и характеристики EMI являются жизненно важными параметрами при измерении динамических характеристик конструкции, которые могут дать точные результаты прогнозирования расчетной прочности бетона конструкции.

Что касается метода зрелости, чтобы рассчитать индекс зрелости, исходная температура важна для каждого типа бетона и при любых условиях окружающей среды. Поэтому его следует определять для каждого типа бетонной смеси. Здесь мы наблюдали быстрое нарастание прочности при высокой температуре.

Результаты исследования подтверждают, что предлагаемый метод может помочь в SHM в крупных промышленных многоэтапных проектах, ускоряя процесс и обеспечивая структурную безопасность.Более того, предлагаемый метод может быть дополнительно интегрирован с другими технологиями, такими как система удаленного мониторинга, технология искусственного интеллекта и т. Д., Которые могут быть конструктивно хорошо оборудованы для строительных систем.

Сокращения

CNT	Углеродная нанотрубка
EMI	Электромеханический импеданс
NDT	Неразрушающий контроль

Неразрушающий контроль

9NTM Универсальный тестер машина

88 CC2

MWNTs	Многослойные нанотрубки
APC	Американская пьезокерамика
SHM	Мониторинг структурного состояния
Контроль состояния конструкции
PZ
ASTM	Американское общество испытаний и материалов

Вклад авторов

N.Т .: Методология исследования, анализ данных и представление исследования. J.K .: Поддержка экспериментов и сбора данных. W.-K.K .: Помощь в размещении экскрементов и тестировании образцов. С.П .: Поддержка эксперимента и руководство во время исследования. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование было поддержано грантом Корейского агентства по развитию инфраструктурных технологий (KAIA), финансируемым Министерством земли, инфраструктуры и транспорта (19CTAP-C151808-01) в Южной Корее.

Заявление институционального наблюдательного совета

Не применимо.

Заявление об информированном согласии

Не применимо.

Заявление о доступности данных

Данные, представленные в этом исследовании, доступны по запросу у соответствующего автора.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​филиалов организаций.

Список литературы

1. Шин С.В., Куреши А.Р., Ли Дж.Й., Юн К. Б. Активный неразрушающий мониторинг увеличения прочности бетона на основе пьезоэлектрических датчиков. Smart Mater. Struct. 2008; 17: 055002. DOI: 10.1088 / 0964-1726 / 17/5/055002. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Сикора М., Диамантидис Д., Голицки М., Маркова Ю., Рожас А. Оценка прочности исторической кладки на сжатие с использованием неразрушающих и разрушающих методов. Констр. Строить. Матер. 2018; 193: 196–210. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2018.10.180. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Зинно Р., Артезе С., Клаузи Г., Магаро Ф., Медури С., Мичели А., Веннери А. Интернет вещей для интеллектуальной городской экосистемы. Springer; Cham, Switzerland: 2019. Структурный мониторинг здоровья (SHM), стр. 225–249. [Google Scholar] 5. Джеймс Х., Масуд С., Приян М. Неразрушающий контроль бетона: обзор методов. Электрон. J. Struct. Англ. 2015; 14: 97–105. [Google Scholar] 6. Гу Х., Сонг Г., Дхонде Х., Мо Ю.Л., Ян С. Мониторинг прочности бетона в раннем возрасте с использованием встроенных пьезоэлектрических преобразователей.Smart Mater. Struct. 2006; 15: 1837–1845. DOI: 10.1088 / 0964-1726 / 15/6/038. [CrossRef] [Google Scholar] 7. Лим Ю.Я., Квонг К.З., Лью В.Й.Х., Чи К.С. Оценка прочности бетона неразрушающим методом с использованием интеллектуального пьезоэлектрического преобразователя — сравнительное исследование. Smart Mater. Struct. 2016; 25: 085021. DOI: 10.1088 / 0964-1726 / 25/8/085021. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Седрик Д., Григорис К., Жером К., Стефани С., Арно Д. Мониторинг скорости ультразвуковой продольной волны в бетоне раннего возраста с помощью встроенных пьезоэлектрических преобразователей.Smart Mater. Struct. 2012; 21: 047001 [Google Scholar] 9. Ким Дж. У., Пак С. Х. Автоматическое обнаружение повреждений и количественная оценка для неразрушающего контроля троса на основе обнаружения MFL и распознавания образов ИНС. Датчики. 2018; 18: 267–276. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 10. Ким Дж., Ким Дж. У., Ли С., Парк С. Разработка встроенных электромагнитных датчиков для оценки сил растяжения мостов с балками из PSC. Датчики. 2017; 17: 1989. DOI: 10.3390 / s170

. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 11. О, Т.К., Ким Дж., Ли К., Парк С. Оценка неразрушающей прочности бетона на основе электромеханического импеданса с помощью искусственной нейронной сети. J. Adv. Concr. Technol. 2017; 15: 94–102. DOI: 10.3151 / jact.15.94. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Халиорис С.Э., Караяннис К.Г., Анджели Г.М., Пападопулос Н.А., Фаввата М.Дж., Провидакис К.П. Применение интеллектуальных пьезоэлектрических материалов в беспроводной системе контроля проводимости. (WiAMS) в структуру — проверка в элементах RC. Case Stud. Констр. Матер. 2016; 5: 1–18. DOI: 10.1016 / j.cscm.2016.03.003. [CrossRef] [Google Scholar] 13. Прия Б., Тиягараджан Дж., Моника Б., Гопалакришнан Н., Рао А. Мониторинг характеристик бетона в раннем возрасте на основе EMI ​​и сравнение последовательных / параллельных методов множественного зондирования. Констр. Строить. Матер. 2018; 191: 1268–1284. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2018.10.079. [CrossRef] [Google Scholar] 14. ASTM S. Стандартная практика оценки прочности бетона по методу зрелости. ASTM C. 2004; 1074: 1074–1093. [Google Scholar] 16. Blaschke J.H.V., Торрико Ф.А. Оценка прочности бетона с использованием метода корреляции метода зрелости бетона, примененного к материалам Кочабамба-Боливия. Преподобный Investig. Десарро. 2018; 18: 117–127. DOI: 10.23881 / idupbo.018.1-9i. [CrossRef] [Google Scholar] 17. Малхотра В.М., Карино Н.Дж. Справочник по неразрушающему контролю бетона. 2-е изд. CRC Press; Флорида, Флорида, США: 2003. С. 39–381. [Google Scholar] 18. Банджи Дж. Х., Грэнтэм М. Испытания бетона в конструкциях. CRC Press; Лондон, Великобритания: 2014. С. 18–331.[Google Scholar] 19. Пак С., Ким Дж.-В., Ли К., Пак С.-К. Беспроводной мониторинг состояния отслаивания на основе импеданса конструкции из слоистого бетона из углепластика. NDT E Int. 2011. 44: 232–238. DOI: 10.1016 / j.ndteint.2010.10.006. [CrossRef] [Google Scholar] 20. Костас П.П., Ставрос Э.Т., Евангелос В.Л. Двухмерное статистическое обнаружение повреждений бетонных конструкций с использованием интеллектуальных пьезоэлектрических материалов и сканирующей лазерной доплеровской виброметрии. SDHM Struct. Дураб. Мониторинг здоровья. 2018; 12: 257–279. [Google Scholar] 21. Райнхардт Х.W., Grosse C.U. Постоянный контроль схватывания и твердения раствора и бетона. Констр. Строить. Матер. 2004. 18: 145–154. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2003.10.002. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Бхалла С., Сох С.К. Контроль состояния конструкций с помощью датчиков пьезоимпеданса. J. Aerosp. Англ. 2004. 17: 154–165. DOI: 10.1061 / (ASCE) 0893-1321 (2004) 17: 4 (154). [CrossRef] [Google Scholar] 23. Иидзима С. Винтовые микротрубочки графитового углерода. Природа. 1991; 354: 56–58. DOI: 10.1038 / 354056a0. [CrossRef] [Google Scholar] 24.Мейяппан М., редактор. Углеродные нанотрубки — наука и приложения. CRC Press; Лондон, Великобритания: 2005. [Google Scholar] 25. Грунлан Дж. К., Мехраби А. Р., Бэннон М. В., Бар Дж. Л. Однослойный полимерный композит с нанотрубками на водной основе с исключительно низким порогом перколяции. Adv. Матер. 2004. 16: 150–153. DOI: 10.1002 / adma.200305409. [CrossRef] [Google Scholar] 26. Бланшет Г.Б., Субрамони С., Бейли Р.К., Джейкокс Г.Д., Наколлс К. Самостоятельно собранная трехмерная проводящая сеть из одностенных углеродных нанотрубок.Прил. Phys. Lett. 2004. 85: 828–830. DOI: 10,1063 / 1,1776619. [CrossRef] [Google Scholar] 27. Ким Й.Дж., Шин Т.С., Чой Х.Д., Квон Дж.Х., Чунг Й.-К., Юн Х.Г. Электропроводность химически модифицированных композитов из многослойных углеродных нанотрубок / эпоксидной смолы. Углерод. 2005; 43: 23–30. DOI: 10.1016 / j.carbon.2004.08.015. [CrossRef] [Google Scholar] 28. Манзано Х., Эняшин А.Н., Доладо Дж. С., Аюэла А., Френзель Дж., Зайферт Г. Существуют ли цементные нанотрубки? Adv. Матер. 2012; 24: 3239–3245. DOI: 10.1002 / adma.201103704. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 29.Johnson R.R., Johnson A.T.C., Klein M.L. Исследование структуры гибридов ДНК-углеродных нанотрубок с помощью молекулярной динамики. Nano Lett. 2008; 8: 69–75. DOI: 10.1021 / nl071909j. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30. Дхарап П., Ли З., Нагараджайя С., Баррера Э.В. Пленка из нанотрубок на основе одностенных углеродных нанотрубок для измерения деформации. Нанотехнологии. 2004. 15: 379–382. DOI: 10.1088 / 0957-4484 / 15/3/026. [CrossRef] [Google Scholar] 31. Данг З.М., Цзянь М.Дж., Се Д., Яо С.Х., Чжан Л.К., Бай Дж.Б. Сверхчувствительные линейные пьезорезистивные свойства углеродных нанотрубок / нанокомпозитов силиконового каучука.J. Appl. Phys. 2008; 104: 024114. DOI: 10,1063 / 1,2956605. [CrossRef] [Google Scholar] 32. Гроу Р.Дж., Ван К., Цао Дж., Ван Д., Дай Х. Пьезорезистентность углеродных нанотрубок на деформируемых тонкопленочных мембранах. Прил. Phys. Lett. 2005; 86: 093104. DOI: 10,1063 / 1,1872221. [CrossRef] [Google Scholar] 33. Ли Г.Ю., Ван П.М., Чжао X. Чувствительные к давлению свойства и микроструктура цементных композитов, армированных углеродными нанотрубками. Джем. Concr. Compos. 2007. 29: 377–382. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2006.12.011. [CrossRef] [Google Scholar] 34.Маттиас К.А., Христиан С.А., Саймон Л., Гугги К. Сильно повышенная чувствительность в упругих емкостных датчиках деформации. J. Mater. Chem. 2011; 21: 8292. [Google Scholar] 35. Мусаб К., Шаймаа Т.А. Поведение железобетонных балок с многослойными углеродными нанотрубками при монотонном нагружении. Евро. J. Environ. Civ. Англ. 2016; 22: 1–20. [Google Scholar] 36. Гау К., Ко Х. С., Чен Х. Т. Пьезорезистивные характеристики нанокомпозитов MWNTs и их изготовление в качестве датчика давления полимера. Нанотехнологии. 2009; 20: 185503.DOI: 10.1088 / 0957-4484 / 20/18/185503. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 37. Амир Ф., Мина Х. Справочник по исследованиям в области моделирования и приложений наноэлектронных датчиков. IGI Global; Херши, Пенсильвания, США: 2016. CNT как сенсорная платформа. (Серия книг «Достижения в компьютерной и электротехнике» (ACEE)). [Google Scholar] 38. Мохсен М., Алансари М., Таха Р., Альнуайми Н., Абу Т.А. Влияние углеродных нанотрубок на пластичность, прочность на изгиб и проницаемость бетона. J. Nanomater. 2019; 2019 doi: 10.1155 / 2019/64

.[CrossRef] [Google Scholar] 39. Мостафа А. к.э.н. Тезис. Туринский политехнический университет; Турин, Италия: 2017. Модель прогнозирования срока службы бетонного покрытия на основе электрического отклика датчиков бетонных УНТ при усталостной нагрузке. [CrossRef] [Google Scholar] 40. MEtaxa Z.S., Pasiou E.D., Dakanali I., Stavrakas I., Triantis D., Kourkoulis S.K. Армированный углеродными нанотрубками строительный раствор в качестве датчика для контроля структурной целостности восстановленных мраморных эпистилей при сдвиге; Материалы 21-й Европейской конференции по переломам, ECF21; Катания, Италия.20–24 июня 2016 г .; С. 2833–2840. [Google Scholar] 41. Хан В., Шарма Р., Сайни П. Полимерные композиты на основе углеродных нанотрубок: синтез, свойства и применение, современные разработки углеродных нанотрубок и их полимерные композиты. IntechOpen; Лондон, Великобритания: 2016. Глава 1. IntechOpen, Риека, Хорватия; С. 1–46. [CrossRef] [Google Scholar] 42. Кириаки К., Теодорос Т., Афродита Т., Барт К., Мамас П., Димитриос Г. Синтез и характеристика углеродных нанотрубок, украшенных наночастицами Pt и PtRu, и оценка их электрокаталитических характеристик.Int. J. Hydrog. Энергия. 2012; 37: 1243–1253. [Google Scholar] 43. Ким Х., Нам И., Ли Х. Микроструктура и характеристики защиты от механических / электромагнитных помех композитов УНТ / цемент с различным содержанием микрокремнезема; Материалы UKC 2012 по науке, технологиям и предпринимательству; Лос-Анджелес, Калифорния, США. 8–11 августа 2012 г. [Google Scholar] 44. Медер М., Дамьянович Д., Сеттер Н. Бессвинцовые пьезоэлектрические материалы. J. Electroceram. 2004. 13: 385–392. DOI: 10.1007 / s10832-004-5130-у. [CrossRef] [Google Scholar] 45.Шерит С., Мукерджи Б.К. Характеристика пьезоэлектрических материалов для преобразователей. arxiv. 20170711.2657 [Google Scholar] 46. Voutetaki M.E., Papadopoulos N.A., Angeli G.M., Providakis C.P. Исследование нового экспериментального метода оценки повреждений RC-балки, разрушающейся на сдвиг, с использованием пьезоэлектрических преобразователей. Англ. Struct. 2016; 114: 226–240. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2016.02.014. [CrossRef] [Google Scholar] 47. Тарин Н.У., Ким Дж.К., Ким В.К., Пак С.Х. Сравнительный анализ и оценка прочности свежего бетона на основе распространения ультразвуковых волн и зрелости с использованием интеллектуальных датчиков температуры и PZT.Микромашины. 2019; 10: 559. DOI: 10,3390 / mi100. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 48. Ким В.К., Ким Дж., Ли Ю.С., Парк С. Проверка чувствительности измерения давления посредством измерения электромагнитных помех внешней трубы для испытания целостности мембраны. Опресненная вода. 2020; 200: 8–13. DOI: 10.5004 / dwt.2020.25148. [CrossRef] [Google Scholar] 49. Комитет ACI 209. Температура усадки при ползучести в бетонных конструкциях. Американский институт бетона; Фармингтон-Хиллз, Мичиган, США: 2008. [Google Scholar] 50.Мехта П.М., Монтейро П.Дж. Бетон, микроструктура, свойства и материалы. 3-е изд. Макгроу-Хилл; Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: 2006. [Google Scholar] 51. Мирмиран А., Вей Ю. Оценка разрушения бетона с FRP с использованием скорости ультразвукового импульса. J. Eng. Мех. 2001; 127: 126–135. DOI: 10.1061 / (ASCE) 0733-9399 (2001) 127: 2 (126). [CrossRef] [Google Scholar] 52. Джурджутиу В., Роджерс К.А. Электромеханический (E / M) метод импеданса для мониторинга состояния конструкций и неразрушающего контроля; Материалы международного семинара по структурному мониторингу здоровья; Стэнфорд, Калифорния, США.18–20 сентября 1997 г. [Google Scholar] 53. Ким Дж., Ли С., Парк С. Локализация повреждений дефектов отслаивания углепластика с использованием пьезоэлектрических методов SHM. Res. Неразрушенный. Eval. 2012; 23: 183–196. DOI: 10.1080 / 09349847.2012.660244. [CrossRef] [Google Scholar] 55. Браун T.L., LeMay H.E. Химия: центральная наука. 4-е изд. Прентис Холл; Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси, США: 1988. С. 494–498. [Google Scholar]

Метод ACI для определения зрелости бетона

Один из методов определения прочности бетона — определение зрелости бетона.Зрелость бетона определяется как сумма произведения возраста и температуры (отверждение).

Зрелость бетона = ∑ (время x температура)

Гидратация может происходить при минимальной температуре -10 ° C, ниже этой температуры кристаллы воды (лед) не вступают в реакцию с цементом.

Исходная температура = -10 ° C

Если дневная температура = 15 ° C, то

Температура отверждения = 15 — (- 10) = 25 ° C

Зрелость бетона после 28 дней выдержки при 25 ° C составляет

.

Срок погашения = 28 x 24 x (25 — (- 10)) = 23520 ° C час.

Бетон полностью созревает, когда он выдерживается при 18 ° C до 28 дней. Для обычного бетона зрелость должна быть не менее 19800 ° C ч

.

Прочность	А	Б
<17,5 МПа	10	70
17.5-35 МПа	21	61
35-52,5 МПа	32	52
52,5-70 МПа	43	43

(a) Данные, подлежащие сбору:

1. Модуль дисперсности выбранных F.А.
2. Удельный вес сухого крупного заполнителя.
3. Sp. плотность крупных и мелких заполнителей в состоянии SSD
4. Поглощающие характеристики как крупных, так и мелких заполнителей.
5. Удельный вес цемента.

(b) Исходя из указанной минимальной прочности, оцените среднюю расчетную прочность f ‘

_CR либо с помощью стандартного отклонения, либо с помощью коэффициента вариации.

• 30 последовательных тестов (1 тест = среднее двух цилиндров)
• Определить S = стандартное отклонение тестов
• f ‘CR = f’ C + 1.34 S
• f ‘CR = f’ C + 2,33 S — 500 (взять большее значение)

ГДЕ:

f ‘C = заданная проектная прочность бетона
f’ CR = требуемая средняя прочность на сжатие, используемая для выбора пропорций бетона

Сообщите нам в комментариях, что вы думаете о концепциях в этой статье!

% PDF-1.5 % 1 0 объект > >> эндобдж 4 0 obj / CreationDate (D: 201802122 + 01’00 ‘) / ModDate (D: 201802122 + 01’00 ‘) /Режиссер >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 5 0 obj > / XObject> >> / Аннотации [107 0 R] / Родитель 2 0 R / MediaBox [0 0 595 842] >> эндобдж 6 0 obj > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 114 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 0 >> эндобдж 7 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 115 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 11 >> эндобдж 8 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [117 0 R 118 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 119 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 1 >> эндобдж 9 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 120 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 47 >> эндобдж 10 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 121 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 48 >> эндобдж 11 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 122 0 руб. / Группа> / Вкладки / S >> эндобдж 12 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841.92] / Содержание 123 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 55 >> эндобдж 13 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 124 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 56 >> эндобдж 14 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 125 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 57 >> эндобдж 15 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 126 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 58 >> эндобдж 16 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Annots [128 0 R 129 0 R 130 0 R 131 0 R 132 0 R 133 0 R 134 0 R 135 0 R 136 0 R 137 0 R 138 0 R 139 0 R 140 0 R 141 0 R 142 0 R 143 0 R 144 0 R 145 0 R 146 0 R 147 0 R 148 0 R 149 0 R 150 0 R 151 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 152 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 59 >> эндобдж 17 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [154 0 R 155 0 R 156 0 R 157 0 R 158 0 R 159 0 R 160 0 R 161 0 R 162 0 R 163 0 R 164 0 R 165 0 R 166 0 R 167 0 R 168 0 R 169 0 R 170 0 R] / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 171 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 85 >> эндобдж 18 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 172 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 102 >> эндобдж 19 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [182 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 183 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 2 >> эндобдж 20 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [184 0 R 185 0 R 186 0 R] / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 187 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 104 >> эндобдж 21 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 189 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 108 >> эндобдж 22 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 190 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 109 >> эндобдж 23 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [194 0 R] / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 195 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 3 >> эндобдж 24 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 199 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 4 >> эндобдж 25 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [202 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 203 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 5 >> эндобдж 26 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [207 0 R 208 0 R] / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 209 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 6 >> эндобдж 27 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [212 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 213 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 7 >> эндобдж 28 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 214 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 115 >> эндобдж 29 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 215 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 116 >> эндобдж 30 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [218 0 R 219 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 220 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 8 >> эндобдж 31 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [222 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 223 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 9 >> эндобдж 32 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 225 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 10 >> эндобдж 33 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 226 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 120 >> эндобдж 34 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 227 0 руб. / Группа> / Вкладки / S >> эндобдж 35 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 228 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 121 >> эндобдж 36 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [230 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 231 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 12 >> эндобдж 37 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 232 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 123 >> эндобдж 38 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 235 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 13 >> эндобдж 39 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [237 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 238 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 14 >> эндобдж 40 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [240 0 R 241 0 R 242 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 243 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 15 >> эндобдж 41 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [245 0 R 246 0 R] / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 247 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 16 >> эндобдж 42 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [249 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 250 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 17 >> эндобдж 43 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 255 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 18 >> эндобдж 44 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 258 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 19 >> эндобдж 45 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 261 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 20 >> эндобдж 46 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 266 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 21 >> эндобдж 47 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 270 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 22 >> эндобдж 48 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [272 0 R 273 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 274 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 23 >> эндобдж 49 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [276 0 R 277 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 278 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 24 >> эндобдж 50 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 280 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 135 >> эндобдж 51 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [283 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 284 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 25 >> эндобдж 52 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 285 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 137 >> эндобдж 53 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 286 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 138 >> эндобдж 54 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 287 0 руб. / Группа> / Вкладки / S >> эндобдж 55 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 289 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 27 >> эндобдж 56 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 291 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 139 >> эндобдж 57 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 294 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 28 >> эндобдж 58 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 295 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 140 >> эндобдж 59 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 296 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 141 >> эндобдж 60 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [298 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 299 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 29 >> эндобдж 61 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [300 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 301 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 143 >> эндобдж 62 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 303 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 30 >> эндобдж 63 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 304 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 145 >> эндобдж 64 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 305 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 146 >> эндобдж 65 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [306 0 R 307 0 R 308 0 R 309 0 R 310 0 R 311 0 R 312 0 R 313 0 R 314 0 R 315 0 R 316 0 R 317 0 R 318 0 R 319 0 R 320 0 R 321 0 R 322 0 R 323 0 R 324 0 R 325 0 R 326 0 R 327 0 R 328 0 R 329 0 R 330 0 R 331 0 R 332 0 R 333 0 R 334 0 R 335 0 R 336 0 R 337 0 R 338 0 R 339 0 R 340 0 R 341 0 R 342 0 R 343 0 R 344 0 R 345 0 R 346 0 R 347 0 R 348 0 R 349 ​​0 R] / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 350 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 147 >> эндобдж 66 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [351 0 R 352 0 R 353 0 R 354 0 R 355 0 R 356 0 R 357 0 R] / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 358 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 193 >> эндобдж 67 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 359 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 200 >> эндобдж 68 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Аннотации [362 0 R 363 0 R 364 0 R 365 0 R] / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 366 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 26 >> эндобдж 69 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 367 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 205 >> эндобдж 70 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 369 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 32 >> эндобдж 71 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 371 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 33 >> эндобдж 72 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 372 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 206 >> эндобдж 73 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 373 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 207 >> эндобдж 74 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 375 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 34 >> эндобдж 75 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 378 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 35 >> эндобдж 76 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 379 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 208 >> эндобдж 77 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 381 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 37 >> эндобдж 78 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 384 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 38 >> эндобдж 79 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 385 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 209 >> эндобдж 80 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 387 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 39 >> эндобдж 81 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 390 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 40 >> эндобдж 82 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 391 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 210 >> эндобдж 83 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 393 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 41 >> эндобдж 84 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 396 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 42 >> эндобдж 85 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 397 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 211 >> эндобдж 86 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 399 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 43 >> эндобдж 87 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 402 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 44 >> эндобдж 88 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 403 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 212 >> эндобдж 89 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 405 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 45 >> эндобдж 90 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 408 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 46 >> эндобдж 91 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 409 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 213 >> эндобдж 92 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 411 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 49 >> эндобдж 93 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 414 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 50 >> эндобдж 94 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 415 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 214 >> эндобдж 95 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 417 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 51 >> эндобдж 96 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 420 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 52 >> эндобдж 97 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 421 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 215 >> эндобдж 98 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Содержание 423 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 53 >> эндобдж 99 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 426 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 54 >> эндобдж 100 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Содержание 427 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 216 >> эндобдж 101 0 объект > эндобдж 102 0 объект > эндобдж 103 0 объект > эндобдж 104 0 объект > транслировать xVMoF] 7: x «6IITP» -Is / ̛] rIP (~ {3v B, ~ + ap; b! 3zl` ٿ YFAD {i ^ OL | V ת P ԽՃ S, ը vpZsNKZ ^ ~ + | DF? ҎQXh] [^ Q3 =.WvO2blJ: K_ѓ = .ksXL @

Глава 2: Обобщение информации — Руководство по отверждению бетонных покрытий из портландцемента, II, август 2006 г.

ГЛАВА 2: ОБОБЩЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Этот раздел представляет собой обобщение информации, которая поддержала разработку проекта руководства, представленного в промежуточном отчете. Дополнительная информация, необходимая для заполнения руководства, была определена в результате идей и предложений, внесенных ТКП, и будет добавлена ​​в главе 4.Полный обзор литературы приведен в приложении B.

Терминология

ACI 308R ⁽⁶⁾ определяет две фазы отверждения. Для целей этого проекта будет полезно сослаться на них. Начальный период отверждения — это время между укладкой бетона и началом окончательных операций отверждения. Операции окончательного отверждения обычно не могут быть применены в течение этого периода, потому что одно или несколько свойств бетона недостаточно развиты, и бетон может быть поврежден.Целью отверждения в течение начального периода отверждения является предотвращение чрезмерных потерь воды для затворения из пластичного бетона, что может привести к растрескиванию из-за пластической усадки. Сознательная активность в этот период требуется только в том случае, если условия сушки достаточны, чтобы вызвать чрезмерную потерю воды. Это будет обсуждаться в главе 5.

Окончательный период отверждения — это время между применением процедур окончательного отверждения и прекращением преднамеренного отверждения. Целью отверждения в течение этого периода является обеспечение того, чтобы необходимая вода либо удерживалась, либо добавлялась, и чтобы температура поддерживалась в пределах диапазона, при котором гидратация вяжущих материалов может прогрессировать в достаточной степени для развития необходимых физических свойств, и чтобы температура контролировалась в достаточной степени, чтобы Избегайте разрушительных температурных градиентов.

Выбор методов отверждения

Начальный период отверждения. Если в течение начального периода требуется целенаправленное отверждение, в руководстве обычно упоминаются два метода по снижению скорости испарения — ветровые перерывы и устройства для образования водяного тумана. Это часто считается непрактичным для проектов строительства больших дорожных покрытий из-за большого количества необходимого оборудования и рабочей силы.

Рисунок 1. Навес, используемый для защиты свежего бетона.

Практика в Соединенном Королевстве (Великобритания) (Carroll, 1988) одно время включала использование длинного навеса, который можно было буксировать за укладкой дорожного покрытия, чтобы защитить от солнца, ветра и дождя (рис. 1). ⁽⁷⁾ Неизвестно, применяется ли там эта практика до сих пор. Никакого упоминания о таком устройстве не было найдено в американской литературе или руководствах.

Уменьшители испарения (иногда называемые замедлителями испарения) — это относительно новый продукт, продаваемый для защиты бетона в течение начального периода отверждения. Упоминания об этом в основном отсутствуют в стандартных руководствах и исследовательской литературе. Эти изделия используются в строительстве, но информации о масштабах их использования не обнаружено.Никаких спецификаций или методов испытаний не известно. В настоящее время пользователи полагаются на инструкции производителя.

Редукторы испарения набирают популярность из-за относительной простоты использования. Как и отверждающие составы, их использование требует относительно небольших затрат труда. Снижающие испарение средства обычно можно наносить с помощью того же оборудования, которое используется для нанесения отвердителя, или наносить в виде капель на мешковину, поэтому дополнительные затраты на оборудование не высоки. Эта технология требует дальнейшего изучения.

Окончательный период отверждения. Стандартное руководство по выбору методов окончательного отверждения портландцементного бетона допускает несколько вариантов. Допустимые методы можно в широком смысле классифицировать как методы удержания воды или методы с добавлением воды. Как следует из терминов, цель первого состоит просто в том, чтобы удерживать воду для затворения в бетоне в течение периода времени, необходимого для завершения отверждения. Методы с добавлением воды обеспечивают воду, превышающую воду для смешивания. Иногда методы с добавлением воды используются из соображений практичности, а не потому, что требуется больше воды.

Для мощения бетона выбор методов затвердевания в основном зависит от практичности и экономичности, а не от качества работы. Однако в некоторых руководствах проводится различие между методами с добавлением воды и методами удержания воды на основе водоцементного отношения, которое в некоторых случаях может повлиять на бетонное покрытие.

Руководство

, содержащее это различие, включает Стандартную практику USACE для бетона (EM 1110-2-2000) ⁽⁸⁾ и Стандарт 3420, как указано в Meeks and Carino (1999) ⁽⁴⁾ .Это различие также очевидно в исследовательской литературе. При водоцементном соотношении ниже примерно 0,40 (точное число зависит от источника информации) рекомендуются методы с добавлением воды. Это руководство основано на том факте, что бетон может внутренне высыхать в результате потребления воды в результате реакций гидратации при водоцементном соотношении ниже, чем примерно 0,40, и необходимо добавить дополнительную воду, если требуется дополнительная гидратация. Порог 0,40 — это приблизительное значение, которое может варьироваться в зависимости от химического состава вяжущих материалов.Вероятно, это происходит из расчетов Филлео (1986 ⁽⁹⁾ , 1991 ⁽¹⁰⁾ ) количества заполненного водой пространства в свежей цементной пасте и объема, занимаемого продуктами реакции в полностью гидратированной пасте. При водоцементном отношении больше, чем примерно 0,40, первоначально имеется больше пространства, заполненного водой для перемешивания, чем может быть заполнено продуктами гидратации, если весь цемент гидратируется. При водоцементном соотношении менее примерно 0,40 изначально недостаточно заполненного водой пространства для перемешивания, чтобы весь цемент мог гидратироваться.Следовательно, при водоцементном соотношении выше 0,40 часть воды для затворения может быть потеряна без ущерба для максимальной гидратации цемента, если это желательно. При водоцементном соотношении менее 0,40 это не так.

Другой и, вероятно, более важный эффект внутреннего высыхания из-за полного потребления воды для затворения — это развитие усадочных трещин. Тот же механизм, который вызывает высыхание (атмосферные) усадочные трещины, по-видимому, вызывает растрескивание, когда вода теряется на гидратацию.Этот источник деформаций усадки является формой автогенной усадки. Эта форма растрескивания, вероятно, не является распространенной проблемой для дорожных покрытий, поскольку водоцементное соотношение обычно выше 0,40, но может быть существенной причиной растрескивания настилов мостов. В этом приложении иногда рекомендуются методы с добавлением воды.

Одна потенциальная проблема при отверждении с добавлением воды для бетона с низким водоцементным соотношением состоит в том, что после относительно короткого времени отверждения капиллярные поры могут быть настолько разъединены, что никакое заметное количество воды от влажного отверждения не проникает в бетон.Пауэрс, Коупленд и Манн (1959) ⁽¹¹⁾ сообщают, что непрерывность капилляров пасты с водоцементным соотношением 0,40 теряется через 3 дня. Для достижения необходимой прочности может быть не очень важно, чтобы дополнительная вода попала в бетон с низким водоцементным соотношением. Опыт, сообщенный Министерством транспорта штата Айова, показал, что бетонные смеси, обычно используемые для мощения, достигают достаточной прочности, даже если весь цемент не гидратируется. Однако из соображений долговечности может быть важно, чтобы дополнительная вода попадала в приповерхностную зону бетона.Не было проведено исследований эффективности методов с добавлением воды на приповерхностные свойства бетонов с низким водоцементным соотношением.

При сегодняшней технологии производства дорожных покрытий обычно наиболее практичным и экономичным методом отверждения больших объемов портландцементных бетонных покрытий является использование методов удержания воды, как правило, в виде отверждающих смесей. Водоцементное соотношение смесей для дорожных покрытий обычно близко или превышает 0,40, поэтому нет важной теоретической причины рекомендовать методы с добавлением воды, если только экономические соображения не являются благоприятными.

Управление температурой при укладке больших площадей затруднено и в основном зависит от выбора подходящих климатических условий. Обычно используемый подход заключается в определении температурных условий воздуха, которые считаются подходящими для мощения. Допустимые температуры укладки обычно находятся в диапазоне от минимум примерно 5 градусов Цельсия (° C) (при повышении температуры) до максимум примерно 30 ° C. Эти ограничения по температурам во время укладки предназначены для сведения к минимуму возможности повреждения из-за преждевременного замерзания в случае низких температур или из-за развития трещин пластической усадки в случае высоких температур.

На время окончательного отверждения требуется защита от замерзания, а для обеспечения повышения прочности обычно требуется минимальная средняя температура бетона около 10 ° C. Если температура бетона опускается ниже этой, часто требуется увеличенное время отверждения. Не было найдено никаких указаний, которые ссылались бы на максимальную температуру отверждения в течение последнего периода отверждения, хотя руководство действительно требует использования световозвращающих материалов в жарких погодных условиях, как описано в ACI 305R ⁽¹²⁾ .В стандартных руководствах не рассматривается проблема термических напряжений, которые могут возникнуть в течение первых нескольких дней в дорожных покрытиях из-за комбинированного воздействия тепла гидратации и нагрева и охлаждения окружающей среды. Это основная тема нового программного обеспечения FHWA под названием HIPERPAV ^{® (13)} .

Температурный контроль небольших участков дорожного покрытия в холодную погоду практически можно осуществить с помощью теплоизоляции. ACI 306R ⁽¹⁴⁾ дает подробные рекомендации по изоляции, необходимой для поддержания этой температуры.В требованиях Министерства транспорта штата по защите бетона от замерзания было найдено множество указаний. Основная необходимость здесь состоит в том, чтобы преобразовать эту информацию в формат, легко доступный для пользователя.

Выбор отверждаемых материалов

Начальный период отверждения. Основное действие во время начального периода отверждения — это контроль испарения сточной воды. Как правило, отводимая вода может быть потеряна без значительного ущерба, но существует тонкая грань между потерей только отводимой воды и потерей поровой воды, которая вызывает усадку.Для использования в начальный период отверждения варианты ограничены двумя материалами: водой (в виде тумана) и веществами, уменьшающими испарение. Вода для нанесения для предотвращения чрезмерной потери стекающей воды обычно сталкивается с несколькими серьезными проблемами соответствия спецификациям и может быть разумным вариантом, когда скорость испарения такова, что одного или двух проходов оборудования для нанесения достаточно для защиты бетона. При норме расхода 0,2 кг на квадратный метр (кг / м ² ) и скорости испарения 1 килограмм на квадратный метр в час (кг / м ² / ч) воду необходимо будет поливать каждые 12 минут. (мин), чтобы избежать потери воды для смешивания.Редукторы испарения — очень практичный вариант для увеличения этого периода между необходимыми применениями. Однако по этим продуктам не было найдено никакой опубликованной информации или стандартных руководств. Единственная найденная информация была в виде документации производителя. Эти продукты потенциально весьма полезны для защиты бетонных покрытий от чрезмерного количества воды в условиях высокой скорости испарения. Их использование легко вписывается в уже широко распространенную строительную практику и требует небольшого дополнительного оборудования.Основным препятствием для их использования является отсутствие методов испытаний, спецификаций и подробных инструкций.

Окончательный период отверждения. Для окончательного отверждения доступно несколько вариантов материалов для каждого метода отверждения. К способам удержания воды относятся водостойкие пленки и отвердители. Методы с добавлением воды включают воду, влажную мешковину, влажную почву и влажные хлопковые коврики. Водонепроницаемая пленка, вода, мешковина и отвердитель покрываются стандартными спецификациями. Спецификации для воды, водонепроницаемого покрытия и мешковины относительно просты, а вопросы соответствия относительно легко решить.Вопросы соответствия, связанные с использованием отверждающих составов, намного сложнее, но, за исключением небольших площадей, экономика мощения обычно диктует использование отверждающих составов в качестве материала для окончательного отверждения.

Вода для отверждения ограничивается только окрашивающими материалами или растворенными солями (Американское общество испытаний и материалов (ASTM)) ⁽¹⁵⁾ , USACE CRD-C 400 ⁽¹⁶⁾ ). Листовые материалы указаны в стандарте ASTM C 171 ⁽¹⁷⁾ , который ограничивает потерю воды (ASTM C 156 ⁽¹⁸⁾ ), физические свойства и отражательную способность.USACE в CWGS 03300 ⁽¹⁹⁾ ограничивает использование непроницаемой пленки мешковиной с пластиковым покрытием. Использование простых пластиковых покрытий недопустимо из-за того, что они могут иметь пятнистый вид на поверхности бетона. Мешковина рекомендована Американской ассоциацией государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) M 182. ⁽²⁰⁾ ACI 325.9R также требует, чтобы ткань была водопоглощающей. ⁽²¹⁾ Других критериев отбора среди материалов не найдено. Отверждающие составы указаны в стандартах AASHTO M 148 ⁽²²⁾ (ASTM C 309 ⁽²³⁾ ) и ASTM C 1315. ⁽²⁴⁾

Выбор отвердителя, приемочные испытания, проверка применения и эффективности, вероятно, представляют собой одни из самых серьезных проблем в практике отверждения. Критическое свойство производительности, ограниченное спецификациями, — потеря влаги, определенная ASTM C 156 ⁽¹⁸⁾ или аналогичным методом. Государственные DOT обычно используют свои собственные вариации ASTM C 156 ⁽¹⁸⁾ для приемочных испытаний отверждающего состава, и некоторые из них имеют более строгие требования к потере влаги, чем в ASTM C 309. ⁽²³⁾ Например, Миннесота DOT (Mn / DOT) допускает максимум 0,15 кг / м ² за 24 часа (ч) и 0,40 кг / м ² за 72 часа. Вирджиния допускает максимум 0,116 кг / м ² за 24 часа и 0,232 кг / м ² за 72 часа. Отверждающие компаунды производятся в нескольких форматах (воски, смолы, на водной основе, на основе растворителей), но, по-видимому, существует мало рекомендаций по их выбору. Существующие дискриминационные указания в основном основаны на практических проблемах. Например, USACE (CWGS 03300 ⁽¹⁹⁾ ) предписывает использование отвердителей стиролакрилата или хлорированного каучука, когда краска, битум или гидроизоляция должны быть нанесены на отвержденную поверхность позже.USACE TM 5‑822-7 ⁽²⁵⁾ предписывает избегать продуктов на основе воска, если бетонная поверхность должна быть окрашена. При использовании под прямыми солнечными лучами требуются отвердители с белыми пигментами. ACI 305R ⁽¹²⁾ рекомендует повышать требования к потере влаги для отвердителей в жаркую погоду. Рекомендуется предел 0,39 кг / м ² .

ASTM C 1315 ⁽²⁴⁾ предъявляет более строгие требования к отверждающим смесям, чем C 309. ⁽²³⁾ Потеря влаги ограничена до 0.40 кг / м ² (при более низкой норме внесения, чем разрешено в C 309 ⁽²³⁾ ), и требуется минимальное содержание твердых частиц 25 процентов. Целью требования к содержанию твердых частиц является обеспечение толщины мембраны не менее 25 микрон (мм). Этот стандарт не стал общепринятой практикой при определении материалов для использования в строительстве дорожного покрытия, хотя ACI 308R ⁽⁶⁾ , относительно новый отчет комитета, действительно признает эту спецификацию.

Ожидается, что последние изменения в экологических нормах, регулирующих летучие органические соединения (ЛОС), окажут существенное влияние на выбор отвердителей.В литературе производителей уже появилась классификация материалов, совместимых с летучими органическими соединениями. Материалы, совместимые с летучими органическими соединениями, в основном состоят из воды, что означает, что на скорость их высыхания могут влиять очень влажные условия. Применение составов на водной основе при относительной влажности около 100 процентов может помешать формированию мембраны, которое зависит от испарения воды из отверждающего состава. В этом случае приложение может быть подвержено смыванию или повреждению дождем в течение многих часов после нанесения.Практически не было найдено информации о практических вопросах, связанных с использованием отверждающих составов с низким содержанием летучих органических соединений.

Отверждающие составы от разных производителей отличаются друг от друга по химическому составу и принципу действия. За исключением руководства, которое предостерегает от использования некоторых продуктов, если бетон должен быть окрашен или когда важна адгезия поверхности, имеется не так много информации об относительных сильных и слабых сторонах конкурирующих технологий. Различия могут не иметь значения в характеристиках материалов, но было бы полезно собрать некоторую информацию о логике конкурирующих материалов.

Текущий статус приемочных испытаний отверждающих составов в лучшем случае неадекватен. Межлабораторная точность в ASTM C 156 ⁽¹⁸⁾ настолько низка, что ошибка тестирования сильно влияет на согласие покупателя / продавца или разногласия по поводу приемлемости продукта. Либо этот метод испытаний требует существенного улучшения, либо необходимо разработать более точный метод испытаний.

Улучшение этого метода испытаний было бы предпочтительным решением, учитывая степень его внедрения в текущую практику.

Как указано в описании прецизионности и систематической ошибки метода испытаний, межлабораторное стандартное отклонение составляет 0,30 кг / м ² . Это соответствует коэффициенту вариации 54,5 процента при скорости потери воды 0,55 кг / м ² за 72 часа (предел спецификации ASTM C 309 ⁽²³⁾ ). Можно разумно ожидать, что две лаборатории будут различаться в сравнении результатов отдельных испытаний на целых 0,84 кг / м ² в 95 процентах сравнений двух лабораторий.(Эта статистика называется пределом D2S, как описано в ASTM C 670 ⁽²⁶⁾ ). Такой уровень неопределенности делает практически невозможным для производителя быть уверенным в том, что материал, удовлетворяющий требованиям к потере влаги с кажущимся комфортным запасом, будет обнаружен в соответствии со спецификационными требованиями испытательной лаборатории пользователя. Небольшая разница между требованиями ASTM C 309 ⁽²³⁾ и C 1315 ⁽²⁴⁾ к потере влаги (0,55 кг / м ² против 0.40 кг / м ² ) будет очень трудно проверить с помощью этого метода испытаний.

Внутрилабораторная точность метода значительно лучше, чем межлабораторная точность, и были представлены другие методы, которые, как утверждается, имеют значительно лучшую внутрилабораторную точность, чем C 156 ⁽¹⁸⁾ . Примерами являются ASTM C 1151 ⁽²⁷⁾ (теперь отозвано), BS 7542 ⁽²⁸⁾ и метод, опубликованный Dhir, Levitt и Wang (1989) ⁽²⁹⁾ . Но именно межлабораторная точность контролирует приемку материала и в конечном итоге оказывает наибольшее влияние на его использование.Упомянутая выше практика некоторых государственных DOT по установке более строгих спецификаций на это свойство может частично объясняться проблемой точности.

Трудно сказать, какая часть проблемы межлабораторной точности связана с плохо описанными деталями метода испытаний, а какая — с недостатком внимания оператора к деталям метода испытаний. Формальный анализ надежности этой процедуры (ASTM C 1067 ⁽³⁰⁾ ), вероятно, внесет значительный вклад в понимание источников отклонений и их относительного вклада в текущую точность.Основные переменные либо известны, либо их можно разумно предвидеть. К ним относятся температура, относительная влажность, скорость ветра, время нанесения отвердителя и качество поверхности образца цемента. Для того, чтобы метод был эффективным при различении материалов, вероятно, потребуется межлабораторный коэффициент вариации около 10 процентов.

Учет климатических условий

Климатические условия, особенно в экстремальных условиях, могут оказывать значительное влияние на баланс влажности, скорость гидратации вяжущих материалов, повреждение из-за замерзания и оттаивания, а также могут способствовать повреждению из-за чрезмерных температурных градиентов.Эти эффекты составляют основную потребность в целенаправленной лечебной деятельности.

Начальный период отверждения. Бетон особенно чувствителен к эффектам чрезмерных потерь воды для затворения, хотя обычно нет необходимости сохранять всю воду для затворения. Вода для замешивания, которая выглядит как стекающая вода на поверхности бетона, обычно считается превышающей количество воды, необходимой для достаточной гидратации и защиты от эффектов усадки. Однако как

практическая мера, лучше не приближаться к пределу отводимой воды и случайно потерять критическую поровую воду.

Скорость испарения сточной воды обычно оценивается с помощью номограммы в ACI 308 ⁽³¹⁾ (также 305R ⁽¹²⁾ , 308R ⁽⁶⁾ и других источников). Эта номограмма представляет собой графический калькулятор испарения с поверхности свободной воды с учетом значений температуры бетона, температуры воздуха, относительной влажности и скорости ветра. ACI 308R рассматривает вопрос соответствия между скоростями испарения, предсказанными номограммой, и фактически измеренными скоростями, и приходит к выводу, что номограмма имеет точность примерно в пределах 25 процентов для фактических скоростей испарения, близких к 1.0 кг / м ² / ч или ниже, но это имеет тенденцию завышать скорость испарения на более высоких уровнях. ⁽⁶⁾ Отчет комитета также подробно описывает измерение скорости испарения, используемое для сбора данных, на которых основана номограмма. Скорость ветра, по-видимому, является наиболее важной переменной.

Потери воды на испарение сверх отводимой воды во время начального периода отверждения особенно критичны. В климатических условиях, особенно благоприятных для высыхания, испарение сточной воды может происходить довольно быстро, поскольку свободная водная поверхность подвергается воздействию окружающей среды.Когда испарение превышает просачивание, приповерхностная зона цементного теста начинает высыхать, что приводит к усадке и развитию деформаций растяжения. Предел прочности на разрыв в таком раннем возрасте очень низкий, и в свежем бетоне легко образуются трещины пластической усадки.

Самым важным действием в течение начального периода отверждения является точное прогнозирование этого баланса между испарением и истечением воды и принятие соответствующих мер по его перемещению в более благоприятное положение.Текущее руководство предлагает либо установить ограничения на продолжительность времени, в течение которого бетон может оставаться в незащищенном состоянии, либо установить верхние пределы скорости испарения.

Некоторые государственные дорожные департаменты устанавливают максимальное время, в течение которого бетон может оставаться незащищенным в течение начального периода отверждения, равного 30 мин. Это руководство предполагает, что испарение отбираемой воды не может разумно превышать образование отбираемой воды в этот период времени, по крайней мере, до критической степени. Никакой информации, которая бы комментировала это предположение, не обнаружено.

До недавнего времени основное руководство по максимально допустимой скорости испарения можно было найти в подписи к номограмме ACI 308. ⁽³¹⁾ Значения, полученные в результате расчета, не применяются к скоростям испарения, когда поверхность свободной воды отсутствует, хотя значения иногда используются в таких ситуациях как индикатор возможности осушения. Рекомендации в заголовке гласят, что, когда скорость испарения превышает 0,5 кг / м ² / ч, рекомендуются меры предосторожности для уменьшения скорости испарения, а когда скорость испарения превышает 1.0 кг / м ² / ч, необходимо принять меры по снижению скорости испарения. USACE TM 5-822 предписывает избегать работ по укладке дорожного покрытия, если скорость испарения превышает 1,0 кг / м ² / ч и, возможно, даже при 0,75 кг / м ² / ч, если необходимо предотвратить образование трещин пластической усадки. ⁽²⁵⁾

Аль-Фадхала и Ховер (2001) ⁽³²⁾ комментируют историю руководства ACI 308 ⁽³¹⁾ . Когда эти пределы были установлены, предполагалось, что типичная скорость вытекания для бетона обычно находится в пределах 0.5 и 1,5 кг / м ² / ч. Можно сделать вывод, что большая часть скорости кровотечения превышала 1,0 кг / м2 / ч, поскольку предписывающий предел в ACI 308 для требуемых действий был установлен на этом уровне. Признавая, что этот диапазон может не соответствовать некоторым современным бетонам, недавно опубликованный ACI 308R ⁽⁶⁾ содержит следующие рекомендации. Для бетонов, которые не склонны к растеканию, может потребоваться установить требования по скорости испарения ниже 1,0 кг / м ² / ч. Пределы 0,25 кг / м ² / ч для кварцевого бетона и 0.От 50 до 0,75 кг / м ² / ч для других бетонов с низкой уносом рекомендуются.

Температура воздуха — важная климатическая переменная в течение начального периода отверждения, помимо прямого влияния на скорость испарения. Высокие температуры воздуха, как правило, приводят к более высоким температурам свежего бетона, если не будут предприняты целенаправленные меры по охлаждению складских запасов бетонных материалов. Однако температура свежего бетона и ветер являются более важными факторами, влияющими на испарение сточной воды, чем температура воздуха.Высокие температуры свежего бетона также ускоряют гидратацию цемента, влияя на время работы и продолжительность начального периода отверждения.

Окончательный период отверждения. Потери воды из бетона из-за испарения после окончания начального периода отверждения намного ниже, независимо от активности отверждения. После того, как кровотечение прекратилось и любая остаточная сливная вода потеряна, скорость испарения значительно замедляется, потому что поверхность свободной воды, подверженная воздействию атмосферы, теперь находится ниже поверхности бетона.Приповерхностная зона защищает основную часть бетона, уменьшая скорость ветра у поверхности воды и поддерживая относительно высокую влажность около поверхности бетона. ACI 308R сообщает, что фактическая скорость испарения из бетона, в котором нет стекающей воды, на 10-50 процентов меньше, чем скорость испарения с поверхности со свободной водой. ⁽⁶⁾ Однако, даже если скорость ниже, общая потеря воды может накапливаться в течение нескольких дней до такой степени, что она будет значительной и повлияет на гидратацию цемента, что может вызвать разрушительную усадку.Целью отверждения в последний период отверждения является сохранение этой воды.

Пределы количества воды, которое может быть потеряно в течение последнего периода отверждения без ущерба, были определены на ранней стадии разработки отверждающих составов. Информация в более ранней литературе, кажется, сходится к цифре потерь около 0,6 кг / м ² за 3 дня как полезному верхнему пределу, хотя другие исследования предполагают, что потери до 1,0 кг / м ² могут быть допустимы. . Потеря 0.6 кг / м ² за 72 часа соответствует средней скорости потери воды 0,008 кг / м ² / час в течение временного интервала. Эта скорость на два порядка ниже, чем пределы испарения сточной воды, допустимые в течение начального периода отверждения.

Кажется, нет простого способа определить, какие уровни испарения, по оценке номограммы, могут привести к такому виду потенциальной потери воды при отсутствии свободной водной поверхности. Скорость испарения, вероятно, не постоянна, но, вероятно, значительно варьируется в зависимости от конкретных материалов и пропорций смеси и снижается со временем, поскольку большая часть воды для смешивания химически объединяется во время гидратации.ACI 305R рекомендует использовать высокоэффективный отвердитель в жарких погодных условиях. ⁽¹²⁾ В этом отчете нет точного определения жарких погодных условий, но можно было бы разумно вывести из другой информации в 305R, что это условия, которые приравниваются к условиям сушки 1,0 кг / м ² / ч или более. ⁽¹²⁾ ASTM C 156 (метод проверки потери воды через отверждающий состав) использует набор условий испытаний, которые приводят к скорости испарения в диапазоне от 0,65 до 1.2 кг / м ² / ч. ⁽¹⁸⁾ Из этой информации можно сделать вывод, что условия сушки, которые считаются опасными для свежего бетона, также будут опасны для затвердевшего бетона в течение первых нескольких дней после укладки.

Установление точных пределов условий высыхания затвердевшего бетона, требующих внимания, не является критичным для большинства практик, поскольку стандартной практикой при строительстве большинства бетонных покрытий является выполнение действий по отверждению, независимо от ожидаемых погодных условий.

Температура воздуха — важная климатическая переменная в течение последнего периода отверждения, помимо прямого влияния на скорость испарения. Высокие температуры влияют на рост прочности и могут способствовать достижению пиковых температур бетона, особенно в первые 24 часа после укладки. Высокие пиковые температуры могут привести к возникновению теплового стресса. Низкие температуры воздуха вызывают беспокойство в первую очередь из-за снижения скорости набора прочности и из-за возможности повреждения из-за замерзания.

Верхние пределы температуры воздуха являются общими в стандартных руководствах. Например, AASHTO Guide Specification ⁽³³⁾ рекомендует не бетонировать при температурах выше 30 ° C. У других агентств более низкие лимиты. Например, требования Аризоны ограничивают размещение до температуры 29 ° C или ниже. Замена настила моста в Небраске была ограничена максимальной температурой 27 ° C (Beacham, 1999). ⁽³⁴⁾ ACI 305R не указывает максимально допустимую температуру укладки. ⁽¹²⁾ Army TM 5-822 ⁽²⁵⁾ предписывает соблюдать меры предосторожности, указанные в ACI 305R ⁽¹²⁾ , если температура превышает 32 ° C, но также рекомендует избегать бетонирования выше этой температуры, если возможный. Этот предел основан на опасениях по поводу высоких скоростей испарения.

Что касается температурных градиентов, ACI 305R указывает, что температура воды для отверждения должна быть в пределах 10 ° C от температуры бетона. ⁽¹²⁾ В Руководстве USACE по конструкционным бетонам разница температур между точкой в ​​50 мм в бетон и температурой окружающей среды не должна превышать 13 ° C. ⁽³⁵⁾

Три сообщения в литературе определили повышение температуры в летних местах как потенциально важное, даже если окружающие условия не связаны с высокими температурами (Okamoto and Whiting, 1994, ⁽³⁶⁾ ; Healy and Lawrie, 1998, ⁽³⁷⁾ ; Mohsen, 1999). ⁽³⁸⁾ ). Для гидратации портландцемента характерно наличие большого пика теплоты гидратации, который начинается примерно в то же время, что и время схватывания, и продолжает быть значительным источником тепла в течение первых 24 часов после укладки.Максимальная скорость нагрева обычно происходит через 8-10 часов после укладки, но точное время и продолжительность зависят от цемента и сильно зависят от температуры и добавок. Это тепло может накапливаться в толстом дорожном покрытии и, вместе с нагревом от солнечного излучения, может привести к значительному повышению температуры, что может еще больше ускорить гидратацию цемента, выделяя больше тепла и, таким образом, создавая цикл самозагрузки с повышением температуры. . Возможны пиковые температуры 60 ° C. Определение тепла в раннем возрасте для моделей гидратации может быть очень полезным при определении графика строительства, который позволил бы избежать этого синергетического эффекта автогенного и климатического нагрева, тем самым снижая пиковую температуру, которую испытывает дорожное покрытие.

ACI 306R ⁽⁽¹⁴⁾ охватывает эффект медленного увеличения прочности при низких температурах и дает рекомендации по решению проблемы, как обсуждалось выше в разделе «Выбор методов отверждения». Метод зрелости (ASTM C 1074 ^{(39) )} ) является эффективным способом прогнозирования скорости увеличения прочности в условиях низких температур.

Рекомендации по предотвращению замораживания непоследовательны. Спецификация руководства AASHTO ⁽³³⁾ предписывает защищать бетон от замерзания в течение 10 дней или до тех пор, пока его прочность на сжатие не достигнет 15 мегапаскалей (МПа).ACI 306R ⁽¹⁴⁾ и 308 ⁽³¹⁾ указывают, что следует избегать единичного замерзания, пока бетон не достигнет прочности 3,5 МПа. Стандартная практика USACE (EM 1110-2-2000) предостерегает от циклов замораживания и оттаивания до тех пор, пока прочность не достигнет 24 МПа. ⁽⁸⁾ Избегание условий замерзания и использование изоляции — две основные особенности стандартного руководства. Нет упоминания об использовании антифриза. Спецификация руководства AASHTO рекомендует избегать бетонирования при условиях окружающей среды ниже 10 ° C и предписывает защищать бетон с помощью одеял, если ожидается, что температура окружающей среды упадет ниже 2 ° C. ⁽³³⁾ ACI 306R дает руководство по использованию изоляции для поддержания минимальной температуры 10 ° C в бетоне при температуре окружающей среды ниже 10 ° C. ⁽¹⁴⁾ Удержание влаги часто не является серьезной проблемой из-за низкой скорости испарения, связанной с холодной погодой, если не используются отапливаемые корпуса, и в этом случае применяются методы удержания влаги для более теплых условий.

Как британский стандарт (BS 8110: Часть 1 ⁽⁴⁰⁾ ), так и европейские стандарты (CEB-FIP ⁽⁴¹⁾ и EN 206 ⁽⁴²⁾ ) учитывают климатические условия во время отверждения, но не используют испарение. темп.Оба используют относительно неколичественные меры, такие как количество прямых солнечных лучей (отсутствие, среднее и сильное) и ветер (слабый, средний и высокий), но есть количественные рекомендации по относительной влажности (RH), с RH менее 50 процентов. тяжелая, относительная влажность от 50 до 80 процентов является средней, а относительная влажность более 80 процентов — умеренной.

Начало отверждения

Типичное руководство гласит, что отверждение должно начинаться после укладки бетона, завершения отделки и исчезновения блеска поверхности.В обычных бетонных конструкциях отделка обычно не завершается до момента первоначального схватывания. При строительстве дорожного покрытия отделка по существу завершается, когда машина для укладки дорожного покрытия проезжает мимо, хотя некоторые ремонтные работы могут быть выполнены в течение нескольких минут. Поверхностный блеск может исчезнуть вскоре после этого, учитывая тенденцию к очень слабому растеканию смесей для скользящих форм.

Используя концепции начального и конечного периода отверждения, как описано в ACI 308R ⁽⁽⁶⁾ , начало и продолжительность этих периодов сильно различаются для мощения скользящей опалубкой и для более традиционных укладок бетона.В случае обычного бетона начальный период отверждения начнется сразу после укладки, затем закончится, а окончательный период отверждения начнется примерно во время первоначального схватывания. Обычно это время составляет 2-4 часа, хотя может продолжаться еще несколько часов, если добавки вызывают замедление. В случае дорожного покрытия скользящей опалубкой начальный период отверждения начнется сразу после того, как асфальтоукладчик пройдет мимо, и точка перехода к окончательному периоду отверждения неясна.

В случае мощения из скользящих форм бетон, вероятно, не достиг бы момента первоначального схватывания, когда применяются процедуры окончательного отверждения.Если для окончательного отверждения использовалась вода и / или листовые материалы, может возникнуть проблема, поскольку бетон недостаточно прочен, чтобы противостоять вымыванию или повреждению. Поскольку эти методы обычно не используются в приложениях с большими скользящими формами, проблема на самом деле не возникает. Отвердители можно наносить практически в любое время, не вымывая цементный клей и не вызывая механических повреждений. Однако вопрос о характеристиках отвердителя остается нерешенным. Работают ли отвердители, нанесенные до схватывания, так же хорошо, как если бы они были нанесены после схватывания?

ACI 308 содержит короткий раздел, предупреждающий о применении отвердителей до остановки кровотечения. ⁽³¹⁾ Интервью с инженерами-проектировщиками показывают, что бетон, используемый при укладке скользящей опалубки, не растекается, а если и имеет место, то он настолько мал, что может быть незначительным. Если это правда, то кажется, что отверждающие составы можно наносить очень рано без ущерба. Эта деталь требует проверки.

Продолжительность отверждения

Требования к продолжительности отверждения в основном прямо или косвенно основаны на скорости набора прочности, которая определяется температурой, свойствами вяжущих материалов и пропорциями бетонной смеси.В большинстве руководств США (ACI, FHWA и DOT) это упрощено до указания продолжительности отверждения как необходимого фиксированного интервала времени с некоторой корректировкой скорости ожидаемого увеличения прочности бетона (например, высокая начальная прочность по сравнению с нормальной прочностью). Существует некоторая несогласованность в предписанном времени отверждения, даже среди различных рекомендаций ACI. В качестве второстепенного положения многие стандарты допускают, чтобы требования к продолжительности отверждения основывались на времени, необходимом для достижения прочности некоторой минимальной доли указанной прочности (f _c ‘), измеренной на образцах c.

В соответствии со спецификацией руководства AASHTO ⁽⁽³³⁾ требуется 3-дневное отверждение для тротуаров и 7 дней для конструкций, включая настилы мостов. Последнее увеличивается до 10 дней, если используется более 10 процентов пуццолана. Есть положение о конструкциях это отверждение может быть прекращено при достижении 70 процентов f _c ¢. Это единственное стандартное руководство, которое требует дополнительного отверждения для бетона, содержащего медленно реагирующий вяжущий материал, такой как пуццолан.

Ограниченный обзор государственных DOT показывает, что продолжительность отверждения в значительной степени соответствует рекомендациям AASHTO.

Руководство

ACI обычно устанавливает фиксированный период времени при условии, что температура бетона поддерживается на уровне выше или равного 10 ° C. Иногда есть предостережение о том, что более раннее прерывание может быть разрешено, если тестирование показывает установленный процент f _c ‘(обычно 70 процентов) в более раннем возрасте.

Правила Строительного кодекса ACI (ACI 318 ⁽³⁾ ) о 3 днях для высокопрочного бетона и 7 дней для бетона нормальной прочности при температурах выше или равных 10 ° C являются примером простейшей формы. такого рода руководства.Высокая-ранняя прочность и нормальная прочность не определены. Стандартные технические условия для конструкционного бетона (ACI 301 ⁽⁴³⁾ ) предписывают отверждение в течение 7 дней (3 дня для бетона с высокой ранней прочностью) с условием, что отверждение может быть прекращено при достижении 70 процентов f _c ¢ в полевых условиях. отвержденные образцы; или если температура выше или равна 10 ° C (50 ° F) в течение периода времени, необходимого для достижения 85 процентов от f _c ¢ в лабораторных отвержденных образцах; или если прочность достигает f _c ¢, что определяется неразрушающими методами, которые не указаны.Стандартная практика отверждения бетона (ACI 308 ⁽³¹⁾ ) определяет продолжительность отверждения в зависимости от используемых типов цемента (ASTM C 150 ⁽⁴⁴⁾ ): 3 дня для типа III, 7 дней для типа I и 14 дней. дней для Типа II. Согласно последним рекомендациям ACI, Стандартным техническим условиям для отверждения бетона (ACI 308.1-98 ⁽⁴⁵⁾ ), продолжительность по умолчанию составляет 7 дней, но допускается досрочное прекращение отверждения, если прочность достигает 70 процентов от f _c ¢ или, если желательно, уровни прочности достигаются раньше.Дополнительных указаний по последнему критерию нет. ACI 325.9R ⁽²¹⁾ для бетонных покрытий требует 7 дней при температуре выше 4 ° C или 70 процентов f _c ¢. ACI 330R на бетонных автостоянках требует 7 дней при температуре выше 15 ° C или прочности на сжатие 21 МПа. ⁽⁴⁶⁾ ACI 306R учитывает более длительное время отверждения, необходимое в холодную погоду, с помощью скользящей шкалы, в зависимости от степени холода. ⁽¹⁴⁾

Руководство ACI 308, основанное на типе цемента, является устаревшим в случае цемента типа II. ⁽³¹⁾ Когда ACI 308 был впервые написан, большинство представленных на рынке цементов типа II медленно гидратировались по сравнению с цементом типа I, потому что они составлены таким образом, чтобы выдерживать умеренную теплоту гидратационных цементов. ⁽³¹⁾ Цемент типа II в настоящее время почти неотличим от цемента типа I по скорости гидратации, за исключением редких случаев, когда цемент производится в соответствии с необязательным требованием теплоты гидратации в ASTM C 150 ⁽⁴⁴⁾ ( Пул, 1998). ⁽⁴⁷⁾

Руководство Британского института стандартов (BSI) и Европейского комитета по стандартизации (CEN) носит очень предписывающий характер и значительно сложнее, чем руководство в U.С. стандартов. BSI 8110, часть 1, определяет продолжительность отверждения на определенном отрезке времени, но это время определяется как функция скорости набора прочности цемента, климатических условий после заливки и температуры поверхности бетона во время отверждения (подробности воспроизводятся в Приложении B ). ⁽⁴⁰⁾ Функция зрелости используется для учета конкретных температурных эффектов. EN 206 учитывает прирост прочности бетона, водоцементное соотношение, температуру окружающей среды и климатические условия, чтобы обеспечить переменное время отверждения, но зрелость, по-видимому, не используется. ⁽⁴²⁾

Австралийское руководство (AS 3600 ⁽⁴⁸⁾ ) основано исключительно на соображениях долговечности. Климатические зоны и агрессивность окружающей среды внутри зон являются основными переменными. Продолжительность отверждения колеблется от 3 дней для самого мягкого воздействия до 7 дней для самого агрессивного, с некоторыми корректировками, сделанными для ускоренного отверждения.

В рекомендациях США очень мало учитывается более медленная скорость гидратации бетонов, содержащих вяжущие материалы, отличные от портландцемента, особенно в бетоне для мощения.Хотя хорошо задокументировано, что пуццоланы и шлак, два из наиболее часто используемых дополнительных цементирующих материалов, могут значительно замедлить рост прочности, это явление настолько изменчиво, что предписывающая спецификация должна быть чрезвычайно консервативной, чтобы учесть все возможности.

Возможно, лучшим подходом было бы полностью полагаться на тестирование производительности. Когда бетон достигает 70 процентов от требуемой прочности, целенаправленные усилия по отверждению могут быть прекращены.Способы созревания (ASTM C 1074 ⁽³⁹⁾ ), отверждения с согласованной температурой и отверждения в полевых условиях достаточно хорошо изучены, чтобы служить разумно практичными способами определения того, когда следует прекратить операции отверждения. Если с практической точки зрения пользователь хотел разработать предписывающую временную спецификацию и следовать ей, то для определения консервативных временных рамок для конкретной работы можно использовать лабораторные испытания.

Иногда выражается некоторая озабоченность по поводу использования прочности в качестве индикатора развития других физических свойств, важных для дорожного покрытия, таких как сопротивление истиранию и водопроницаемость.Однако прочность является хорошим показателем степени гидратации цемента и достаточно хорошо отражает развитие других физических свойств. Таким образом, использование силы в качестве критерия индикатора — разумная практика.

Процедуры проверки отверждения

Начальный период отверждения. Процедуры проверки применения процедур отверждения в течение начального периода отверждения не очень хорошо разработаны. Несколько государственных департаментов транспорта предписывают, что если в этот период начнут появляться трещины, необходимо принять меры по снижению испарения или компенсации потерь воды в бетоне на испарение.Если возможно, было бы предпочтительнее определить или разработать метод, позволяющий обнаруживать недостатки до того, как начнется развитие повреждений.

Правдоподобный подход — контролировать блеск поверхности до конца начального периода отверждения. Потеря блеска в этот период указывает на то, что испарение превышает истечение, что может привести к растрескиванию пластической усадки. Наблюдение за лабораторными образцами показывает, что в отсутствие поверхностного испарения поверхностный блеск присутствует до приблизительного времени первоначального схватывания, даже если обнаруживаемого кровотечения практически нет.

Было бы очень полезно в этом руководстве, если бы он мог дать пользователю возможность предвидеть, что это условие возможно в ожидаемых условиях проекта. Затем строительные бригады могут быть подготовлены с использованием оборудования и материалов на случай возникновения критических условий.

Окончательный период отверждения. Проверка добавленной воды и методов, в которых используются водонепроницаемые листы, в основном сводится к проверке через установленные промежутки времени на наличие сухих пятен или участков, не покрытых листовым материалом.Процедуры проверки применения отверждающего компаунда не разработаны.

Основной подход к проверке эффективности отверждения — предписывающий. Все стандартные руководства предписывают норму нанесения отвердителя либо в виде рекомендованной производителем нормы, либо в соответствии с предписываемым значением. В руководстве USACE есть дополнительные предписания. ТМ 5-822-7 предписывает оборудование для нанесения отвердителя на тротуары. ⁽²⁵⁾ Он указывает, что оборудование должно приводиться в движение механическим приводом, преодолевать только что вымощенную полосу движения и обеспечивать равномерное покрытие.Форсунки должны быть окружены кожухами, чтобы предотвратить обдув отверждающего состава. Нет никаких указаний о том, как обеспечить фактическое достижение равномерного охвата. Руководство CWGS 03300 указывает, что отверждающий состав следует наносить в два слоя при минимальном давлении 500 кПа (кПа). ⁽¹⁹⁾ Если в течение 3 часов после нанесения идет дождь, нанесение необходимо повторить. Норма нанесения отвердителя подтверждается документированием количества используемого отвердителя и оценкой покрытой площади.

Другая концепция, используемая, по крайней мере, одним государством для оценки количества внесения, состоит в том, чтобы связать скорость потока через форсунки (путем прямого измерения) с давлением, а затем контролировать давление и скорость перемещения оборудования для нанесения. Исходя из этой информации, можно рассчитать норму внесения.

Другой распространенной практикой является прямой визуальный осмотр при использовании пигментированных отвердителей. Это основано на концепции, согласно которой неравномерный вид цвета или белизны будет указывать на проблемы при нанесении смеси для отверждения.Не было обнаружено никакой информации о чувствительности визуального контроля к изменению норм внесения. Измерения отражательной способности также могут быть правдоподобным способом оценки покрытия отверждающими смесями с белыми пигментами. Доступны портативные инструменты, разработанные для измерения отражательной способности краски, которые могут применяться для оценки тротуаров.

ACI 308R предупреждает, что оценка норм расхода на сильно текстурированных поверхностях с использованием методов расчета может вводить в заблуждение, потому что фактическая площадь сильно текстурированной поверхности может быть сильно занижена расчетом, основанным на простых размерах. ⁽⁶⁾ Ни в стандартных руководствах, ни в литературе не было найдено информации о прямом подтверждении применения отверждающих составов.

Теоретически дорожное покрытие, на которое неправильно нанесен отвердитель или на котором он не функционирует должным образом, должно быть холоднее, чем хорошо покрытое покрытие, из-за испарительного охлаждения. Инфракрасное изображение поверхности здесь могло бы быть эффективным. Такой подход может быстро дать результаты для целей контроля качества.

Проверка эффективности отверждения

Существует ряд методов испытаний для подтверждения того, что ожидаемые уровни отверждения достигаются, включая измерение прочности, как непосредственно, так и с использованием неразрушающих методов, а также путем измерения поверхностных или приповерхностных физических свойств.Методы прочности описаны в ACI 228 ⁽⁴⁹⁾ и включают отверждение испытательных цилиндров на месте, скорость ультразвукового импульса, отбойный молоток, сопротивление выдергиванию и пробиванию. Все они охватываются стандартными методами испытаний ASTM. Испытания приповерхностных свойств, которые развиваются при отверждении, описаны в Kropp and Hilsdorf (1995) ⁽⁵⁰⁾ и включают методы, которые измеряют проницаемость, водопоглощение, относительную влажность, сопротивление истиранию и твердость.

Стандартное руководство по-прежнему сильно зависит от силы или коррелятов силы.Современная тенденция в литературе последних 10 лет заключается в том, чтобы полагаться на поверхностные или приповерхностные свойства, но на практике это не так часто проявляется. Обычно предпочтение отдается методам проницаемости и водопоглощения. Некоторые из них утверждают, что они полезны для полевых испытаний, но большинство из них не просты. Одной из повторяющихся проблем, связанных с методами испытаний приповерхностных слоев, применяемыми к полевому бетону, является влияние состояния влажности бетона на определение. Большинство из этих методов работают лучше всего, когда образцы для испытаний готовятся и анализируются в лаборатории, поскольку методы включают период сушки для устранения этого эффекта.Однако некоторые полевые методы предусматривают процедуры коррекции влажности. Самый простой обнаруженный тест был основан на кнопке относительной влажности, содержащей чувствительный к влаге краситель, позволяющий визуально проверить, что поверхность бетона была влажной (Carrier and Cady, 1970). ⁽⁵¹⁾ Насколько нам известно, это устройство широко не использовалось (Senbetta, 1994) ⁽⁵²⁾ , но не было информации о том, было ли это из-за технических проблем или из-за общего игнорирования такого рода проверки.

Некоторые из методов, описанных в ACI 228, потенциально могут быть адаптированы для измерения изменений приповерхностных свойств в качестве индикатора отверждения. ⁽⁴⁹⁾ Отбойный молоток, кажется, здесь многообещающий. Этот метод часто критикуют как средство измерения прочности на месте из-за очень большого влияния поверхностных особенностей на показания. Одна из этих проблем, приповерхностные частицы заполнителя, могут быть усреднены статистически, так что метод должен иметь потенциал для измерения качества приповерхностного отверждения, особенно если он правильно откалиброван с участком полевого бетона, о котором известно, что он хорошо отвержден.

Учет бетонных материалов и пропорций смесей

Четыре свойства бетонных смесей и бетонных материалов, которые влияют на процесс отверждения, рассматриваются в стандартном руководстве: (1) тип цемента, (2) наличие пуццолана или шлака, (3) водоцементное соотношение и (4) скорость затвердевания. увеличение силы. Переменные не независимы. В основном эти переменные влияют на продолжительность отверждения и были рассмотрены в этом разделе настоящего отчета. Присутствие некоторых пуццоланов, особенно микрокремнезема, и водоцементного отношения менее 0.40 требует отверждения с добавлением воды, что обсуждалось в разделе «Выбор методов отверждения». Одной из наиболее важных особенностей конструкции смеси в отношении того, как она влияет на практику отверждения, может быть количество возникающих кровотечений.

Тип цемента. Для мощения используется цемент ASTM C 150 Тип I, Тип II и Тип V. ⁽⁴⁴⁾ Многие цементы соответствуют требованиям типов I и II и называются типами I / II. Эта категория не признана ASTM. Типы II и V обычно упоминаются из-за их сульфатостойкости.Тип III иногда используется для небольших участков, когда требуется быстрое раннее развитие силы. Цемент IV типа практически недоступен и не представляет интереса для мощения. Эквивалентными цементами, определенными в соответствии с ASTM C 1157, являются тип GU (эквивалентный типу I), тип MS (эквивалентный свойству умеренной сульфатостойкости типа II) и тип HS (эквивалентный типу V). ⁽⁵³⁾ По крайней мере, один штат (Флорида) ввел требование теплоты гидратации для цемента типа II, используемого при летнем асфальтировании, в размере 80 калорий на грамм (кал / г) в течение 7 дней.

Как обсуждалось выше, ACI 308 делает существенное различие между цементом Типа I и Типа II в отношении требуемой продолжительности отверждения (7 против 14 дней, соответственно). ⁽³¹⁾ Когда-то существовала значительная основа для этого различия, но показатели прироста прочности в современных цементах типов I и II очень похожи. Цемент типа V обычно набирает прочность несколько медленнее, чем цемент типов I и II, но в рекомендациях по отверждению мало различий.

Пуццоланы. Пуццоланы обычно оказывают на портландцементный бетон два эффекта, связанных с отверждением.Во-первых, время схватывания иногда отстает на несколько часов. В основном это влияет на сроки применения лечебных процедур. Другое свойство состоит в том, что увеличение прочности происходит медленнее, чем у чистого портландцементного бетона. Это особенно остро стоит в случае золы-уноса класса F. Некоторые исследования рекомендуют дополнительное отверждение в течение 3-7 дней для получения желаемых прочностных свойств при использовании этого типа пуццолана в качестве замены портландцемента (см. Приложение B). В некоторых случаях пуццолан просто добавляют к цементирующему составу, что требует корректировки других ингредиентов бетона.Эта практика эффективно приводит к увеличению общего количества вяжущих материалов. Дополнительное отверждение, вероятно, не требуется для достижения целевых значений прочности при использовании этой практики.

Тонкость вяжущих материалов. Очень мелкодисперсные цементы и пуццоланы способствуют снижению растекания и повышенной склонности к растрескиванию при пластической усадке. Типичные значения крупности цемента составляют от 350 до 400 м ² / кг (квадратные метры на килограмм) (ASTM C 204), а для пуццоланов 10–30 процентов удерживаются на сите размером 45 микрометров (мкм). ⁽⁵⁴⁾ Значения намного меньшие, чем указанные, могут значительно усугубить эти проблемы. Портландцементы типа III обычно имеют крупность 500 м ² / кг или более. Дым кремнезема еще примерно на порядок больше. Шлак имеет тенденцию быть немного мельче, чем цемент типов I или II, особенно сорта 120, который может достигать тонкости помола 500 м ² / Мг (квадратные метры на мегаграмм) (ASTM C 204). ⁽⁵⁴⁾

Замедлители. Как и в случае с пуццоланами, чрезмерное замедление времени схватывания может повлиять на склонность к растрескиванию при пластической усадке, увеличивая начальный период отверждения.Это не должно быть проблемой, если потери от испарения регулируются должным образом, но любое замедление увеличивает продолжительность времени, в течение которого это должно происходить.

Соотношение вода-цемент. Бетоны с водоцементным соотношением менее примерно 0,45 имеют тенденцию быть более восприимчивыми к растрескиванию при пластической усадке из-за меньшего количества образующейся сточной воды. С другой стороны, более быстрое увеличение прочности бетонов с низким водоцементным соотношением сокращает время схватывания и общее время затвердевания.

Содержание цемента. Бетоны с высоким содержанием вяжущих материалов, как правило, имеют более низкую скорость вытекания (хотя водоцементное соотношение здесь является основной переменной). Высокое содержание цемента также связано с более высокой окончательной усадкой при высыхании. Усадка при длительном высыхании связана с количеством гидратированного цементного теста в бетоне. Уменьшение содержания цемента, если это совместимо с развитием других свойств, иногда рекомендуется как способ уменьшить окончательную усадку.

Количество пуццолана.Как отмечалось выше, смеси портланд-пуццолан гидратируются медленнее, чем чистый портландцемент, и время схватывания часто увеличивается. Эти эффекты проявляются примерно пропорционально количеству пуццолана. Из-за этих эффектов содержание пуццолана обычно ограничивается примерно 20 процентами по массе от общего количества вяжущих материалов в бетонной дорожке.

Использование метода зрелости в прогнозировании прочности на сжатие винилэфирного полимерного бетона в раннем возрасте.

Страница / Ссылка:

URL страницы: HTML-ссылка: Меры предосторожности при бетонировании в холодную погоду

Воздействие холода может иметь серьезные последствия для Strength Gain , а также для характеристик прочности бетонных материалов при дроблении и долговечности. Чтобы соответствовать минимальным проектным требованиям (достаточная прочность и долговечность) и превосходить их, важно защитить бетон во время процесса смешивания, транспортировки, укладки и отверждения, чтобы избежать низкой прочности и нестандартных свойств прочности .Нормы и правила содержат общие рекомендации по бетонированию в холодную погоду. В этой статье мы рассмотрим рекомендации для Canada и United States .

1- CSA A 23-1

В Канаде, где в холодное время года температуры обычно довольно низкие. следующие критерии установлены CSA A23.1:

1- При температуре воздуха ≤ 5 ° C и

2- Когда есть вероятность , что температура может упасть ниже 5 ° C в течение 24 часов после укладки бетона.

2- ACI 306

Определение холодного бетонирования Американским институтом бетона, ACI 306 , составляет:

1- Период, когда более трех дней подряд средняя дневная температура воздуха опускается ниже 40 ˚F (~ 4,5 ° C) и

2- Температура остается ниже 50 ˚F (10 ° C) в течение более половины любого 24-часового периода .

Почему бетонирование в холодную погоду сложно?

Гидратация цемента - это химическая реакция.Чрезвычайно низкие температуры, а также заморозки могут значительно замедлить реакции, что повлияет на рост прочности. Фактически, отрицательные температуры в течение первых 24 часов (или когда бетон все еще находится в пластичном состоянии) могут снизить прочность более чем на 50% . Минимальная прочность перед воздействием сильного холода на бетон составляет 500 фунтов на квадратный дюйм (3,5 МПа). CSA A 23.1 определил прочность на сжатие 7,0 МПа, чтобы считаться безопасным для воздействия замерзания.

Как защитить бетон в холодную погоду?

Если бетон правильно изготовлен, уложен и защищен в холодную погоду, он приобретет достаточную прочность и долговечность, чтобы удовлетворить предполагаемым требованиям к обслуживанию (веб-сайт ACI). Следующие шаги помогут поставщикам и подрядчикам бетона выполнить требования проекта:

1- Удаление льда и снега

Важно удалить лед или снег с поверхности опалубки и арматуры. Это особенно важно при строительстве плит (с большой открытой площадью).

2- Отопительная вода и / или агрегаты

Важно заказывать бетон с температурой от 10 ° C до 25 ° C. Поставщики бетона могут добиться этого за счет нагрева воды или заполнителя; однако нагревание цемента не считается эффективным.

3- Температура опалубки перекрытий

Укладка теплого бетона на холодную поверхность опалубки может привести к нарушению целостности бетона и снижению прочности. Перед укладкой бетона рекомендуется прогреть опалубку.

Толщина плиты <1,0 м: 10 ° C
Толщина плиты> 1,0 м: 5 ° C

4- Защитный бетон

CSA A23.1 указывает, что защита должна обеспечиваться посредством:

• Шкафы с подогревом
• Покрытия
• Изоляция

Примечание: Тепла, выделяемого в процессе гидратации, должно хватить в большинстве случаев, если используются соответствующие изоляционные покрытия из полиэтиленовых листов. В зависимости от площади и температуры может потребоваться дополнительный источник тепла.Узнать больше

5- Избегайте влажного отверждения

Когда ожидается снижение температуры до точки замерзания, важно избегать влажного отверждения.

6 - Градиент контрольной температуры

Температурный градиент бетонной поверхности и окружающей среды не должен превышать значений, указанных в стандартах, таких как CSA A23.1

Общие проблемы при бетонировании в холодную погоду

Холодная температура (менее 5 ° C) может существенно повлиять на прирост прочности бетона.Это также может повлиять на некоторые аспекты долговечности бетона. В следующем разделе представлен краткий обзор некоторых из этих проблем и того, как инженеры могут проверить прочность и качество бетона:

1- Низкая прочность бетона - низкий разрыв

Прочность - безусловно, самый важный параметр для бетонных материалов и конструкций. Инженеры-конструкторы и подрядчики хотят убедиться, что бетон достиг минимальной указанной прочности, прежде чем приступить к процессу строительства.

Контроль температуры и использование метода зрелости - удобное решение для отслеживания роста прочности бетона. Хотя метод зрелости имеет определенные преимущества, он часто не позволяет точно показать силу на реальных строительных площадках. Определенные задачи:

• Расположение датчиков температуры имеет решающее значение при оценке температуры и прочности. Если датчики расположены слишком неглубоко или слишком глубоко, результаты испытаний могут не отражать прирост прочности бетона.
• Вам необходимо иметь определенные контрольные кривые для каждого микса, используемого в проектах. Бетон, который используется для фундаментов, отличается от того, который используется для колонн и плит. Следовательно, вам потребуется другой сравнительный анализ для конкретного проекта.
• Измерения прочности с использованием концепции зрелости хороши для определения времени открытия опалубки, но вы не можете использовать это значение для структурных целей.
• Зрелость эффективна только для прогнозирования силы в раннем возрасте.По мере выравнивания кривой прироста прочности точность метода будет ограничена, что сделает его менее практичным для оценки прочности на месте.

Комбинированные методы неразрушающего контроля, такие как отбойный молоток и скорость ультразвукового импульса, можно использовать для точной оценки прочности бетона на месте. Этот метод можно использовать в качестве процесса обеспечения качества, когда все образцы бетона уже использованы, а значение прочности остается под вопросом.

2- Низкое качество - высокая проницаемость

Когда развитие микроструктуры бетона останавливается из-за холодной погоды, это может повлиять на его долговечность.Например, на проницаемость бетона могут негативно повлиять низкие температуры.

Инженеры

могут использовать методы неразрушающего контроля, такие как удельное электрическое сопротивление поверхности, для оценки проницаемости бетона.

3- Холодные соединения

Управление холодными соединениями более критично в холодных погодных условиях. Определенные задержки в процессе строительства или использование ускорителей могут повлиять на время схватывания бетона и привести к серьезным проблемам с целостностью на холодных швах или вокруг них.

Различные методы неразрушающего контроля могут использоваться для оценки качества бетона и структурной целостности вокруг области холодного соединения. Скорость ультразвукового импульса можно использовать для оценки качества. Для оценки глубины трещины можно использовать ударное эхо и индивидуальную настройку скорости ультразвукового импульса.

.