Твердение Бетона и его доставка

Твердение бетона – это продолжительный, сложный физико-химический процесс, называемый гидратацией. В его ходе цемент взаимодействует с водой, образуя новые соединения, гидроксилаты калия, наделенные вполне определенными свойствами, главными среди которых являются прочность и твердость.

Постепенно проникая внутрь цементной смеси, вода включает в химическую реакцию все новые порции цементной составляющей, вызывая прогрессирующее застывание раствора. Время, в течение которого бетонная смесь приобретает заданную прочность, называют временем твердения. Обычно на заданную марочную крепость или около 70% проектной прочности при оптимальных условиях бетон выходит через 28 дней после заливки. Весь же процесс настолько долгий, что окончательно крепкими бетонные конструкции становятся через годы.

Для нормального прохождения процесса затвердевания смеси нужны вполне определенные условия:

• оптимальная температура воздуха +20…30 градусов;
• влажность – не ниже 90%.

Учитывая, что процесс гидратации сопровождается выделением тепла, важно не допустить преждевременного обезвоживания и высыхания заложенного изделия. Такие условия обычно обеспечиваются в специальных камерах либо засыпкой конструкций из молодого бетона сырым песком, опилками и другими влажными материалами с низкой теплопроводностью. Кроме того, постоянное увлажнение поверхности заливки позволяет избежать образования усадочных трещин, появлению которых способствует изменение объема бетона при его затвердевании.

Но все же при отрицательных температурах возможно замерзание воды в бетонной смеси, что останавливает процесс гидратации. И хотя после размораживания бетон просыпается, затвердевание продолжается, но прочность и другие важные качества полученного изделия значительно снижаются. Для борьбы с этим явлением применяют разные методы:

• Использование ПМД (противоморозных добавок), которые несколько ускоряют процесс отвердения, но в основном препятствуют замерзанию воды. В качестве ПМД прежде использовали различные соли, которые снижали порог замерзания воды, но вызывали активную коррозию арматуры. Сейчас на заводах ЖБИ используют более перспективные составы, щадящие металлические составляющие продукции.
• Электрообогрев бетона с помощью пластинчатых, полосовых, струнных и других специальных электродов. Метод обеспечивает быстрый прогрев конструкции, а следовательно, и созревание бетона.
• Обогрев с помощью станций прогрева бетона. Управление процессом при применении станций может быть автоматизировано.
• Прогрев с использованием греющих опалубок.
• При небольших морозах:
  • укрыванием конструкции сохраняющими тепло покрывалами – термоматами;
  • обдув конструкции теплым воздухом.

Особенно важно применять обогрев изделия в первые дни после заливки, т.к. они являются наиболее ответственными и критичными для прочности бетона. В целом же критическая прочность – своеобразная грань, по истечении которой за процесс твердения можно не переживать. Для разных марок бетона она различна. Высокие его марки имеют порог критической прочности порядка 25 – 30% проектной, со снижением марки порог критической прочности повышается. При нормальных условиях этот показатель достигается изделием через сутки после его закладки.

Все описанное выше не составляет проблемы для современных заводов ЖБИ и ЖБК, на которых все железобетонные изделия пропариваются в специальных камерах. Такая обработка обеспечивает ускоренное созревание, твердение бетона. Буквально через несколько часов изделие набирает достаточную прочность и готово к использованию.

Сегодня выпускают различные специальные быстротвердеющие бетонные смеси. Для их приготовления применяют как традиционные, проверенные многолетним использованием вещества, так и новые добавки для бетонных растворов. Многие из них не только ускоряют твердение смеси, но и наделены комплексом функций, благодаря которым препятствуют промерзанию, могут быть ускорителями и пластификаторами. Их состав и количество определено экспериментальным путем в специализированных строительных лабораториях.

Ускорить реакцию гидратации может также сухой или мокрый вибродомол, добавленный в обычный портландцемент.

Не менее важным этапом работы с бетонными смесями является вопрос их доставки к месту укладки. Основная проблема заключается в том, что при транспортировке и выгрузке рабочей смеси обычным грузовиком крупные наполнители обычно оседают вниз, жидкие же составляющие стремятся подняться вверх. Происходит расслоение бетона, из-за чего он теряет свои свойства, становится малопригодным к использованию. Для исключения явления расслоения бетон нужно постоянно перемешивать, что возможно только при применении специального подвижного состава.

Так как бетоны отличаются составом, маркой и типом, то для транспортировки каждого из них требуется разная интенсивность перемешивания, а следовательно, и разные бетоносмесители. Поэтому с самого начала на производствах миксеров-бетоносмесителей были приняты некоторые стандарты, включающие в себя требования:

• к приводам барабанов миксера;
• к стыковым зажимам и модулярным фильтрам;
• к геометрии барабанов, включающей в себя достаточный полезный объем, значительный диаметр выхода;
• к возможности применения складывающегося стального желоба и прочее.

Миксеры-бетоновозы на автомобильном ходу оснащены планетарным редуктором, способным обеспечить длительную работу смесителя при транспортировке, системой подогрева, исключающей примерзание бетонной смеси к стенкам барабана в зимних условиях, мощными бетононасосами, способными обеспечить скорость перекачки до 200 кубометров в час, автономным двигателем, обеспечивающим независимую работу установки. Применение особо гладких внутренних поверхностей барабана и выпускной воронки, особое расположение опор барабана обеспечивают простую и быструю очистку миксера. Всё это сказывается на цене на бетон в меньшую сторону.

Некоторые из автомобильных миксеров имеют дополнительную защиту технологического оборудования из пенополиэтилена, что повышает надежность перевозки, сохранность качества бетонных смесей при низких температурах.

Твердение бетона:оптимальные условия схватывания бетона и способы его ускорения

« Назад

16.09.2014 02:17

Цемент смешивается с водой и, в результате физико-химических реакций, происходит твердение бетона. Процесс занимает достаточно продолжительное время, так как вода проникает не во все частички цемента одновременно. Она наполняет их постепенно, поэтому очень важно купить бетон с доставкой своевременно. В жаркую погоду вода испаряется и процесс твердения прекращается, а если в растворе будет не доставать влаги на поверхности конструкции появятся впадины и трещины.

Твердение бетона в воде придает конструкции больше прочности.

Нормальные условия твердения бетона предполагают температуру в окружающей среде близкую к 20ºС и относительную влажность воздуха менее 90%. При таких показателях процесс твердения бетона проходит стремительно: уже на седьмой день существования конструкции она набирает 70% нормативной прочности, а на 28 день полностью отвечает всем проектным показателям.

Температура твердения бетона оказывает решающее влияние на время, которое занимает процесс. Чем прохладнее, тем дольше конструкция будет затвердевать, а если термометр покажет 0ºС процесс практически прекратится.

Время твердения бетона

Таблица, указывает % от 28-суточного показателя, в одно и то же время, но при различных температурах: 

Сутки твердения	Температура, ºС
	-3	0	+5	+10	+20	+30
1	3	5	9	12	23	35
2	6	12	19	25	40	55
3	8	18	27	37	50	65
5	12	28	38	50	65	80
7	15	35	48	58	75	90
14	20	50	62	72	90	100
28	25	65	77	85	100	—

Ускоритель твердения бетона

Время твердения бетона оказывает большое влияние на время проведения работ на строительной площадке. Зачастую процесс приходится ускорять. Это особенно актуально, когда работы проходят в осенне-зимний период, требуется в кратчайшие сроки дать конструкции проектную нагрузку или снять опалубку.

Методы ускорения твердения бетона основаны на применении добавок-ускорителей. Для каждой конкретной бетонной смеси в лабораторных условиях определяется необходимое число добавок. Однако, СНиП III-15—76 приводит перечень ограничений процентного содержания добавок-ускорителей. К тому же, их не следует вводить в бетонные растворы, созданные на основе глиноземистого цемента.

Ускоритель твердения бетона позволяет получить высокие экономические результаты, при создании конструкций на основе бетонной смеси.

СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ЗАКРЕПЛЕННОМ БЕТОНЕ. Заключительный отчет. Отчет № 4 по исследованиям в области защиты от ядерного излучения. (Технический отчет)

СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ЗАВЕРШЕННОМ БЕТОНЕ. Заключительный отчет. Отчет об исследованиях защиты от ядерного излучения № 4. (Технический отчет) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Авторов:

Хильсдорф, Х.

Дата публикации:

1967-01-01

Исследовательская организация:

Унив. Иллинойса в Урбана-Шампейн, Иллинойс (США)

Идентификатор ОСТИ:

4458214

Номер(а) отчета:

ДАСА-1875

Номер АНБ:

НСА-21-018779

Номер контракта с Министерством энергетики:  

ДА-49-146-ХЗ-319

Тип ресурса:

Технический отчет

Отношение ресурсов:

Другая информация: UNCL. Ориг. Дата получения: 31-DEC-67

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

N32900* — Физическая защита; ИЗБЫТОК; БЕТОН; ОПРЕДЕЛЕНИЕ; ЭКРАНИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ; ВОДА

---

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс

Hilsdorf, H. СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ЗАКРЕПЛЕННОМ БЕТОНЕ. Заключительный отчет. Отчет об исследованиях защиты от ядерного излучения № 4. . США: Н. П., 1967. Веб. дои: 10.2172/4458214.

Копировать в буфер обмена

Хильсдорф, д.

СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ЗАКРЕПЛЕННОМ БЕТОНЕ. Заключительный отчет. Отчет об исследованиях защиты от ядерного излучения № 4. . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/4458214

Копировать в буфер обмена

Хильсдорф, Х. 1967. «СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ЗАКРЕПЛЕННОМ БЕТОНЕ. Заключительный отчет. Отчет об исследованиях защиты от ядерного излучения № 4». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/4458214. https://www.osti.gov/servlets/purl/4458214.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_4458214,
title = {СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ЗАКРЕПЛЕННОМ БЕТОНЕ. Заключительный отчет. Отчет об исследованиях защиты от ядерного излучения № 4.},
автор = {Hilsdorf, H},
abstractNote = {},
дои = {10.2172/4458214},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/4458214}, журнал = {},


номер = ,
объем = ,
место = {США},
год = {1967},
месяц = ​​{1}
}

Копировать в буфер обмена

---

Посмотреть технический отчет (4,32 МБ)

https://doi. org/10.2172/4458214

---

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

• Аналогичные записи

Определение водоцементного отношения затвердевшего бетона | Исследовательские группы

Массовое соотношение вода-цемент (вода/цемент) важно, поскольку оно определяет механические свойства и долговечность затвердевшего бетона. При возникновении проблем и/или подозрении на несоблюдение спецификации часто желательно иметь возможность определить соотношение вода/цемент. Существует два существующих метода оценки соотношения вода/цемент: физико-химический метод, описанный в BS1881:124:19. 88, и метод флуоресцентной микроскопии, описанный в Nordisk NT361-1999.

Известно, что физико-химический метод имеет низкую точность, оцениваемую в пределах 0,1 (водо-цементное отношение) или выше1, 2, и, таким образом, имеет небольшое практическое значение. Метод флуоресценции основан на использовании эталонных стандартов для сравнения и калибровки, которые должны быть изготовлены с тем же типом цемента и заполнителя, содержанием воздуха и степенью гидратации, а также с водоцементным отношением, что и исследуемый бетон1, 2. Целью данного исследования является разработка нового метода, основанного на микроскопии, для оценки исходного соотношения вода/цемент, который преодолевает недостатки существующих методов.

Метод Рис. 1: Схематическое изображение объемных пропорций основных фаз в бетоне.

 

Учитывая, что объемные доли заполнителей и воздушных пустот неизменны во времени, а общая усадка мала и пренебрежимо мала, можно записать уравнение из рис. 1: W  =  V _AH  +  V _HP  +  V _CP

V _AH , V _HP и V _CP могут быть измерены с помощью электронной микроскопии обратного рассеяния (рис. 2), а результаты затем использованы для расчета содержания цемента и воды, водоцементного отношения и степени гидратации:

Где ρ _C  – удельный вес цемента, а δ _V  – объемный прирост твердых веществ при гидратации, который примерно равен двум. Значение dV также можно рассчитать по составу цемента ³ .

Рис. 2: Изображение BSE и сегментированное изображение для измерения объемных долей непрореагировавшего цемента, капиллярных пор и продуктов гидратации.

 

Результаты

Мы протестировали метод на широком диапазоне бетонов, растворов и паст ^{4, 5, 6} . Переменные смеси включают соотношение В/Ц (0,25-0,70), содержание цемента (300-1750 кг/м ³ ), содержание заполнителя (40-70% об. ) и возраст отверждения (3-90 дней).

На рис. 3а показано изменение расчетного соотношения в/ц для каждого изображения для смесей с соотношением в/ц 0,4. Видно, что разброс локального водоцементного отношения выше в бетонах по сравнению с пастами. Это связано с эффектом водоотделения и наличием заполнителей, что увеличивает неоднородность микроструктуры бетона. Однако результаты имеют тенденцию сходиться, когда репрезентативное количество изображений анализируется и усредняется (рис. 3b).

Рис. 3: а) гистограмма частот, показывающая изменение местного соотношения вода/цемент, и б) кумулятивный средний результат.

 

На рис. 4 сравниваются оценочные значения с фактическими значениями для всех выборок. Столбики погрешностей указывают на 95% доверительный интервал. Результаты показывают хорошее соответствие между измеренными и фактическими значениями. Процентные ошибки оценки содержания цемента, содержания воды, водоцементного отношения и степени гидратации варьировались от -3,2 до 10,2%, от -2,3 до 5,8%, от -8,6 до 8,4% и от -11,3 до +7,2% соответственно. На ошибки, по-видимому, не влияет ни пропорция смеси, ни возраст отверждения.

Рис. 4: Сравнение расчетных и фактических значений.

 

Выводы

Представлен новый метод определения содержания цемента, воды, водоцементного отношения и степени гидратации затвердевшего портландцементного бетона с неизвестной пропорцией смеси. Метод основан на измерении объемных долей непрореагировавшего цемента, продуктов гидратации и капиллярных пор в бетоне с помощью электронной микроскопии обратного рассеяния.

Метод имеет то преимущество, что он объективен, воспроизводим и не требует сравнения с референтными стандартами или калибровочными кривыми. Этот метод был испытан на пастах, строительных растворах и бетонах с широким диапазоном пропорций смеси и возраста с обнадеживающими результатами. Погрешность определения соотношения свободной воды и цемента оказалась менее 0,025 для паст и менее 0,05 для строительных растворов и бетонов.

Ссылки:

1. A.M. Невилл (2003), Насколько точно мы можем определить водоцементное отношение затвердевшего бетона, Матем. Стр., 36, 311-318.
2. Д.А. Сент-Джон, А.В. Пул, И. Симс (1998), Бетонная петрография, John Wiley & Sons, 474 стр.
3. Т.К. Пауэрс, Т.Л. Браунъярд (1946-47), Исследования физических свойств затвердевшего портландцементного теста, J. ​​Am. Конкр. Ин-т, 43 (9 частей), 101-132, 249-336, 469-504, 549-602, 669-712, 845-880, 933-992.
4. Х.С. Вонг, Н.Р. Buenfeld (2009), Определение водоцементного отношения, содержания цемента, содержания воды и степени гидратации затвердевшего цементного теста: разработка и проверка метода на образцах теста, Cem. Конкр. Рез., 39, 957-965.
5. Х.С. Вонг, К.Р. Материя, Н.Р. Buenfeld (2009), Оценка соотношения вода/цемент (в/ц) в затвердевшем растворе и бетоне с использованием электронной микроскопии обратного рассеяния, 12-й Евросеминар по микроскопии в применении к строительным материалам, Дортмунд, 96-97.
6. Х.С. Вонг, К. Маттер, Н.Р. Buenfeld (2013), Оценка исходного содержания цемента и водоцементного отношения (в/ц) бетона и раствора на портландцементе с использованием электронной микроскопии обратного рассеяния, Mag.