Набор прочности бетона в зависимости от температуры

Нормальной температурой среды для твердения бетона считается 15 — 20°. При пониженной температуре твердения прочность бетона нарастает медленнее, чем при нормальной. При температуре бетона ниже нуля твердение практически прекращается, если только в бетон не добавлены соли, снижающие точку замерзания воды.

Прочность бетона, твердеющего при различных температурах

Бетон, начавший твердеть, а затем замерзший, после оттаивания продолжает твердеть в теплой среде причем, если он не был поврежден замерзающей водой в самом начале твердения, прочность его нарастает значительно.

При повышенных температурах бетон твердеет быстрее, чем при нормальной, особенно в условиях влажной среды. Так как при высоких температурах бетон трудно предохранить от быстрого высыхания, то нагревать его выше 85° нельзя. Исключение составляет лишь обработка насыщенным паром под давлением в автоклавах на заводах, изготовляющих бетонные изделия .
Прочность бетона, твердеющего при различных температурах в течение любого срока, может быть приблизительно определена по проектной прочности бетона R28, твердеющего 28 дней при нормальной температуре, умножением на коэффициенты, полученные опытным путем С. А. Мироновым и приведенные в табл. 1.

Относительная прочность бетона в разные сроки твердения при различных средних температурах (портландцемент средней марки)

Время набора прочности бетона от температуры

Основные требования к бетону при зимних работах и способы производства работ

Бетон, укладываемый зимой, должен зимой же затвердеть и приобрести прочность, достаточную для распалубки, частичной загрузки или даже для полной загрузки сооружения.

При любых бетонных работах бетон следует предохранить от замерзания до приобретения им 50% проектной прочности

Даже при применении быстротвердеющих цементов (глиноземистого, высокопрочного портландцемента) срок твердения бетона в теплой среде должен быть не меньше 2 — 3 суток, а при обычных цементах — 5 — 7 суток.

Опыты показывают, что замерзание бетона в раннем возрасте влечет за собой значительное понижение его прочности после оттаивания. Это объясняется тем, что свежий бетон насыщен водой, которая при замерзании расширяется и разрывает связь между поверхностью заполнителей; и малозатвердевшим цементным камнем. Прочность бетона, тем ближе к нормальной, чем позже бетон был заморожен. Кроме того, из-за раннего замораживания значительно уменьшается сцепление бетона со стальной арматурой в железобетоне.

Для затвердевания бетона зимой необходимо обеспечить его твердение в теплой и влажной среде в течение срока, устанавливаемого в зависимости от заданной прочности. Этой цели достигают двумя способами:

1. использованием внутреннего тепла бетона;
2. дополнительной подачей бетону тепла извне, если внутреннего тепла недостаточно.

При первом способе необходимо применять высокопрочные и быстротвердеющие цементы, прежде всего портландцемент высоких марок и глиноземистый цемент. Кроме того, рекомендуется использовать ускоритель твердения цемента — хлористый кальций, уменьшать количество воды в бетонной смеси и уплотнять ее высокочастотными вибраторами. Все это дает возможность ускорить сроки твердения бетона при бетонировании сооружений и добиться того, чтобы бетон приобрел достаточную прочность в течение 3—5 дней вместо обычных 28.

Внутренний запас тепла в бетоне создают, подогревая материалы, составляющие бетонную смесь; кроме того, тепло выделяется при химической реакции, происходящей между цементом и водой (экзотермия цемента).
В зависимости от массивности конструкций и температуры наружного воздуха подогревают либо только воду для бетона, либо воду и заполнители (песок, гравий и щебень). Воду можно подогревать до 90°, заполнители — до 40°, цемент не подогревают. Требуется, чтобы бетонная смесь при выходе из бетономешалки имела температуру не выше 30°, так как при более высокой температуре она быстро густеет.

Загустевание, т. е. потеря подвижности бетонной смеси, затрудняет укладку, добавлять же воду нельзя, так как это понижает прочность бетона. Минимальная температура бетонной смеси при укладке в массивы должна быть не ниже +5°, а при укладке в тонкие конструкции — не ниже + 20°.

В процессе твердения бетона цемент выделяет значительное количество тепла, зависящее от состава и тонкости помола цемента, температуры бетона и срока твердения. Это тепло выделяется главным образом в первые 3—5 дней твердения. Чтобы сохранить тепло в бетоне на определенный срок, необходимо покрыть опалубку и все открытые части бетона хорошей изоляцией (соломит, шевелин, опилки, шлак и т. п.), толщина которой определяется теплотехническим расчетом.

Описанный выше способ зимнего бетонирования часто называют способом «термоса», так как подогретая бетонная смесь твердеет в условиях теплоизоляции. Применение Данного способа допустимо и рационально, если тепло сохраняется в бетоне по крайней мере 5—7 суток, необходимых для его первоначального твердения. Это возможно только при массивных или тщательно изолированных средних по толщине конструкциях.

У этих конструкций отношение охлаждающейся поверхности бетона к его объему (так называемый модуль поверхности F /V) должно быть не более 6.
Все конструкции более тонкие или со слабой теплоизоляцией, а также возводимые при очень сильных морозах, должны бетонироваться с подачей тепла извне. Существуют три разновидности этого способа, описанные ниже.

Способы обогрева бетона

Обогрев бетона паром

Обогрев бетона паром, пропускаемым между двойной опалубкой, окружающей бетон, или по трубкам, находящимся внутри бетона, или по каналам, вырезанным с внутренней стороны опалубки. Последний способ пропаривания (так называемая капиллярная опалубка) предложен А. А. Вацуро. Обычная температура пара 50—80°. При этом бетон твердеет быстро, достигая в течение двух суток такой прочности, которую он приобретает на 7-й день при нормальном твердении.

Электропрогрев бетона

Электропрогрев бетона, который осуществляют, пропуская через бетон электрический переменный ток. Для этой цели стальные пластинки-электроды, соединенные с электрическими проводами, укладывают сверху или с боковых сторон конструкции на бетон в начале его схватывания. При другом способе в бетон закладывают продольные и струнные электроды или вбивают короткие стальные стержни для присоединения проводов. После затвердевания бетона эти стержни срезают.

Пластинчатые электроды применяют главным образом для подогрева плит и стен, «струнные» электроды и поперечные короткие стержни — для балок и колонн.

В начале прогрева подают обычно ток низкого напряжения—50—60 в, получаемый путем трансформирования обычного тока в 220 в. Сырой бетон при пропускании тока разогревается и затвердевает. По мере затвердевания бетона его электрическое сопротивление возрастает, и напряжение приходится повышать. Нагревать бетон следует медленно во избежание высушивания и появления в нем трещин (повышать   температуру нужно не более чем на 5° в час) и доводить температуру бетона до 60.° При этих условиях бетон в течение 36—48 час. твердения приобретает прочность не меньшую, чем за 7 дней нормального твердения.

При бетонировании массивных сооружений зимой целесообразно применять электропрогрев только поверхностного слоя бетона и углов сооружения, чтобы предохранить их от преждевременного замерзания (так называемый периферийный электропрогрев).

Применяется еще один способ электропрогрева бетона, который заключается в использовании так называемой «термоактивной опалубки». Это — двойная деревянная  опалубка, в которую засыпают опилки, смоченные раствором соли. В опилки через опалубку вставляют стержневые электроды и разогревают опилки и опалубку. При этом способе электроды в бетоне не остаются, и бетон равномерно нагревается, но требуется тщательный противопожарный надзор.

Обогрев воздуха, окружающего бетон.

Для этого устраивают фанерный или брезентовый тепляк, в котором устанавливают временные печи, жаровни (при этом нужно строго соблюдать противопожарные правила), воздушное отопление (калориферы) или электрические отражательные печи. В тепляке ставят сосуды с водой, чтобы создать влажную среду для тверlения, или поливают бетон. Этот способ дороже предыдущих и применяется иногда при малых объемах бетонирования, при очень низких температурах, а также при отделочных работах

Набор прочности бетона: особенности и стадии

На чтение 6 мин Просмотров 1.3к.

Возведение любых видов построек не обходится от заливки бетона, главный плюс которого – высокая прочность на сжатие. Но производить нагрузку на конкретную часть нельзя, для начала нужно дождаться завершения набора прочности бетона.

На этот процесс оказывает влияние множество факторов, среди которых не только условия внешней среды, но и характеристики самого бетона.

Чтобы данный материал достигнул максимального значения своей прочности, необходимо около 28 суток. Для обеспечения большей долговечности сооружения, нужно представлять, как происходит данный процесс и сколько времени он требует для завершения.

ОН представляет собой два этапа. В первом бетон схватывается, а во втором он окончательно затвердевает и набирается прочности.

От чего зависит набор прочности бетона?

Температура

Низкая температура на улице способствует более медленному процессу затвердевания, а в том случае, когда она достигнет отрицательного порога, весь процесс набора прочности полностью останавливается. Это происходит за счет замерзания воды, обеспечивающей гидратацию смеси.

При дальнейшем повышении температуры воздуха, набор прочности продолжается. А если температура снова упала, то может заново остановиться.

Часто, состав бетона включает в себя некоторые модификаторы, обеспечивающие меньшее время затвердевания и меньший порог температуры, при которой набор прочности будет останавливаться. На рынке присутствуют составы, которые способны набрать необходимую прочность менее чем за 15 дней

Теплое время года позволяет ускорить процесс затвердевания бетонного состава. При температуре, не менее чем 40 градусов, данный процесс будет окончен за одну неделю. Поэтому, производить заливку на дачном земельном участке необходимо в жаркую погоду. Это позволит сократить стройки возведения конструкции.

В зимнее время потребуется подогреть бетон, что сделать самостоятельно немного проблемно: необходимо иметь специализированное оборудование и знать данную технологию данной работы.

Важно знать, что нагревать раствор свыше 90 градусов недопустимо!

Чтобы лучше понять влияние температуры на затвердевание состава, необходимо просмотреть данный график. Он отражает, как бетон марки M400 набирает прочность при различных температурах и сколько времени понадобится для определённого процента набранной прочности. Каждая линия обозначает определенную температуру. Первая из них равна 5 градусам, а последняя 50 градусам.

Это позволит определить срок распалубки конструкции из бетона. Как только прочность достигнет половины своего марочного значения, разрешается снимать опалубку.

Важно обратить внимание на то, что при температуре менее 10 градусов, необходимая прочность бетона не достигнет своего предела даже через 14 дней. В таком случае потребуется произвести подогрев бетонного раствора.

Время

Для того, чтобы определить нормативный-безопасный срок начала работ по конструкции, строители часто использую следующую таблицу. По ней, исходя из марки бетона и его среднесуточной температуры можно узнать о набираемой прочности через определенное количество дней:

Если нормативно-безопасный срок, после которого разрешается выполнять дальнейшие работы равен 50%, то безопасный срок считается за 75-80%.

Исходя из времени выдержки бетонной смеси, нужное значение находится по данной формуле:

Прочность бетона на N-е сутки = марочная прочность × (lg (n) / lg (28) )

(n – не может равняться менее чем 3 суткам)

Цемент

Сразу после заливки, бетонная смесь способна самостоятельно затвердевать из-за самостоятельного выделения тепла, но при замерзании в нем воды, данный процесс полностью приостанавливается. Поэтому, при работе с цементом в зимнее и осенне-весеннее время, необходимо приобретать смеси с противоморозными элементами в составе.

Глиноземистые составы способны после заливки выделять более чем в 7 раз больше тепла, чем классические растворы. Из-за этого, такой состав способен выдерживать более низкие температуры, набирая при этом прочность.

Также, на скорость данного процесса влияет и марка бетона. С уменьшением марки, падает его максимальная прочность.

Влажность

Низкий уровень влажности отрицательно влияет на процесс набора прочности бетона, а при полном ее отсутствии, данный процесс останавливается полностью.

При максимальном уровне влажности и температуры (от 70 до 90 градусов) скорость набора прочности повышается в большей мере.

Нагревание состава при заниженной влажности приводит к высыханию цементной заливки и большему времени набора прочности. Чтобы не доводить раствор до такой ситуации, стоит периодически проводить его увлажнение, тогда, при жаркой погоде прочность наберется за минимально возможное время.

Как быстро он происходит?

После произведения заливки фундамента цементным раствором, нужно подождать определенное количество времени, чтобы данная смесь остыла. Лишь после набора необходимого процента прочности позволяется продолжать дальнейшие этапы строительства здания.

Данный химический процесс набора прочности завершается в период от 1 до 28 дней. Такой большой разброс обуславливается наличием большого количества внешних факторов, таких как влажность или температура воздуха.

Также, данное время зависит от ряда факторов, связанных с самим составом цементного раствора и его марки, а также от толщины заливаемого слоя.

Стадии

Стадия схватывания

Схватывание раствора происходит в первые 24 часа с момента ее возделывания. Данное время на прямую зависит от температуры внешней среды.

При комнатной температуре  (20 градусов) данный процесс занимает менее одного часа: схватывание начинается после попрошествии 2 часов со времени приготовления смеси, а завершение данного процесса оканчивается через 3 часа.

При более низкой температуре, время начала стадии схватывания немного отодвигается , а длительность процесса несоизмеримо увеличивается.

Так, к примеру, при уличной температуре в 0 градусов, схватывание начинается лишь после прошествия 6-10 часов после приготовления раствора, а завершится только после 15 или 20 часов. При высоких температурах, длительность данного процесса достигает минимума и может составить лишь 15-20 минут.

Во время своего схватывания, смесь из цемента остается вязкой и на нее возможно внешнее воздействие. Из-за тиксотропии, при которой вязкость при воздействии на раствор уменьшается, не схватившийся до конца бетон во время перемешивании не переходит в стадию затвердевания.

Данное свойство используют при транспортировке бетонной смеси при помощи бетоносмесителей. В них происходит постоянное перемешивание с помощью миксера, что позволяет сохранить свойства бетонной смеси. При таком воздействии, бетоновозка способна сохранить цементную смесь в незатвердевшем состоянии еще долгое время.

Но, при долгом внешнем воздействии, смесь «сваривается» и теряет некоторые свои качества. Особенно быстро процесс «сварки» происходит гораздо быстрее в теплое время года.

Стадия твердения

Данный процесс начинается сразу после полного схватывания бетона. Твердение и набор прочности будет продолжаться еще в течение нескольких лет, но при этом, марку бетону можно определить уже по прошествии 4 недель.

Контроль за набором прочности бетона

Набор прочности бетона можно определить, зная значения некоторых условий, а именно температуру и наличие в составе специальных добавок, влияющих на все процессы.

Узнав данные параметры, можно определить точный процент прочности бетона при помощи двух таблиц, которые уже были расположены выше:

Руководствуюсь всеми вышеприведенными советами, можно определить наиболее подходящий момент времени, когда можно будет производить дальнейшие работы по конструкции и обеспечить большее время эксплуатации сооружения.

Время набора прочности бетона от температуры. Набор прочности бетона

[REQ_ERR: SSL] [KTrafficClient] Something is wrong. Enable debug mode to see the reason.

Вами обязательно должен быть изучен процесс набора прочности бетона в зависимости от температуры. Важно знать и об уменьшении вязкости. На первой стадии смесь будет сохранять подвижность.

В течение этого времени на материал может быть оказано механическое воздействие, а конструкции при этом все еще можно придать нужную форму. Продлить стадию схватывания можно тиксотропией, которая будет способствовать снижению вязкости при оказании механического воздействия.

От чего зависит и как быстро происходит набор прочности бетона

Отличным примером может стать раствор, перемешиваемый в бетономешалке. В течение этого периода раствор дольше будет оставаться на первой стадии. Но необходимо учитывать, что многие процессы вызывают необратимые изменения в растворе, что может негативно отразиться на качестве затвердевшего бетона.

Набор прочности бетона, график по времени которого описан в статье, начинается после схватывания. Этот процесс все еще не закончится и через несколько лет. Но уже через 4 недели можно определить марку бетона. Прочность материала будет набираться с разной скоростью. Максимально интенсивно этот процесс будет протекать в первые 7 дней. Через 3 года показатель может повыситься в 2 раза.

Основная характеристика бетона , которая определила его широкое распространение — это высокая прочность. Материал набирает любую прочность в реальных условиях, так как есть много причин, которые способствуют недобору величины, соответствующей бетону определенной марки. Знание этих причин и их особенностей способствует формированию бетонных фундаментов, конструкций с максимальными эксплуатационными показателями. Физико-химические реакции гидратации создают новые монолитные соединения, которые придают материалу свойства искусственного камня.

Набор прочности бетона, особенности, график которого описаны в статье, зависит от температуры. Чем холоднее, тем медленнее будет повышаться прочность. При отрицательных температурах процесс и вовсе останавливается, так как вода замерзает, а ведь она обеспечивает гидратацию цемента. С повышением температуры набор продолжится.

Но при снижении этот процесс снова остановится. Если в составе присутствуют модификаторы, время твердения уменьшается, тогда как температура, при которой процесс останавливается, снижается. В продаже можно найти быстродействующие составы, которые имеют способность придавать бетону марочную прочность через 2 недели.

Поэтому заливка бетона должна осуществляться в жаркую погоду. Зимой для обеспечения нормальных условий потребуется подогрев материала, а своими силами осуществить такие работы будет проблематично, ведь потребуется специальное оборудование. График набора прочности бетона, условия затвердевания вами обязательно должны быть изучены перед началом работ. Таким образом, согласно графику, вы сможете определить, через какое количество времени может быть осуществлена распалубка монолитных конструкций.

При таких условиях необходимо задуматься о подогреве раствора. Нормативно безопасный срок устанавливается на процентной прочности.

Женщина похудела, чтобы друзья мужа не травили его за выбор толстой супруги. Девушка пришла в гости к парню. Его мать наорала на нее, узнав причину ее грусти. Меня научили готовить особенный пирог-гармошку из лаваша сама бы не догадалась. Брат решил вступиться за девушку.

На следующий день он был уволен с работы. Кушать и развиваться: как улучшить мозг при помощи еды — 10 простых советов.

Твердение бетона

Воры украли у старика сумку, но внутри были не деньги, а нечто пугающее. Раньше долго ворочалась: 5 продуктов, которые помогают мне легче засыпать. Узнать, насколько удачливым является человек, можно по родинках на теле. Итальянская журналистка рассказала, за какие привычки она полюбила Россию. Когда лоток в стиральной машинке снова забивается, я беру уксус, соду и чищу его.

От чего зависит набор прочности бетона?

Пустые места и еще 6 поводов сразу же уйти из ресторана: рассказ официанта. Чем отличается хищник от травоядного: этот и другие факты, которые удивят всех. Главная Домашний уют Строительство. Набор прочности по графику. Петр Васильев 1 апреля, Комментарии 0. Новые Обсуждаемые Популярные. Я хочу получать. Новые комментарии в личный кабинет. Ответы на мои комментарии.

Читают онлайн — Следят за новыми комментариями — 8. Отмена Ответить. Механизм тиксотропии, связанный с уменьшением вязкости субстанции в условиях механического воздействия на нее, то есть периодического смешивания бетона, который схватился не полностью, твердение и процесс высыхания бетона не начинаются. Данное свойство учитывают в процессе доставки раствора на бетоносмесителе, поскольку состав при этом должен перемешиваться в миксере, что позволяет сохранять все его важные свойства.

Вращение миксера машины препятствует высыханию цементного раствора, не позволяя твердеть смеси достаточно долго. Данный процесс особенно быстро может происходить летом. Относительная прочность бетона в разные сроки твердения при различных температурах.

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.

Пар высокого давления позволяет пропаривать смесь автоклавным способом, что осуществляется только при создании соответствующих условий. Набор прочности бетона — это непостоянная величина.

Как быстро он происходит?

Далее он продолжается, но очень медленно. С момента, когда была произведена заливка раствора, затвердевание бетона является максимальным. При правильном течении процесса гидратации должны соблюдаться определенные условия. При нарушении данных условий может произойти изменение времени застывания состава. Переход воды при отрицательных температурах в твердое состояние вызывает в результате промерзания бетона давление кристаллов льда на массу частиц цемента, что может снижать качество состава.

Смесь начинает затвердевать и при низком уровне влажности. Это вызвано прекращением поступления влаги, что требуется для гидратации цемента. Если для конструкции характерны идеальные условия, то гидратация возобновляется. После этого ее набор замедляется. На практике по истечении 28 дней завершение набора прочности не происходит, поскольку длительность данного процесса может составлять несколько лет.

Никто не может дать однозначного ответа на вопрос о длительности процессов твердения смеси. Все зависит от той нагрузки, которая запланирована для той или иной конструкции.

Прочность бетона

Например, если планируется строительство забора из металлического сайдинга либо досок, то для его возведения будет достаточно устройства бетонного ленточного фундамента. Если требуется начать строительство дома на бетонном фундаменте, то без помощи специалиста высокой квалификации здесь не обойтись. Оценка класса бетона производится спустя 28 суток.

Осуществление процесса испытаний возможно с использованием образцов, имеющих стандартную кубическую форму. Сторона куба при этом может составлять 15 см. Хранить смесь в виде испытуемых образцов можно в камере нормального хранения в нормальных условиях. Если уровень температуры твердения отклоняется от нормального в наибольшую сторону, то созревание бетона будет осуществляться в условиях повышенной температуры. Если происходит ее отклонение к наименьшей стороне, то твердение бетона может предполагать сниженную температуру.

Среди многих факторов, оказывающих влияние на набор прочности бетонного раствора, в большей степени можно отметить следующие:. В подавляющем большинстве случаев, связанных с осуществлением работ с использованием раствора бетона, влияние атмосферных условий может быть слишком далеким от идеальных, поэтому необходимо принятие дополнительных мер.

Когда заливка раствора осуществляется в холодный период, то отрицательные температуры требуют обеспечения прогрева смеси. С этой целью можно применять ряд различных способов.

Среди них можно выделить процесс прогрева бетона с применением электрических проводов. При этом заливку раствора делают, используя теплую опалубку.

Для предотвращения процесса кристаллизации воды зимой в бетон производится ввод соответствующих антиморозных присадок. В зимних условиях иногда может быть использован способ, который предполагает гидратацию цемента. С этой целью в бетон добавляют противоморозные вещества в небольших количествах. Данные условия связаны с быстрым замерзанием воды и прекращением процесса гидратации, возобновление которого происходит только в весенний период.

Применение данного метода способно приводить к процессу снижения качества бетонной конструкции. Другое экстремальное условие связано с повышенным уровнем температуры окружающего воздуха.

Время набора прочности бетона в зависимости от температуры

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.

Набор прочности бетона – этапы схватывания раствора и твердения

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. 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. 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.

Набор марочной прочности бетона в зависимости от температуры

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.

Влияние марки цемента и влажности на скорость гидратации

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. М15-М150 – 50%.
2. М200-М300 – 40%.
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.

сроки затвердевания раствора в зависимости от температуры

Одним из основных качеств бетона считается прочность. Так как этот материал сильнее всего сопротивляется сжатию, конструкции проектируют с таким условием, чтобы он снимал эту нагрузку. Гораздо реже учитывают его сопротивление растяжению. Все строительные работы проводятся при обязательном соблюдении специалистами графика набора прочности бетона. Если потребуется, они вносят коррективы в этот процесс.

Этапы твердения раствора

Уже довольно давно при строительстве любых объектов стали применять этот материал. Причем его применяют на любых стадиях этого процесса начиная с фундамента и заканчивая плитами перекрытия. Удобен этот материал тем, что способен в жидком состоянии принимать форму опалубки и, по мере его застывания, получается требуемая конструкция.

При этом необходимо знать промежуток времени, за сколько бетон набирает прочность. Обычно полная готовность бетона достигается через 28 суток. Обязательно все работы проводят согласно требованиям строительных норм и правил (СНиП). В этом документе полностью описано как работать с этим материалом в любое время года, чтобы объекты прослужили затем в течение 50—100 лет.

Причем при современном строительстве постоянно появляются новые технологии и конструктивные решения, позволяющие продлить этот срок. Но до сих пор процессу набора прочности уделяют большое внимание и следят за проведением каждого этапа, в которые входят:

1. Застывание — начинается с первых минут, после залития бетонной смеси, которое производят с помощью автобетоносмесителя. В начальный период прямую зависимость имеет время набора прочности бетона от температуры. Чем температура выше, тем быстрее схватывается раствор. Например, при 20° C этот процесс протекает в течение часа, летом на открытом солнце — от 15 до 30 минут, а при 0° C — до 20 часов.
2. Твердение — важный этап, при котором материал набирает до 70% расчетного значения прочности. Длительность этого процесса зависит от марки материала и протекает от 7 до 14 дней.

Во время заливки раствора одновременно берутся и контрольные пробы, которые затем проверяют специалисты и сравнивают с нормативами, через определенное время, по таблице твердения бетона.

Факторы, влияющие на прочность

Практически все работы с раствором проводятся на открытом воздухе как летом, так и зимой. Погодные условия и температура воздуха оказывает непосредственное влияние на время застывания бетона. Таким образом, на набор прочности влияют следующие факторы:

• температура;
• влажность;
• класс материала;
• время.

Чем ниже температура на улице, тем медленнее и дольше будет происходить процесс затвердения. Зимой, в естественных условиях, эта процедура полностью останавливается, так как вода не испаряется, а замерзает. При повышении температуры застывание раствора опять продолжится. Чтобы это лучше понять, стоит обратиться к графику твердения бетона В25 или В30.

График представляет собой кривые линии, показывающие, как долго и при какой температуре достигается определенная прочность бетона. Если летом твердение бетона протекает естественным образом, то зимой необходимо принимать меры для его застывания. Для этого в бетонную смесь добавляют специальные противоморозные вещества, которые способствуют сохранению свойств приготовленного раствора.

При этом они не дают воде быстро замерзать и позволяют качественно провести заливку бетонной смеси. При более низких температурах сразу после заливки раствора обеспечивают его прогрев. Обычно для этого используют электрический ток или тепловые обогреватели. В первом случае с помощью проводов по контурам производят подключение непосредственно арматуры в опалубке или через электроды, погруженные в раствор.

Причем контуры не должны касаться друг друга, иначе будет короткое замыкание. Все подключение ведется через специальный масляный трансформатор для прогрева бетона. Во втором случае место бетонирования накрывают шатром и подключают несколько воздушных обогревателей. Большую роль играет повышенная влажность воздуха. Если ее показатели достигают 70—90%, то прочность раствора значительно увеличивается.

Методы ускорения застывания бетона

Очень часто в процессе строительства необходимо ускорить процесс набора прочности бетона. Так, при заливке монолитных конструкций и ограничении сроков строительных работ применяют смеси на основе сернокислых, углекислых и аммонийных солей, хлоридов и нитратов кальция.

Применение этих добавок позволяет сократить длительность застывания бетона в 2 раза. Стоит заметить, что такие работы проводят в летний период и антиморозные добавки здесь не подойдут. В сильно жаркую и сухую погоду проводят увлажнение залитого раствора, так как очень быстро испаряется вода и происходит нарушение графика набора прочности материала.

Для этого верхнюю часть раствора накрывают материалом или посыпают опилками и периодически смачивают их по мере испарения воды. На асфальтобетонных заводах для ускорения застывания раствора применяют способ пропаривания. Процедуру эту проводят на открытом воздухе или в специальных закрытых камерах, где за 6—16 часов изделия из бетона набирают 60—70% прочности.

Набор прочности бетона: особенности ускорителей, по СНиП

Наиважнейшим свойством для бетонов, характеризующим его марку, является прочность изделия, которая проверяется в лабораторных условиях. Образец, достигший возраста 28 суток (срок, за который осуществляется набор прочности бетона в зависимости от температуры,может изменяться), подвергается нагрузке на сжатие до первых признаков разрушения. По результатам испытаний назначается марка бетона в условиях сжатия в диапазоне от М50 до М800.

Не все задумываются о том, а будет ли изделие обладать необходимой прочностью, слепо доверяя наемным рабочим или инструкции рабочего процесса, которую подсказал сосед

Проектирование объектов строительства

При проектировании строительства с применением бетонных смесей утверждается определенный класс материала для каждой отдельно взятой конструкции.

Использование той или иной марки зависит от области применения, но можно смело утверждать, что самыми ходовыми в градостроительстве считаются марки в диапазоне 100-500.

Обычно именно кубик является результатом лабораторных исследований

• Проектируя сооружения, где недопустимо образование трещин в опорных элементах (плотин, резервуарах запаса воды и т.п.) следует учитывать прочность затвердевшего раствора на растяжение.
• Проектирование дорожных покрытий и взлетных линий аэродромов большое значение имеет показатель прочности на растяжение при изгибе.

Все эти составляющие показателя прочности бетонов отражаются в маркировке материала.

Для понимания приведем соотношение показателей марочности и классности бетона с показателями прочности смеси классов:

• В 3,5 – средний показатель прочности 46 кгс/см2(ниже будут указаны только числовые значения)- марка 50.
• В 5 — 65 — М 75.
• В 7,5 – 98 — М 100.
• В 10 и В 12,5 — 131 и 164 — М 150.
• В 15 – 196 — М 200.
• В 20 — 262 — М 250.
• В 25 – 327 — М 300.
• В 30 — 393 — М 450.
• В 35 и В 40 — 458 и 524 — М 550.
• В 45 и В 50 – 589 и 655- М 600.
• В 55 – 720 — М 700.
• В 60 – 786 — М 800.

Перевести значение марки смеси в класс можно по формуле — В=(М*0,787)/10. Если вы собираетесь своими руками что-либо возводить, то есть является частным застройщиком, то оптимально использовать марки 250 – 550.

Наличие множества трещин и пузырьков говорит о низком качестве изделия

К сведению!
Класс бетона отражает гарантированную прочность в Мпа.
Изменять класс бетона на этапе строительства в разрез с проектом возможно только по согласованию с проектной организацией и утверждения в отделе архитектурного надзора.
К этому прибегают в исключительных случаях.

Что влияет на прочность бетона

На данный показатель готового изделия влияют многие факторы:

Качественный и правильный армокаркас (на фото) – еще один показатель, от которого напрямую зависит прочность бетонного изделия

• Активность и содержание цемента в смеси.
• Водоцементное отношение.
• Выбор минеральных заполнителей.
• Степень однородности (зависит от качества перемешивания).
• Последующее уплотнение.
• Время, прошедшее после заливки.
• Условия отвердевания бетона.

Для сокращения сроков твердения бетонных изделий используют ускорители набора прочности бетона. Их применяют по технологической необходимости и всегда при производстве работ в зимнее время. С введением в состав смеси специальных добавок, конечно же, повышается отпускная стоимость бетона.

Важно!
Добавки актуальны только для крупных строительных компаний, занимающихся возведением многоквартирных жилых домов, частным застройщикам особой пользы они не принесут.

Достижение бетоном марочной прочности

Показания степени готовности смеси в зависимости от временных интервалов отражает график набора прочности бетона СНиП. В нормативе оговариваются средние сроки твердения и время набора прочности бетона.

При нормальных условиях смесь созревает в течение 28 суток, причем:

По горизонтали указано время (сутки), по вертикали прочность (проценты)

• Первый этап интенсивного твердения – первые пять дней.
• По истечении семи дней после завершения заливки достигается 70% проектной прочности изделия.
• Окончательного срока отвердевания (100%) придется ожидать оставшиеся 21 сутки и только тогда можно приступать к дальнейшему ведению работ.

Внимание!
Так изменяются показатели прочности бетонных растворов во времени по СНиПу.
В реальных условиях они могут меняться в связи с разными причинами, на это влияет не только температура, но и качество раствора.

Уход в период выдержки

Вот небольшая инструкция о методах создания оптимальных условий для созревания цемента:

• Первые пять- семь дней особенно важное проведение мероприятий по обеспечению комфортных условий выдержки залитого цемента:
  • Поверхность раствора накройте влагозащитным материалом (подойдет обычная полиэтиленовая пленка, ее цена не сильно бьет по бюджету).
  • Активно увлажняйте ее примерно раз в сутки, вновь накрывая защитным полотном.
  • При необходимости организуйте прогрев бетона с помощью тепловых пушек.
• Через неделю особое внимание уделяйте увлажнению, если на первоначальной стадии допускалось поливать твердеющий раствор раз за двое суток, то здесь пропускать нельзя.

Примечание!
При наружной температуре воздуха 25-30°С изделие можно вводить в эксплуатацию спустя 11 дней.

В нормативных документах, касающихся бетонных работ можно найти график набора прочности бетона В25 или любого другого класса, что поможет вам разобраться со сроками строительства.

Вот такие цифры и расчеты вы можете обнаружить в специализированных документах

Вывод

Надеемся, что вышеизложенная информация была вам полезна, напомним лишь, что набор прочности бетоном по времени СНиП гарантирован в идеальных условиях. Руководствуясь этими сведениями, следует давать поправку на «жизнь», и не ограничивать срок твердения при умеренной погоде 14-15 днями, как это может быть указано в документах.

В представленных видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Набор прочности бетоном фундамента

Уход за бетоном Стоп-халтура! Очень и очень многие дачные строители думают, что следующая важная операция после окончания укладки бетона в опалубку – это распалубка и наслаждение результатами своего труда. На самом деле это не так. После окончания укладки бетона в опалубку начинается следующий серьезный строительный технологический процесс – уход за бетоном. С помощью создания оптимальных условий для гидратации в процессе ухода за бетоном достигается планируемая марочная прочность бетонного камня. Отсутствие этапа ухода за бетоном может привести к деформациям, возникновению трещин и уменьшению скорости набора прочности бетоном.  Уход за бетоном – это комплекс мероприятий по созданию оптимальных условий для выдерживания бетона до набора установленной марочной прочности.  Основные цели ухода за бетоном: Минимизировать пластическую усадку бетонной смеси;   Обеспечить достаточную прочность и долговечность бетона; Предохранить бетон от перепадов температур; Предохранить бетон от преждевременного высыхания; Предохранить бетон от механического или химического повреждения. Уход за свежеуложенным бетоном начинается сразу же после окончания укладки бетонной смеси и продолжается до достижения 70 % проектной прочности [пункт 2.66 СНиП 3.03.01-87] или иного обоснованного срока распалубки. По окончании бетонирования необходимо осмотреть опалубку на предмет сохранения заданных геометрических размеров, течей и поломок. Все выявленные дефекты следует устранить до начала схватывания бетона (1-2 часа от укладки бетонной смеси). Твердеющий бетон необходимо предохранять от ударов, сотрясений и любых других механических воздействий. В начальный период ухода за бетоном, сразу же после окончания его укладки  во избежание размыва и порчи его поверхности, бетон следует укрыть полиэтиленовой пленкой, брезентом или мешковиной. Особенно тщательно следует сохранять температурный и влажностный режим твердения бетона. Нормальная влажность для твердения это 90-100% в условии избытка воды. Как показано выше  в таблице № 52 набор прочности в условиях влажности существенно увеличивает итоговую прочность цементного камня.  При преждевременном обезвоживании (которое также может произойти при утечке цементного молока из негидроизолированной опалубки) бетон получает недостаточную прочность поверхностей, склонность к отслаиванию песка от бетона, увеличенное водопоглощение, сниженную устойчивость против атмосферных и химических воздействий. Также при преждевременном обезвоживании возникают ранние усадочные трещины, и возникает опасность последующего образования поздних усадочных трещин. Преждевременные усадочные трещины образуются в первую очередь вследствие быстрого уменьшения объема свежеуложенного бетона на открытых участках поверхности за счет испарения и выветривания воды. При высыхании бетона он уменьшается в объеме и дает усадку. В результате этой деформации возникают структурные и внутренние напряжения, которые могут привести к трещинам. Усадочные трещины появляются сначала на поверхности бетона, а затем могут проникать вглубь. Поэтому необходимо позаботиться об отсроченном высыхании бетона. Оно должно начаться только тогда, когда бетон наберет достаточную прочность, чтобы выдерживать усадочное напряжение без образования трещин.  При образовании ранних трещин, когда бетон еще остается пластичным, образующиеся усадочные трещины можно закрыть с помощью поверхностной вибрации. Высыхание бетона ускоряется на ветру, при пониженной влажности  и при температуре воздуха ниже, чем температура твердеющего бетона. Поэтому поверхность бетона надо предохранять от высыхания в период ухода за бетоном.  После того как бетон наберет прочность 1,5 МПа (примерно 8 часов твердения) нужно регулярно увлажнять поверхность бетона водой путем рассеянного полива (не струей!).  Можно укрыть поверхность мешковиной, брезентом или опилками и смачивать их водой, укрывая сверху полиэтиленовой пленкой, создавая условия по типу влажно-высыхающего компресса.  Увлажнение бетона не проводится при среднесуточных температурах ниже +5°С. При угрозе промерзания бетон можно укрыть дополнительно теплоизолирующими материалами (пенопластом, минеральной ватой, ветошью, сеном, опилками и т.п.).   Даже если постоянное увлажнение бетона водой невозможно, бетон следует укрыть полимерной пленкой толщиной не менее 0,2 мм (200 микрон). Полотнища пленки должны быть уложены максимально возможными цельными кусками с минимум швов. Соединяют полотнища пленки внахлест с перекрытием в 30 см с проклейкой клейкой лентой. Кромки пленки должны плотно прилегать к бетону, чтобы минимизировать испарение воды из-под пленки. Во избежание повреждения свежеуложенного бетона движущими грунтовыми водами необходимо оградить его от размывания до достижения прочности не ниже 25% (1-5 суток в зависимости от условий при положительной температуре). Срок окончания ухода за бетоном совпадает со сроком его безопасной распалубки. Таблица №69. Относительная прочность бетона на сжатие при различных температурах твердения Бетон Срок твердения, суток Среднесуточная температура бетона, °С -3 0 +5 +10 +20 +30     прочность бетона на сжатие % от 28-суточной М200 — М300 на портландцементе М-400, М-500 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 — *Условно безопасный строк начала работ на фундаменте. Уход за бетоном и температурный режим Температура свежеприготовленной бетонной смеси не должна превышать 30 °C. При бетонировании при среднесуточной температуре воздуха от + 5°C до — 3°C, температура бетонной смеси при массе цемента более 240 кг /м3  (марка бетона М200 и выше) должна быть не менее +5°C, а при меньшем количестве цемента не менее +10°C. Безопасное бетонирование при температуре воздуха менее — 3°C  и однократное замораживание  бетона и его оттаивание возможно только тогда, когда температуру бетонной смеси как минимум в течение 3 дней поддерживалась на уровне не ниже + 10 °C.   Бетонирование при холодной погоде При холодной погоде наблюдается замедление схватывания и нарастания прочности бетона. При среднесуточной температуре + 5 °C требуется в два раза больше времени, чтобы бетон достиг такой же прочности, как при температуре +20 °C. При температуре, близкой к температуре замерзания, набор прочности бетона практически прекращается. Если свежий бетон замерзает, то его структура может  разрушиться.  Неиспользованная при гидратации цемента избыточная вода образует в твердеющем  бетоне систему капиллярных пор. При воздействии мороза вода, находящаяся в порах, полностью или частично замерзает, а образуемый в результате замерзания лед оказывает давление на стенки пор, которые могут привести к разрушению их структуры. Замерзание бетона в раннем возрасте влечет за собой значительное понижение его прочности после оттаивания и в процессе дальнейшего твердения по сравнению с нормально твердевшим бетоном. Это происходит из-за разрыва кристаллами льда связей между поверхностью зернистого заполнителя и цементным клеем (цементным камнем). Устойчивости свежеуложенного бетона к замерзанию можно добиться специальным составом бетонной смеси и требуемыми сроками твердения бетона при положительной температуре. Таблица №70. Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию (директива RILEM*)   Температура бетона (среднесуточная температура) Класс прочности цемента 5 °C 12 °C 20 °C   Необходимое время твердения (дни) для достижения устойчивости к замерзанию бетона с водоцементным отношением 0,60  М400 Д20 32,5Н (32,5N) 5 3 ½ 2 32,5R (быстротвердеющий) 2 1 ½ 1 42,5N 2 1 ½ 1 45,5R (быстротвердеющий) ¾ ½ ½ *Международный союз лабораторий и экспертов в области строительных материалов, систем и конструкций. Таблица № 71 Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию * Класс (марка) бетона Прочность бетона монолитных конструкций к моменту замерзания, % Количество суток выдержки бетона при температуре бетона     +5°C +10°C В7,5-В10 (М100) 50 14 10 В12,5-В25 (M150 – М350) 40 9 6 В30 (М400) и выше 30 6 4 Бетон в водонасыщенным состоянии с попеременными циклами замораживания 70 25 20 Бетон с противоморозными добавками, рассчитанными на определенную температуру 20 4 3 *Адаптировано с упрощением из таблицы №6 СНиП 3.03.01-87 К эффективным мерам для производства работ по бетонированию в зимнее время относятся: использование цемента с быстрым набором прочности (литера “R”  в классе прочности), повышение содержания цемента в бетонной смеси, снижение водоцементного отношения, предварительный подогрев заполнителей (до + 35°C) и воды (до + 70°C) для бетонной смеси [таблица 6 СНиП 3.03.01-87] , использование противоморозных и воздухововлекающих добавок. При применении подогрева бетона нельзя нагревать его до температур выше +30°C. При применении горячей воды с температурой до + 70°C ее предварительно следует смешать с зернистым заполнителем (до введения цемента в бетонную смесь), чтобы не «запарить» цемент. Для этого соблюдают следующую очередность загрузки материалов в бетоносмеситель: одновременно с заполнителем подают основную часть нагретой воды, после нескольких оборотов подают цемент и заливают остальную часть воды, продолжительность перемешивания увеличивают в 1,25 -1,5 раза по сравнению с летними нормами для получения более однородной смеси (минимум 1,5 — 2 минуты),  продолжительность вибрирования бетонной смеси увеличивают в 1,25 раза. При предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание (песчаную подушку) или старый бетон, если по расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания [пункт 2.56  СНиП 3.03.01-87].  После укладки бетона и вибрирования, его необходимо укрыть полимерной пленкой и теплоизолирующими материалами (в том числе возможно использование снега), чтобы сохранить выделяющееся тепло при гидратации цемента (на протяжении 3-7 суток в нормальных условиях).  При морозах следует построить над фундаментом парник и подогревать его. Для самодеятельных дачных строителей без опыта можно рекомендовать придерживаться следующего правила: производить бетонные работы при ожидаемых среднесуточных температурах в пределах 28 суток от момента заливки фундамента ниже +5°C не рекомендуется. Также следует помнить, что не допускается оставлять малозаглубленные (незаглубленные) фундаменты незагруженными на зимний период. Если это условие по каким-либо обстоятельствам оказывается невыполнимым, вокруг фунда­ментов следует устраивать временно теплоизоляционные покрытия из опилок, шлака, керамзита, шлаковаты, соломы и других материалов, предохраняющих грунт от промерзания [пункт 6.6 ВСН 29-85]. Выпуски арматуры забетонированных конструкций должны быть укрыты или утеплены на высоту (длину) не менее чем 0,5 м. Бетонирование при жаркой погоде Повышение температуры бетона активизирует взаимодействие воды и цемента и ускоряет твердение бетона. С другой стороны, избыточный нагрев бетонной смеси  приводит к расширению, которое фиксируется при схватывании бетона и твердении цементного камня. В дальнейшем, при охлаждении бетон сжимается, однако возникшая структура препятствует этому, и в бетоне возникают остаточные напряжения и деформации. Обычно бетон сильнее нагревается с поверхности, поэтому и избыточное напряжение в первую очередь возникает у его поверхности, где могут образовываться трещины. Критический период времени, когда образуются усадочные трещины, часто начинается через час после приготовления бетонной смеси и может продолжаться от 4 до 16 часов. При прогнозируемой среднесуточной температуре воздуха выше + 25°C и относительной влажности воздуха менее 50%  для бетонирования рекомендуется использовать быстротвердеющие портландцементы, марка которых должна превышать марочную прочность бетона не менее чем в 1,5 раза.  Для бетонов класса В22,5 и выше допускается применять цементы, марка которых превышает марочную прочность бетона менее чем в 1,5 раза при условии применения пластифицированных портландцементов или введения пластифицирующих добавок [пункт 2.63 СНиП 3.03.01-87].  Либо использовать добавки, замедляющие сроки твердения бетона. Также разумным может быть укладка бетона в утреннее, вечернее или ночное время при падении температуры воздуха и исключения воздействия на бетонную смесь солнечных лучей. При бетонировании температура поверхности бетона не должна превышать + 30 +35°C. При появлении на поверхности уложенного бетона трещин вследствие пластической усадки допускается его повторное поверхностное вибрирование не позднее чем через 0,5-1 ч после окончания укладки.  В особых случаях для охлаждения бетона можно использовать чешуйчатый лед. Свежеуложенную бетонную смесь надо защищать от обезвоживания из-за воздействия температуры воздуха, солнечных лучей и ветра. После набора бетоном прочности 0,5 МПа, уход за бетоном должен заключаться в обеспечении постоянного влажного состояния поверхности путем устройства влагоемкого покрытия и его постоянного увлажнения, выдерживания открытых поверхностей бетона под слоем воды или  непрерывного распыления влаги над поверхностью конструкций с помощью распылителя для газонов или перфорированного шланга. При этом только периодический полив водой открытых поверхностей твердеющих бетонных и железобетонных конструкций не допускается. Во избежание возможного возникновения термонапряженного состояния в монолитных конструкциях при прямом воздействии солнечных лучей свежеуложенный бетон следует защищать отражающей (фольгированной) полимерной пленкой или бумагой в комбинации с теплоизолирующими материалами. При использовании деревянной опалубки, ее также нужно постоянно поливать водой. Особенно актуальны меры по охлаждению твердеющего бетона при минимальном размере сечения фундаментной ленты 80 см и более. В этом случае при гидратации выделяется слишком много тепла и перегрев бетона и последующее образование трещин возможно даже при обычных температурных условиях. Таблица №72. Мероприятия по уходу за бетоном в зависимости от температуры воздуха. Мероприятия по уходу за бетоном Температура воздуха °C   < -3°C от -3°C до +5°C от +5°C до +10°C от +10°C до +15°C от +15°C до +25°C > +25°C Накрыть пленкой, увлажнять поверхность, увлажнять опалубку, покрыть бетон влагосохраняющим  материалом         Да при сильном ветре Да Накрыть пленкой, увлажнять поверхность.     Да Да Да   Накрыть пленкой, положить теплоизоляцию   Да         Накрыть пленкой, положить теплоизоляцию, устроить парник, подогревать 3 дня до T +10°C Да           Постоянно поддерживать тонкий слой воды на поверхности бетона     Да Да Да Да

Температура отверждения бетона имеет значение

Вне зависимости от того, жаркие ли условия или холодные, идеальная температура схватывания бетона должна поддерживаться на уровне около 55 ° F для достижения оптимальной прочности бетона.

Лечение дамбы Гувера

После завершения строительства в 1935 году плотина Гувера была самой большой плотиной в мире и чудом труда и инженерной мысли. Первая заливка началась 6 июня 1933 года. Рабочие построили плотину не как один бетонный блок, а как серию отдельных колонн.Трапециевидные колонны поднимались пятифутовым подъемником. Этот метод позволил рассеять огромное количество тепла, выделяемого застывшим бетоном. Если бы плотина была построена путем однократной непрерывной заливки, бетон стал бы настолько горячим, что для его охлаждения до температуры окружающей среды потребовалось бы 125 лет. Возникающие в результате напряжения могли бы привести к растрескиванию и обрушению дамбы.

Жара и сухость Невады вызвали дополнительные сложные проблемы с температурой заливки и отверждения бетона.При первой заливке бетона речная вода циркулировала через охлаждающие змеевики из тонкостенных стальных труб диаметром 1 дюйм. После того, как бетон получил первое начальное охлаждение, охлажденная вода из холодильной установки на нижнем перемычке циркулировала через змеевики для завершения охлаждения.

Отверждение бетона — искусство

Мы живем в мире, где быстрее всегда кажется лучше; однако бетон, который затвердевает слишком быстро или в условиях затвердевания горячего бетона, на самом деле может привести к образованию слабого или нестабильного бетона.Если бетон выдерживается при более низких температурах окружающей среды (от 32 ° F до 50 ° F) и постоянно присутствует влага, увеличение прочности будет медленным, но в конечном итоге бетон достигнет высокой прочности. Бетон не должен нагреваться выше 90 ° F или высыхать в течение периода отверждения.

Наилучшая температура отверждения бетона

Под «лучшим» мы подразумеваем «самый тщательный», а не самый быстрый. Высокие температуры означают более быстрое отверждение, но быстрое отверждение в конечном итоге означает меньшую прочность.Следующее исследование, проведенное Полом Клигером в Исследовательском бюллетене № 103 Портлендской цементной ассоциации, иллюстрирует эту концепцию.

График времени отверждения бетона

при температуре

В возрасте 1 дня бетон 120 ° F был самым прочным, а бетон 25 ° F — самым слабым. К 7 дням бетон, отвержденный при высокой температуре, имел не большую прочность, чем бетон 73 ° F, или даже меньше. К 28-дневному возрасту высокотемпературный бетон был слабее бетона с температурой 73 ° F.С 28 дней до 1 года бетон с температурой 55 ° F был значительно прочнее, чем бетон с температурой 73 ° F. Все это говорит о том, что при непрерывном отверждении бетон, выдержанный при температуре около 55 ° F в течение первых 28 дней, в конечном итоге достигает максимальной прочности (бетон).

Пределы температуры бетона в жаркую погоду

Бетонирование в жаркую погоду связано не только с температурой. Высокая температура окружающей среды, ветер и относительная влажность — все это играет роль в «жаркой погоде». В условиях горячего вереска основная проблема отверждения заключается в том, что верхняя часть бетонной плиты высыхает намного быстрее, чем нижняя.По мере высыхания бетон дает усадку. Это означает, что верх будет сжиматься, а нижний — нет. Это создает внутренние проблемы с бетоном, что приведет к повреждению плиты. Верх и низ заливки необходимо затвердеть с одинаковой скоростью (Размещение).

Решения по температуре отверждения бетона

Слишком жарко?

North Slope Chillers производит портативное охлаждающее оборудование, которое предохраняет свежеулитый бетон от тепла.Портативные, изолированные и эффективные чиллеры North Slope эффективно регулируют температуру бетона как в обычных, так и в жарких условиях.

Циркуляционное одеяло Fluxwrap комбинируется с охладителем или охладителем для достижения оптимальных результатов. Циркуляционное одеяло отводит тепло к одеялу, чтобы охладить бетон.

• Используйте запатентованную технологию распределения тепла Powerblanket в обратном направлении — охлаждающее одеяло отводит тепло и снижает температуру бетона.
• Покрывало и изоляция такие же, как и в прочной системе, используемой в нагревательных изделиях Powerblanket
• Портативный
• Контроль скорости затвердевания свежеуложенного бетона даже в жарких условиях

Слишком ХОЛОДНО?

Можно ли заливать и выдерживать бетон зимой? Покрытия для отверждения бетона Powerblanket обеспечивают управляемый способ эффективного и уверенного отверждения бетона в холодные месяцы. Даже в теплую погоду одеяла для отверждения Powerblanket увеличивают производительность за счет быстрого отверждения при постоянном равномерном нагреве.

• Бетон твердеет в 2,8 раза быстрее, чем у обычных утепленных одеял
• Обеспечивает прочность бетонирования в холодную погоду до 3925 фунтов на квадратный дюйм за 72 часа
• Поддерживать влажность на протяжении всего процесса гидратации
• Легко устанавливается и снимается
• Предотвратить цикл замораживания
• Оттаивание земли и иней на стройплощадке перед заливкой
• Сократить время простоя и повысить рентабельность
• Обеспечение соответствия требованиям ACI для бетонирования в холодную погоду

Powerblanket понимает, каково работать над крупными бетонными проектами, когда погода и температура не подходят друг другу.От Статуи Свободы до крупного межгосударственного моста в Канзас-Сити — мы участвовали в акции и доказали, что наши продукты являются лучшими в отрасли.

Для получения дополнительной информации о решениях ознакомьтесь с одеялами для отверждения бетона Powerblanket и найдите то, которое лучше всего соответствует вашим потребностям.

Процитированные работы

«Укладка бетона в жаркую или холодную погоду». Блог Сакрете. 16 мая 2017 г. https://www.sakrete.com/blog/placing-concrete-in-hot-or-cold-weather

«История плотины Гувера — Очерки».Бюро мелиорации. 16 мая 2017 г. https://www.usbr.gov/lc/hooverdam/history/essays/concrete.html

Отверждение бетона | КЛИН

Условия отверждения с КЛИНОМ

Строительные площадки должны поддерживать правильные условия после заливки бетона, чтобы максимизировать конечную прочность бетона и минимизировать время отверждения. Это особенно актуально для Северной Америки, где температура может достигать экстремальных значений и быстро колебаться.

Основы

Вновь залитый бетон необходимо поддерживать при температуре, рекомендованной поставщиком смеси и / или инженером-строителем, чтобы обеспечить оптимальные условия твердения.Поддержание этой целевой температуры является вопросом смягчения экстремальных температур:

Отверждение бетона при низких температурах

Как минимум, бетон следует отверждать при температуре выше 7,2 градуса Цельсия (45 градусов Фаренгейта). Ниже этой температуры химическая реакция бетона полностью прекращается, что может привести к дорогостоящим задержкам и переделкам.

Если позволить температурам опускаться ниже нуля градусов по Цельсию (32 градуса по Фаренгейту) до того, как бетон затвердеет до как минимум 500 фунтов на квадратный дюйм, цементная паста не сможет противостоять нагрузкам, создаваемым расширяющейся замерзающей поровой водой.Это приводит к отверждению бетона всего с 50% его предполагаемой предельной прочности. Это почти наверняка приведет к затратам на переделку, иногда требующую снятия и замены целых плит.

Отверждение бетона при высоких температурах

С другой стороны, когда бетон становится слишком горячим, особенно при температуре выше 30 градусов Цельсия (86 градусов по Фаренгейту) во время процесса отверждения, он также не достигает максимальной прочности при температуре выше 28 градусов. -дневной период. Большие различия в температуре сердцевины и поверхности могут привести к термическому растрескиванию, особенно при разливе массы.

Применение большего количества тепла, чем требуется для отверждения, может быть дорогостоящим с точки зрения расхода топлива. Кроме того, неравномерно приложенное тепло может привести к дефектам бетона, таким как образование окалины и трещин, что во многих случаях потребует дополнительных затрат на ремонт.

Контроль температуры

Для поддержания умеренных температур, которые максимизируют прочность бетона, у строительных компаний есть способы контролировать среду отверждения. К ним относятся следующие:

• Использование обогревателей промышленного класса
• Настройка равномерной температуры вентиляторов на всей территории
• Использование временных накопителей (например.грамм. брезент)
• Использование периодических смачиваний или распыления воды
• Покрытие затвердевающего бетона изоляционным материалом или одеялами
• Установка прудов для отверждения

Мониторинг, регистрация данных, оповещение

Независимо от настройки контроля окружающей среды, условия могут изменение. Это означает, что жизненно важно контролировать температуру в режиме реального времени, чтобы можно было вносить корректировки для поддержания качества и максимальной прочности бетона.

Также полезно иметь запись о прошлых температурах для записей о качестве и для обеспечения возможности обращения в случае сценария разрешения споров.Кроме того, может потребоваться регистрация данных конкретной температуры — особенно для инфраструктурных проектов.

Строительные площадки могут использовать систему мониторинга, которая измеряет и записывает температуру в окружающем воздухе, а также непосредственно внутри затвердевающего бетона. Благодаря многочисленным датчикам, установленным на объекте, и удобной для чтения приборной панели, показывающей в реальном времени уровни температуры и влажности, начальник строительной площадки знает, когда и где возникают какие-либо проблемы, хотя еще есть время, чтобы что-то с этим сделать.

Предупреждения устанавливаются, поэтому вы получаете уведомление на мобильный телефон, если превышены пороговые значения. Своевременное получение такого предупреждения для исправления ситуации может сэкономить для строительного проекта сотни тысяч долларов, не говоря уже о своевременном выполнении проекта без необходимости переделывать этапы, если что-то пойдет не так.

Компания WesternOne (ныне United Rentals), являющаяся опытной компанией, предоставляющей услуги и опыт для строительных площадок в Канаде, определила необходимость контроля температуры и влажности при заливке промышленного бетона.Таким образом, в 2017 году компания инвестировала в разработку интеллектуальной технологии для рабочих мест под названием WEDGE. Это полностью интегрированная и надежная служба удаленного мониторинга, обеспечивающая круглосуточный доступ к данным с рабочего места на ваш смартфон, планшет или компьютер. WEDGE отлично подходит для твердения бетона в суровых условиях.

Запросить демонстрацию

Влияние температуры окружающей среды на высокоэффективные свойства бетона

Материалы (Базель). 2020 окт; 13 (20): 4646.

Факультет гражданского строительства и архитектуры, Технологический университет Ополе, Катовицка 48, 45-061 Ополе, Польша; [email protected]

Поступило 02.09.2020 г .; Принято 12 октября 2020 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Abstract

В этой статье представлены результаты испытаний высокоэффективного бетона (HPC), подготовленного и отвержденного при различных температурах окружающей среды, в диапазоне от 12 ° C до 30 ° C (прочность на сжатие и плотность бетонной смеси также были проверены при 40 ° C. ).Особое внимание было уделено поддержанию предполагаемой температуры компонентов смеси при ее приготовлении и поддержанию предполагаемой температуры отверждения. Изучены свойства свежей бетонной смеси (консистенция, воздухосодержание, плотность) и свойства затвердевшего бетона (плотность, водопоглощение, глубина проникновения воды под давлением, прочность на сжатие, морозостойкость затвердевшего бетона). Было показано, что повышенная температура (30 ° C) оказывает значительное влияние на потерю удобоукладываемости.В исследованиях использовались тест осадки бетона, тест стола текучести и тест Вебе. Наблюдалось уменьшение осадки и диаметра потока, а также увеличение времени Вебе. Было показано, что повышение температуры схватывания бетона приводит к увеличению начальной прочности на сжатие. После 3 дней отверждения, по сравнению с отверждением бетона при 20 ° C, наблюдалось увеличение прочности на сжатие на 18% при 40 ° C, тогда как при отверждении бетона при 12 ° C прочность на сжатие была ниже на 11%. Повышение температуры снижает прочность на сжатие после периода, превышающего 28 дней.После двух лет отверждения бетон, выдерживаемый при 12 ° C, достиг прочности на сжатие на 13% выше, чем у бетона, выдерживаемого при 40 ° C. Испытания на замораживание-оттаивание HPC в присутствии NaCl показали, что этот бетон показал высокую морозостойкость и противообледенительные материалы (поверхностный окалин этого бетона минимален) независимо от температуры процесса отверждения, от 12 ° C до 30 ° С.

Ключевые слова: бетон, температура, бетон с высокими эксплуатационными характеристиками (HPC)

1.Введение

1.1. Влияние температуры на процесс гидратации портландцемента

Температура является важным фактором, влияющим на процесс гидратации цемента и свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона. Известно, что скорость реакции гидратации цемента растет с повышением температуры. Следствием этого является более быстрое увеличение прочности бетона на ранней стадии созревания [1,2,3].

Влияние температуры на процесс гидратации цемента было предметом многих исследований.Установлено, что на ранних стадиях созревания скорость гидратации алита значительно увеличивается с повышением температуры, но позже (от 28 до 90 дней) она снижается в зависимости от типа цемента [4]. После года созревания самая высокая степень гидратации наблюдалась в цементных пастах, отвержденных при 10 ° C, а самая низкая — в пастах при 60 ° C. Кроме того, было обнаружено, что при отверждении цементного теста при 10 ° C почти все зерна цемента были гидратированы, в то время как при 60 ° C можно было наблюдать зерна цемента, которые были лишь частично гидратированными.

Исследования микроструктуры гидратных фаз цемента при различных температурах показали, что температура также влияет на морфологию, тип и количество образующихся гидратных фаз. При более высоких температурах наблюдается более неоднородное распределение гидратных фаз и образование более коротких игольчатых кристаллов эттрингита [5]. Более того, результаты показывают, что при повышенных температурах скорость гидратации алита и белита выше.

Результаты авторов исследования [6] показывают, что кажущаяся плотность цементного теста увеличивается с температурой (в диапазоне от 5 ° C до 60 ° C).По мнению авторов, это связано с уменьшением количества связанной воды. Это приводит к более пористой микроструктуре цементного теста и уменьшению объема, занимаемого фазой C-S-H. Авторами также была обнаружена более высокая пористость цементных паст, отверждаемых при повышенных температурах [7]. В результате снижается прочность пасты и прочность получаемого материала.

Исследования, представленные в статье [8], показывают, что при повышенных температурах (40 ° C и 50 ° C) наблюдается образование фазы C-S-H с более высокой плотностью, более гетерогенным распределением продуктов гидратации и более высокой пористостью.При 50 ° C в начальный период наблюдался моносульфат кальция, тогда как количество эттрингита значительно уменьшилось. Это подтвердили и авторы других работ [9,10]. В дальнейшем из-за увеличения пористости прочность снижается. Повышение пористости цементных паст, отверждаемых при повышенных температурах, наблюдалось также в вяжущих, содержащих гранулированный доменный шлак [11,12,13,14].

Цементные пасты с добавлением летучей золы, вулканического пепла или гранулированного доменного шлака, отвержденные в интервале температур от 10 ° C до 60 ° C, были испытаны в исследовании [11].Было обнаружено, что доменный шлак был единственной добавкой, которая положительно влияла на прочность (по отношению к прочности цементного теста без добавок), особенно при 60 ° C. По мнению этих авторов, микроструктура цементных паст, отвержденных при 60 ° C, показала более высокую пористость, чем микроструктура растворов, отвержденных при 10 ° C.

В [15] было установлено, что микроструктура цементного теста с микрокремнеземом, отвержденного при 23 ° C, однородна. Это цементное тесто имеет гораздо менее пористую структуру по сравнению с цементным тестом без добавки, с такой же степенью гидратации цемента.С другой стороны, цементные пасты, отвержденные при 30 ° C и 70 ° C, отличаются от цементных паст, отвержденных при 23 ° C, своей концентрацией Ca (OH) 2. Хотя распределение продуктов гидратации остается относительно однородным, между зернами цемента имеются более крупные непрерывные поры. Авторы обнаружили, что температура застывания оказывает большее влияние на микроструктуру цементного теста с микрокремнеземом, чем цементного теста без этой добавки.

Испытания цементных паст, отверждаемых при температурах от 5 ° C до 50 ° C, проведенные через более длительный период времени (до 91 дня), показали, что цементные пасты, отвержденные при самой низкой температуре, были в наибольшей степени гидратированы [16 ].Эти авторы также показали, что при более высокой температуре отверждения в цементном тесте распределение продуктов гидратации является неравномерным, что приводит к более низкой прочности на сжатие этих цементных паст после более длительного времени отверждения [17,18].

Обобщая результаты исследований, проведенных разными авторами, следует констатировать, что повышение температуры приводит к ускорению процесса гидратации портландцемента, причем распределение продуктов гидратации становится более неравномерным.Это приводит к увеличению прочности на сжатие на ранних стадиях отверждения. Повышенная температура также делает неравномерным распределение продуктов гидратации цемента и увеличивает пористость полученной структуры. Следствием этого является снижение прочности на сжатие после более длительного периода отверждения. Это также относится к цементным пастам, содержащим минеральные добавки, хотя в случае таких добавок, как летучая зола или гранулированный доменный шлак, масштаб явления меньше, что можно объяснить снижением теплоты гидратации вяжущих с эти минеральные добавки.

1.2. Влияние температуры на свойства свежей бетонной смеси и затвердевшего бетона

Влияние температуры на гидратацию цемента отражается на свойствах бетонной смеси и затвердевшего бетона. Производство бетонных смесей при повышенных температурах вызывает множество проблем из-за ускоренного процесса гидратации цемента. Кроме того, бетонная смесь имеет повышенную водопотребность из-за испарения. Влияние температуры на удобоукладываемость бетона нормальной прочности хорошо известно — повышение температуры приводит к ухудшению удобоукладываемости [19,20].Авторы статьи [21] также заявили, что существует оптимальная температура (около 20 ° C), позволяющая им получить бетонную смесь с наиболее удобной удобоукладываемостью. Клигер [22] обнаружил, что при повышении температуры на 11 ° C оседание уменьшается на 25 мм, в результате чего необходимо увеличивать содержание воды для сохранения его консистенции.

Консистенция бетонной смеси также зависит от эффективности химических добавок при повышенных температурах.Schmidt et al. [23] продемонстрировали, что поведение самоуплотняющегося бетона (SCC), содержащего суперпластификатор, при различных температурах отличается от поведения обычного бетона. Суперпластификаторы в бетонной смеси в зависимости от своей химической структуры по-разному влияют на реологические свойства бетонной смеси. Показана линейная зависимость между температурой и пределом текучести бетонной смеси. Чем выше температура, тем быстрее увеличивается предел текучести [24].

В работе [25] показано, что температура бетонной смеси также влияет на начальное и конечное время схватывания цемента. Разница между начальным и конечным временем схватывания цемента уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. Более того, исследование [26] показывает, что увеличение содержания цемента приводит к увеличению температуры бетонной смеси, а также к сокращению времени схватывания.

Повышение температуры окружающей среды обычно приводит к потере удобоукладываемости бетонной смеси.Причиной этого явления является как ускорение процесса схватывания цемента, так и более быстрое испарение воды для затворения при более высоких температурах.

Влияние температуры на свойства затвердевшего бетона аналогично влиянию цементных паст [27]. Повышение температуры застывания бетона приводит к более высокой прочности бетона на ранней стадии; однако со временем сила уменьшается. Повышение температуры также снижает коррозионную стойкость бетона [5,28].Этот эффект наиболее очевиден, когда бетонная смесь подвергается воздействию высоких температур сразу после заливки.

Наиболее подвержены чрезмерному нагреву массивные элементы, охлаждающая поверхность которых мала по сравнению с массой бетонной смеси. Негативные явления, вызванные чрезмерным нагревом, можно свести к минимуму правильным подбором связующего состава [29].

Существуют методы, позволяющие минимизировать неблагоприятное воздействие повышенной температуры на свойства бетона.К ним относятся: снижение содержания цемента в бетоне; частичная замена цемента минеральными пуццолановыми и гидравлическими добавками; использование цемента с низкой теплотой гидратации; тепловой контроль агрегатов; использование прохладной воды или добавление в бетонную смесь колотого льда. На практике хорошие результаты достигаются при введении в цемент гранулированного доменного шлака и летучей золы [30,31,32].

Влияние температуры на свойства бетона нормальной прочности широко признано.Повышение температуры отверждения также увеличивает раннюю прочность; однако в дальнейшем это снижает прочность бетона и отрицательно сказывается на его долговечности, что связано с процессом гидратации цемента. Тем не менее, следует отметить, что влияние температуры на свойства высокоэффективного бетона (HPC), который особенно чувствителен к изменениям температуры из-за относительно низкого соотношения вода / цемент и использования высокодисперсных водоредуцирующих добавок (HRWR). , гораздо менее известна.

Помимо тепла, выделяемого в результате реакции гидратации, на температуру бетонной смеси также влияют температура компонентов смеси, температура окружающей среды и тепло, выделяемое трением в результате смешивания. Температура заполнителя имеет особое значение, поскольку его содержание в бетоне относительно высокое. Температура заполнителя и воды обычно соответствует температуре окружающей среды, тогда как температура цемента, хранящегося в силосах, может быть намного выше, что еще больше увеличивает температуру бетонной смеси.

В данной статье представлены результаты исследования влияния температуры на свойства свежей бетонной смеси и затвердевшего HPC, содержащего поликарбоксилатный суперпластификатор и добавку микрокремнезема. Испытания проводились как при повышенной (30 ° C), так и при пониженной (12 ° C) температуре затвердевания бетона, но в пределах диапазона практической применимости бетона. Прочность на сжатие и плотность бетонной смеси были испытаны при температурах 12 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C.Особое внимание было уделено достижению заданной температуры компонентов смеси и поддержанию этой температуры при приготовлении смеси и отверждении бетона.

2. Материалы

Бетон (HPC) был изготовлен из портландцемента CEM I 42,5 R (CEM I) с удельной площадью поверхности (Blaine) 440 м ² / кг. Химический состав цемента показан на. Результаты испытаний гранулометрического состава, выполненных с помощью лазерного анализатора зерна, представлены в.

Гранулометрический состав портландцемента CEM I 42,5 R (CEM I).

Таблица 1

Химический состав портландцемента CEM I 42,5 R (% масс.).

Цемент	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Cl-	Na2Oeq	SO3	K2O
CEM I	21,9	5,8	2,9	63.1	1,2	0,01	0,7	2,1	0,5

В качестве HRWR использовали суперпластификатор на основе поликарбоксилатов (SP). СП был добавлен в количестве 1,5% по отношению к массе цемента.

В качестве минеральной добавки использовался микрокремнезем (SF) в количестве 10% по отношению к массе цемента. Согласно спецификации производителя химический состав SF следующий: SiO2 (мин. 85%), Fe2O3 (макс.2,5%), CaO (макс. 1,0%) и Al2O3 (макс. 1,5%).

Бетонная смесь изготовлена ​​из природного мелкого заполнителя (фракция 0/2 мм) и щебня базальтового заполнителя (фракции 2/8 и 8/16 мм). Гранулометрический состав отдельных фракций заполнителя показан на рис.

Гранулометрический состав заполнителей, используемых в производстве HPC.

Результаты физических свойств заполнителей, таких как насыпная плотность, удельная плотность и водопоглощение, представлены в.

Таблица 2

Физические свойства заполнителей.

9026%

Фракция	Среднее значение
	Насыпная плотность	Удельная плотность	Водопоглощение
	(кг / дм3)	(кг3 902
0/2	1,72	2,64	1,4
2/8	1,64	3,12	1,6
8/16	1.60	3,18	0,5

Распределение частиц по размерам было выбрано с использованием итерационного метода, описанного Кучиньским [33,34]. При составлении гранулометрического состава из нескольких различных фракций заполнителя они были объединены таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную герметичность при минимально возможном водопотреблении.

Состав смеси HPC был разработан с использованием экспериментального метода, предполагая гранулометрический состав, как определено выше, а также количество и тип цемента с добавлением микрокремнезема ().Соотношение в / ц было выбрано для получения бетона с прочностью на сжатие более 100 МПа. Разработанный состав бетонной смеси представлен в. Консистенцию бетонной смеси регулировали путем добавления соответствующего количества СП.

Таблица 3

Состав бетонной смеси.

Состав	Содержание (кг / м3)
цемент	500
0/2 фракция мелкого заполнителя	656
грубая фракция заполнителя 2
8/16 крупный заполнитель фракции	740
вода	150
микрокремнезем	50
суперпластификатор	7.5

Ингредиенты смешивали в смесителе с принудительной циркуляцией Zyklos Mixer ZK 150 HE (Pemat, Фрайсбах, Германия). Применяли ту же процедуру добавления ингредиентов в смеситель и постоянное время перемешивания бетонной смеси при всех температурах. Используемая процедура смешивания показана на.

Таблица 4

Порядок смешивания ингредиентов бетонной смеси.

2–

Время	Выполненная деятельность
(мин)
0–2	смешивание фракций грубых заполнителей (2/8 и 8/16 мм)
добавление фракции мелкого заполнителя (0/2 мм)
4–6	добавление цемента и микрокремнезема
6–8	добавление 1/2 количества воды
8– 14	добавление 1/2 количества воды с суперпластификатором
14	завершение перемешивания

Бетонные смеси были приготовлены при температурах 12 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C.Для стабилизации температуры компонентов цемент, микрокремнезем, заполнитель и вода поддерживались при контролируемой предполагаемой температуре в течение не менее 72 часов до приготовления бетонной смеси с использованием климатических камер.

Было сделано все возможное, чтобы температура в помещении, где готовилась бетонная смесь, была на заданном уровне. Температуру повышали с помощью соответствующей системы обогрева и воздухонагревателей. Испытания при пониженных температурах проводились в зимний период, что позволило поддерживать предполагаемую температуру.

3. Методы

3.1. Испытания свойств используемых материалов

Гранулометрический состав цемента проверяли с использованием лазерного анализатора частиц Mastersizer 3000 (Малверн, Великобритания) и мокрым методом. В качестве диспергатора использовался изопропанол. Тест проводился с диапазоном затемнения 10–15%. Представленные результаты испытаний представляют собой среднее значение не менее 3 измерений.

Физические свойства заполнителей, такие как насыпная плотность, удельная плотность и водопоглощение, были протестированы в соответствии со стандартами EN 1097-3: 2000, EN 1097-6: 2013 и EN 1097-6: 2013, соответственно.

3.2. Испытание бетонной смеси

Испытание на консистенцию методом осадки бетона было выполнено в соответствии с EN 12350-2: 2011. Это испытание состоит из помещения и уплотнения бетонной смеси в форме усеченного конуса. Результат испытания — уменьшение высоты бетонной смеси сразу после снятия формы.

Определение консистенции с помощью теста потоковой таблицы проводилось в соответствии с EN 12350-5: 2011. Это испытание заключается в размещении смеси в усеченном конусе на плите, а затем после подъема формы выполняются 15 циклов подъема и свободного падения верхней плиты стола.Результат испытания — диаметр потока бетонной смеси.

Определение консистенции с помощью теста Vebe проводилось в соответствии с EN 12350-3: 2011. Результатом испытания является время вибрации смеси, помещенной в цилиндр, до полного уплотнения уровня смеси в цилиндре.

Проверка консистенции бетонной смеси с использованием теста осадки бетона, теста таблицы текучести и теста Вебе проводилась сразу после смешивания ингредиентов, а также через 30 и 60 мин.Бетонная смесь перемешивалась на медленной скорости до испытания.

Содержание воздуха в бетонной смеси определялось в соответствии с EN 12350-7: 2011 с помощью манометра. Испытания с помощью манометра основаны на законе Бойля-Мариотта и заключаются в том, что известный объем воздуха при определенном давлении объединяется в плотно закрытом контейнере с неизвестным объемом воздуха, содержащимся в образце бетонной смеси.

Плотность бетонной смеси определялась согласно EN 12350-6: 2011.Этот метод заключается в определении веса бетонной смеси, полностью заполняя емкость известного объема.

3.3. Испытания на затвердевшем бетоне

Плотность бетона была определена в соответствии с EN 12390-7: 2011, гидростатическим методом. Метод заключается в определении массы и объема образца бетона путем определения массы вытесненной воды. Испытания проводились на образцах кубической формы со стороной 100 мм.

Испытания бетона на водопоглощение были проведены с использованием метода, описанного в стандарте PN-B-06250: 1988, после 28 дней выдержки бетона.Каждый раз испытание проводилось на 3 кубических образцах с размером стороны 100 мм. Образцы сначала насыщали водой до постоянной массы, а затем сушили при 105 ° C до постоянной массы.

Прочность на сжатие была испытана в соответствии с EN 12390-3: 2011. Испытание проводили с использованием силового пресса Controls MCC8 (Controls Group, Liscate, Италия). Испытания проводились на образцах кубической формы со стороной 100 мм. Образцы бетона, отвержденные более 28 дней, были извлечены из воды и отверждены при лабораторной температуре (20 ± 2) ° C до испытания.

Испытания глубины проникновения воды под давлением в бетон проводились в соответствии с EN 12390-8: 2011. Каждый раз испытание проводилось на 6 образцах бетона кубической формы со стороной 150 мм, отвержденных перед испытанием в течение 28 дней в воде.

Испытания на устойчивость бетона к циклическому замораживанию и оттаиванию в среде противообледенительной соли проводились в соответствии с EN 12390-9: 2007 с использованием «испытания плиты». Этот тест заключается в определении веса отслоившегося материала с поверхности образца бетона после 7, 14, 28, 42 и 56 циклов замораживания и оттаивания в присутствии 3% раствора NaCl.Затем для испытания использовали 4 кубических образца бетона со стороной 150 мм, которые выдерживали в течение 7 дней при 12 ° C, 20 ° C или 30 ° C. Оставшийся период отверждения и подготовки к испытанию проводился в соответствии с EN 12390-9: 2007.

Стойкость к замораживанию-оттаиванию также была проверена в соответствии с польским стандартом PN-B-06250: 1988. Испытание проводится на 12 образцах бетона кубической формы с размером стороны 100 мм, 6 из которых проходят 300 циклов замораживания / оттаивания. Результатом испытания является потеря прочности на сжатие испытанных образцов по сравнению с другими 6 «образцами-свидетелями».Перед испытанием образцы были отверждены в течение 28 дней при температуре воды 12 ° C, 20 ° C или 30 ° C.

Все результаты испытаний, представленные в этом документе, являются средними значениями минимум трех измерений. Приведенные значения неопределенности представляют собой расширенную неопределенность измерения с вероятностью расширения приблизительно 95% и соответствующим коэффициентом расширения k = 4,30 (для 3 образцов) k = 3,18 (для 4 образцов) и k = 2,57 (для 6 образцов).

4.Результаты и обсуждение

4.1. Влияние температуры на свойства бетонной смеси

Консистенция бетонной смеси проверялась тремя методами. Это было необходимо, потому что консистенция значительно различалась от одной температуры к другой, и только один из методов дает результаты, выходящие за пределы применимости этого метода.

показывает осадку в зависимости от времени испытания и температуры окружающей среды, при которой бетонная смесь была приготовлена ​​из ингредиентов, которые ранее имели такую ​​же температуру, как и температура окружающей среды.Понятно, что температура приготовления бетонной смеси в диапазоне от 12 ° C до 30 ° C оказывает существенное влияние на консистенцию. При 30 ° C сразу после смешивания ингредиентов наблюдается минимальная осадка (20 мм), а при 12 ° C это значение достигает 280 мм, что выходит за пределы применимости данного метода испытаний.

Результаты испытаний на консистенцию бетонной смеси методом осадки в зависимости от температуры и времени испытания.

Аналогичные результаты были получены при использовании теста таблицы потоков и теста Вебе.Диаметр потока и время Вебе в зависимости от температуры, а также времени испытания показаны в и, соответственно.

Результаты испытаний на консистенцию бетонной смеси с использованием таблицы расхода в зависимости от температуры и времени испытаний.

Результаты испытаний на консистенцию бетонной смеси с помощью теста Вебе в зависимости от температуры и времени испытания.

Результаты теста на консистенцию с использованием таблицы текучести () показали уменьшение диаметра потока бетонной смеси по мере увеличения температуры и времени.Время Вебе, необходимое для уплотнения бетонной смеси, также увеличивалось с повышением температуры ().

Удобоукладываемость бетонной смеси также значительно снизилась до 60 мин. Более того, при 30 ° C снижение текучести было настолько большим, что уже через 30 минут правильные измерения были невозможны (как тест Вебе, так и тест таблицы текучести).

Представленные результаты испытаний бетонной смеси на консистенцию показали, что повышение температуры приводит к потере удобоукладываемости.Этот эффект особенно заметен при 30 ° C. При такой температуре удобоукладываемость бетонной смеси теряется уже через 30 мин. Наблюдаемое явление — это, в основном, эффект увеличения скорости испарения воды из бетонной смеси при повышенной температуре и ускоренном процессе гидратации цемента [19,21], а также при низком соотношении w / b = 0,27 в HPC. Результаты испытаний на консистенцию с течением времени трудно оценить, поскольку в литературе не было найдено подобных испытаний бетонной смеси HPC.Потеря технологичности также может быть вызвана снижением эффективности добавки HRWR при повышенных температурах [23,35]. На практике было бы необходимо использовать больше примеси HRWR. В этой статье пропорции ингредиентов сохранены для обеспечения сопоставимости результатов испытаний.

Результаты испытаний на содержание воздуха в бетонной смеси в зависимости от температуры выдержки и времени испытаний представлены в.

Результаты испытаний на содержание воздуха в бетонной смеси в зависимости от температуры и времени выдержки.

Как показано на, содержание воздуха в бетонной смеси обычно увеличивается с увеличением температуры смеси и не изменяется значительно с течением времени. Следует отметить, что результаты, полученные при 30 ° C, могут быть недостоверными, так как при этой температуре уплотнение бетонной смеси было затруднено.

Испытания плотности бетонной смеси показали, что температура в исследуемом диапазоне (от 12 ° C до 40 ° C) не оказывает существенного влияния на этот параметр. Различия в результатах определения плотности не превышали погрешности измерения ().Аналогичные результаты были получены авторами в работе [36], которые продемонстрировали, что различия в плотности бетонной смеси, испытанной при разных температурах, незначительны.

Таблица 5

Влияние температуры на плотность бетонной смеси.

Температура окружающей среды	Температура бетонной смеси	Метод уплотнения	Плотность
(° C)	(° C)		(кг / м3)
12	17.3	стержневой / ручной	2620 ± 10
20	23,5	вибростол / механический	2630 ± 10
30	32,7			вибростол / механический
40	41,6	вибростол / механический	2630 ± 10

4.2. Влияние температуры на свойства затвердевшего бетона

Испытания плотности бетона показали, что в диапазоне от 12 ° C до 30 ° C повышение температуры вызывает небольшое увеличение плотности бетона.Однако следует отметить, что эти отличия минимальны, немного превышая погрешность измерения метода испытаний ().

Таблица 6

Влияние температуры окружающей среды на плотность образцов бетона.

2068 902 902 902

Температура отверждения	Плотность бетона
(° C)	(кг / м3)
12	2650 ± 20
30	2680 ± 20

Результаты испытаний на водопоглощение образцов бетона, выдержанных при различных температурах, показали, что во всех случаях полученные значения были на очень низком уровне.Наименее абсорбирующим является бетон, выдержанный при 20 ° C, а наибольшим — бетон, выдержанный при 30 ° C (), однако представленные различия следует рассматривать как небольшие. Кроме того, при повышенных температурах скорость водопоглощения увеличивается больше, чем при более низкой температуре отверждения (12 ° C). Аналогичные результаты были получены авторами статьи [37] при испытании минометов.

Водопоглощение образцов бетона в зависимости от температуры твердения бетона.

Результаты испытаний образцов бетона на сжатие в зависимости от температуры выдержки (12 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C) представлены в.Повышение прочности на сжатие этих бетонов с течением времени показано на.

Результаты испытаний на прочность на сжатие бетона, выдержанного при 12 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C.

Таблица 7

Результаты испытаний прочности на сжатие (МПа) образцов бетона, выдержанных при 12 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C.

127.7 ± 4,8 As can

Время (дни)	Температура отверждения
	12 ° C	20 ° C	30 ° C	40 ° C
3	74.5 ± 5,3	84,0 ± 1,3	87,9 ± 2,5	99,0 ± 9,1
7	87,8 ± 6,1	93,1 ± 4,0	97,0 ± 11,0	103,3 ± 4,6								106,6 ± 2,9	116,9 ± 7,6	107,6 ± 6,3	108,8 ± 6,2
90	128,3 ± 10,4	127,3 ± 7,1	122,7 ± 6,9	119,9 ± 10,7	119,9 ± 10,7	131,9 ± 1,8	126,8 ± 0,6	119,0 ± 7,0
730	135,6 ± 6,9	134,8 ± 7,9	124,5 ± 3,7	119,7 ± 6,8

Как видно из данных в, ранняя прочность (через 3 и 7 дней) образцов бетона, отвержденных при повышенных температурах (30 ° C и 40 ° C), выше, чем прочность образцов бетона, отвержденных при более низких температурах (12 ° C и 20 ° C). ° С). Однако после более длительного периода отверждения (от 90 дней до 2 лет) наибольшая прочность была продемонстрирована для бетона, отвержденного при более низких температурах.Представленные данные показывают, что для отверждения бетона почти при всех испытанных температурах прочность одинакова в возрасте около 40 дней.

Повышение прочности бетона на сжатие в начальный период времени (до 7 суток) при повышении температуры выдержки можно объяснить ускорением процесса гидратации цемента [38]. Однако, как показывают результаты исследования [25], увеличение скорости гидратации цемента способствует формированию более слабой, более пористой микроструктуры, что, в сущности, приводит к снижению прочности на сжатие после более длительного периода отверждения (более 28 дней). ).

Бетон, выдержанный при 12 ° C и 20 ° C, достиг аналогичных значений прочности в возрасте 2 лет (около 130 МПа), в то время как бетон, изготовленный при 20 ° C, достиг этой прочности намного быстрее. Таким образом, можно сделать вывод, что температура 20 ° C является наиболее благоприятной из-за увеличения прочности с течением времени. Снижение ранней прочности бетона при низких температурах подтверждают и результаты исследований, представленные, например, в [22].

Результаты испытаний на глубину проникновения образцов бетона, отвержденных при 12 ° C, 20 ° C и 30 ° C, показали, что не наблюдается значительных различий в значениях этого параметра (), который находится в диапазоне 9–11 мм.Вышеупомянутое показывает очень высокую герметичность испытанного бетона и указывает на правильно подобранный состав бетонной смеси, включая плотный гранулометрический состав.

Глубина проникновения воды под давлением в образцы бетона в зависимости от температуры выдержки.

Высокая герметичность бетона, показанная в испытании на глубину проникновения воды под давлением, способствует долговечности бетона. Это подтверждается результатами испытаний на устойчивость к замораживанию – оттаиванию, проведенных двумя методами: методом согласно PN-B-06250 и методом согласно EN-12390-9.

Результаты испытаний бетона на морозостойкость при оттаивании по методу PN-B-06250 представлены в. Испытания показали, что независимо от температуры твердения бетона (12 ° C, 20 ° C и 30 ° C) этот бетон может быть классифицирован как имеющий наивысшую степень морозостойкости (F300 согласно PN-B-06250). ).

Таблица 8

Результаты испытаний на стойкость образцов бетона к циклическому замораживанию и оттаиванию, определенные по методу PN-B-06250.

Температура отверждения	12 ° C	20 ° C	30 ° C
потеря массы образцов после испытания (%)	0,01	0,00	0,0
Уменьшение прочности образцов после испытания (%)	8,6	4,3	1,7

HPC, подвергнутый 300 циклам замораживания и оттаивания, не показывает растрескивания или значительной потери массы.Снижение прочности на сжатие является самым высоким для бетона, приготовленного при 12 ° C (8,6%), и самым низким для бетона, приготовленного при 30 ° C (1,7%). Причиной наблюдаемого явления может быть тот факт, что в день начала замерзания (28-й день созревания) образцы бетона, отверждающиеся при более низких температурах, еще не достигли достаточно высокой прочности.

Результаты испытаний на стойкость образцов бетона, выдержанных при 12, 20 и 30 ° С, к циклическому замораживанию и оттаиванию в присутствии антигололедной соли приведены в таблице ().

Таблица 9

Результаты испытаний на устойчивость образцов бетона к циклическому замораживанию и оттаиванию в присутствии антиобледенительной соли (3% NaCl), отвержденных при 12, 20 и 30 ° C.

Температура отверждения	Среднее значение масштабируемой массы образца (кг / м2)
	через 7 циклов	через 14 циклов	через 28 циклов	через 42 цикла	после 563 циклов
12 ° C	0.00 ± 0,02	0,00 ± 0,02	0,02 ± 0,02	0,02 ± 0,02	0,02 ± 0,02
20 ° C	0,00 ± 0,02	0,02 ± 0,02	0,02 ± 0,02 0,02 902	0,04 ± 0,02
30 ° C	0,00 ± 0,02	0,02 ± 0,02	0,02 ± 0,02	0,04 ± 0,02	0,04 ± 0,02

Массовое влияние Замерзание и оттаивание бетона при одновременном действии солевого раствора было минимальным.Таким образом, влияние температуры выдержки бетона на результат морозостойкости этого метода не было продемонстрировано. В то же время оценка по критерию Бораса доказывает, что спроектированный бетон очень хорошего качества, независимо от применяемой температуры твердения.

5. Выводы

Высокопроизводительные вычисления все чаще используются в гражданском строительстве. Оценка влияния температуры на свойства бетона особенно важна из-за применения бетона HPC как при повышенных, так и при пониженных температурах.В данной статье представлены результаты исследований влияния температуры окружающей среды и температуры выдержки на свойства бетонной смеси и затвердевшего КВД.

Испытания на консистенцию, проведенные с использованием различных методов, показали, что смеси HPC, приготовленные при различных температурах окружающей среды (в диапазоне от 12 ° C до 30 ° C), имеют очень разную консистенцию. Осадка бетонной смеси при 20 ° C (160 мм) была почти вдвое выше, чем при 12 ° C (280 мм), и почти в пять раз ниже, чем при 30 ° C (20 мм).Эта зависимость была продемонстрирована путем выдерживания ингредиентов смеси в течение 72 ч перед выполнением смеси при предполагаемой температуре испытания.

Результаты испытаний консистенции свежей бетонной смеси подтверждают, что смесь HPC очень чувствительна к повышению температуры. Причиной этого может быть более быстрое испарение воды, что в сочетании с низким соотношением вода-связующее приводит к явному снижению удобоукладываемости. На этот эффект также влияет ускорение реакции гидратации цемента.Потеря удобоукладываемости бетонной смеси при повышенных температурах может существенно затруднить ее применение. Об этом свидетельствуют результаты испытаний на консистенцию, а также содержание воздуха в бетонной смеси при 30 ° C.

Было показано, что температура не оказывает значительного влияния на такие свойства, как плотность, водопоглощение и глубина проникновения воды под давлением. Указанные параметры для образцов бетона, приготовленных при разных температурах, несколько различались.

Испытания прочности на сжатие, проведенные в течение периода от 3 дней до 2 лет на образцах бетона, приготовленных при температурах 12, 20, 30 и 40 ° C, показали, что скорость роста прочности на сжатие увеличивается с увеличением температуры.Бетон, приготовленный при 40 ° C, достиг 99 МПа всего за три дня (т.е. 91% от 28-дневной прочности), а при 12 ° C бетон достиг 74,5 МПа (т.е. 70% от 28-дневной прочности). Это подтверждает, что при повышенных температурах скорость гидратации цемента увеличивается, что приводит к более быстрому увеличению прочности бетона на сжатие в первые 28 дней отверждения.

Через 28 дней наибольшая прочность на сжатие была достигнута за счет созревания бетона при более низких температурах. В возрасте двух лет бетон, полученный при температурах 12, 20, 30 и 40 ° C, достиг прочности на сжатие 135.6, 134,8, 124,5 и 119,7 МПа соответственно.

Как показано, повышение температуры отверждения бетона приводит к снижению его прочности на сжатие после длительного периода времени по сравнению с бетоном, отвержденным при более низких температурах. Это может быть связано с тем, что более высокая скорость гидратации приводит к продуктам гидратации с более нерегулярной структурой и более высокой пористостью, что отрицательно влияет на прочность на сжатие после более длительного времени отверждения.

Результаты испытаний на устойчивость к замораживанию-оттаиванию, проведенных с использованием польского стандартного метода, и «испытание плит» показывают, что HPC устойчив к замораживанию-оттаиванию.Снижение прочности на сжатие после 300 циклов замораживания и оттаивания было относительно небольшим и составило максимум 8,6% по сравнению с образцами, не подвергавшимися циклическому замораживанию и оттаиванию, в случае бетона, приготовленного при самой низкой температуре 12 ° C. Для бетона, отвержденного при 20 ° C и 30 ° C, падение прочности составило 4,3% и 1,7% соответственно. Это может быть связано с тем, что в начале испытания (28-й день выдержки) бетон, хранившийся при более низких температурах, достиг более низкой прочности на сжатие, чем бетон, хранившийся при более высоких температурах.

Испытания на морозостойкость в присутствии раствора NaCl показали минимальное образование накипи на бетонной поверхности, что является доказательством очень хорошей морозостойкости испытанного ГПВ независимо от температуры его приготовления.

Это исследование показывает значительное влияние пониженной и повышенной температуры на свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона HPC, особенно с точки зрения консистенции и прочности на сжатие. Это указывает на направления дальнейших исследований, которые должны включать изучение реологических параметров бетонной смеси HPC и их изменений во времени.Также должны быть проведены исследования, направленные на демонстрацию влияния температуры отверждения на процесс гидратации цемента для вяжущих, используемых в бетоне HPC (с низким соотношением воды и вяжущего). Дальнейшие исследования должны включать изменения гидратных фаз с течением времени.

Благодарности

Мы хотели бы выразить огромную признательность профессору Стефании Гжещик за ее ценные и конструктивные предложения при планировании и развитии этой исследовательской работы.

Вклад авторов

Концептуализация, А.К.-Дж. и K.J .; методология, A.K.-J; формальный анализ, A.K.-J. и K.J .; расследование, A.K.-J .; письменность — подготовка оригинального черновика, А.К.-Ж .; написание — просмотр и редактирование, A.K.-J. и K.J .; визуализация, А.К.-Ж .; надзор, А.К.-Ж. и К.Дж. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Работа выполнена в рамках обязательного исследования № NBS 16/2019 на кафедре инженерии строительных материалов факультета гражданского строительства и архитектуры, Технологический университет Ополе, Ополе, Польша.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

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

Список литературы

1. Эльхадири И., Эльхадири М., Пуэртас Ф. Влияние температуры выдержки на гидратацию цемента. Ceram. Силик. 2009; 53: 65–75. [Google Scholar] 2. Суцос М., Канаварис Ф. Модифицированная функция зрелости «медсестра-сол» (MNS) для улучшенных оценок прочности при повышенных температурах отверждения.Case Stud. Констр. Матер. 2018; 9: 1–14. DOI: 10.1016 / j.cscm.2018.e00206. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Насир М., Аль-Амуди О.С., Аль-Гахтани Х.Дж., Маслехуддин М. Влияние температуры заливки на прочность и плотность простых и смешанных цементных бетонов, приготовленных и затвердевших в жарких погодных условиях. Констр. Строить. Матер. 2016; 112: 529–537. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2016.02.211. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Эскаланте-Гарсия Дж., Шарп Дж. Влияние температуры на гидратацию основных фаз клинкера в портландцементах: часть i, смешанные цементы.Джем. Concr. Res. 1998. 28: 1259–1274. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (98) 00107-0. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Лотенбах Б., Виннефельд Ф., Алдер К., Виланд Э., Ланк П. 16. Internationale Baustofftagung. F.A. Finger-Institut fur Baustoffkunde; Веймар, Германия: 2006. Temperatureinfluss auf die Hydratation von Portland Zementen; С. 401–408. [Google Scholar] 6. Gallucci E., Zhang X., Scrivener K. Влияние температуры на микроструктуру гидрата силиката кальция (C-S-H) Cem. Concr. Res. 2013; 53: 185–195.DOI: 10.1016 / j.cemconres.2013.06.008. [CrossRef] [Google Scholar] 7. Ван К., Ши М., Ван Д. Влияние повышенной температуры отверждения на свойства цементного теста и бетона при одинаковой степени гидратации. J. Wuhan Univ. Technol.-Mater. Sci. Эд. 2017; 32: 1344–1351. DOI: 10.1007 / s11595-017-1751-2. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Лотенбах Б., Виннефельд Ф., Альдер К., Виланд Э., Ланк П. Влияние температуры на поровый раствор, микроструктуру и продукты гидратации портландцементных паст. Джем.Concr. Res. 2007; 37: 483–491. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2006.11.016. [CrossRef] [Google Scholar] 9. Томас Дж. Дж., Ротштейн Д., Дженнингс Х. М., Кристенсен Б. Дж. Влияние температуры гидратации на поведение растворимости Ca-, S-, Al- и Si-содержащих твердых фаз в пастах портландцемента. Джем. Concr. Res. 2003. 33: 2037–2047. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (03) 00224-2. [CrossRef] [Google Scholar] 10. Бак А.Д., Беркс Дж. П., Пул Т. Термическая стабильность некоторых гидратированных фаз в системах, изготовленных с использованием портландцемента.Управление армии, Опытная станция водных путей, Инженерный корпус; Виксбург, штат Массачусетс, США: 1985. Технический отчет. [Google Scholar] 11. Эскаланте-Гарсия Дж. И., Шарп Дж. Х. Микроструктура и механические свойства смешанных цементов гидратируются при различных температурах. Джем. Concr. Res. 2001; 31: 695–702. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (01) 00471-9. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Эскаланте Дж., Гомес Л., Йохал К., Мендоза Г., Манча Х., Мендес Дж. Реакционная способность доменного шлака в смесях портландцемента, гидратированных в различных условиях.Джем. Concr. Res. 2001; 31: 1403–1409. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (01) 00587-7. [CrossRef] [Google Scholar] 13. Пол М., Глассер Ф. Воздействие длительного теплового (85 ° C) влажного отверждения на пасту портландцемента. Джем. Concr. Res. 2000; 30: 1869–1877. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (00) 00286-6. [CrossRef] [Google Scholar] 14. Ян Х.М., Квон С.Дж., Мюнг Н.В., Сингх Дж.К., Ли Х.С., Мандал С. Оценка развития прочности бетона с измельченным гранулированным доменным шлаком с использованием кажущейся энергии активации. Материалы. 2020; 13: 442.DOI: 10.3390 / ma13020442. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 15. Цао Ю., Детвилер Р.Дж. Получение изображений в отраженных электронах цементных паст, отвержденных при повышенных температурах. Джем. Concr. Res. 1995; 25: 627–638. DOI: 10.1016 / 0008-8846 (95) 00051-D. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Кьелльсен К.О., Детвилер Р.Дж. Кинетика реакции гидратированных портландцементных растворов при различных температурах. Джем. Concr. Res. 1992; 22: 112–120. DOI: 10.1016 / 0008-8846 (92)

-H. [CrossRef] [Google Scholar] 17. Кьельсен К.О., Детвилер Р.Дж., Гьорв О.Е. Развитие микроструктуры простых цементных паст, гидратированных при различных температурах. Джем. Concr. Res. 1991; 21: 179–189. DOI: 10.1016 / 0008-8846 (91) -I. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Вербек Г., Хельмут Р. 5-й Международный конгресс по химии цемента. Цементная ассоциация Японии; Токио, Япония: 1969. Структура и физические свойства цементной пасты; С. 1–44. [Google Scholar] 19. Невилл А. Właściwości Betonu. Polski Cement; Краков, Польша: 2010.п. 874. [Google Scholar] 20. Ортис Дж., Агуадо А., Ронсеро Дж., Зермено М. Влияние температуры окружающей среды на чистую воду и микроэлементы мортерос и пасты из цемента. Índice. 2009; 1: 2–24. [Google Scholar] 21. Ортис Дж., Агуадо А., Агулло Л., Гарсия Т., Зерменьо М. Влияние температуры окружающей среды и влажности заполнителей на удобоукладываемость цементного раствора. Констр. Строить. Матер. 2009; 23: 1808–1814. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2008.09.016. [CrossRef] [Google Scholar] 22.Клигер П. Влияние температуры смешения и отверждения на прочность бетона. Являюсь. Concr. Inst. 1958; 54: 54–62. [Google Scholar] 23. Шмидт В., Брауэрс Х., Кюне Х.С., Менг Б. Влияние модификации суперпластификатора и состава смеси на характеристики самоуплотняющегося бетона при различных температурах окружающей среды. Джем. Concr. Compos. 2014; 49: 111–126. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2013.12.004. [CrossRef] [Google Scholar] 24. Petit J.Y., Khayat K.H., Wirquin E. Совместное влияние времени и температуры на изменение предела текучести высокотекучего строительного раствора.Джем. Concr. Res. 2006; 36: 832–841. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2005.11.001. [CrossRef] [Google Scholar] 25. Burg R.G. Влияние температуры заливки и выдержки на свойства свежего и затвердевшего бетона. Ассоциация портлендского цемента; Скоки, Иллинойс, США: 1996. стр. 18. [Google Scholar] 26. Марар К., Эрен Э. Влияние содержания цемента и водоцементного отношения на свойства свежего бетона без добавок. Int. J. Phys. Sci. 2011; 6: 5752–5765. [Google Scholar] 27. Кьельсен К.О., Детвилер Р.Дж., Гьёрв О.E. Получение изображений в отраженных электронах цементных паст, гидратированных при различных температурах. Джем. Concr. Res. 1990; 20: 308–311. DOI: 10.1016 / 0008-8846 (90)

-C. [CrossRef] [Google Scholar] 28. Рэйчел Дж.Д., Дженнифер Н.С.А.Ф. Использование дополнительных вяжущих материалов для повышения стойкости к проникновению хлорид-ионов в бетоны, отверждаемые при повышенных температурах. Матер. J. 1994; 91: 63–66. [Google Scholar] 29. Kiernoycki W., Borucka-Lipska J. Zmiany objȩtościowe twardniejącego betonu i ich nastȩpstwa. Джем.Wapno Beton. 2004; 9/71: 19-25. [Google Scholar] 30. Барроу Р.С., Карраскильо Р.Л. Влияние летучей золы на повышение температуры в бетоне. Техасский университет в Остине; Остин, Техас, США: 1988. Технический отчет. [Google Scholar] 31. Суцос М., Хатцитеодору А., Квасны Дж., Канаварис Ф. Влияние температуры на месте на возрастание прочности бетонов с дополнительными вяжущими материалами. Констр. Строить. Матер. 2016; 103: 105–116. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2015.11.034. [CrossRef] [Google Scholar] 32.Ван Л., Куан Х., Ли К. Оценка эффективности реакции шлака в шлакоцементных растворах при различной температуре отверждения. Материалы. 2019; 12: 2875. DOI: 10.3390 / ma12182875. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 33. Кучинский В. Бетони Конструкцыне. Projektowanie Metoda̧ Kolejnych Przyblień (Iteracji) Budownictwo i Architektura; Варшава, Польша: 1956. с. 219. [Google Scholar] 34. Буковски Б., Бастиан С., Браун К., Грюнер М., Кучиньски В. Technologia Betonu. cz. 2, Projektowanie Betonów.Komitet Inżynierii; Варшава, Польша: 1972 г. [Google Scholar] 35. Grzeszczyk S., Sudoł M. Wpływ temperatury na skuteczność działania superplastyfikatorów nowej generacji. Джем. Wapno Beton. 2003. 6: 325–331. [Google Scholar] 36. Маннхеймер Р. Реология цементных растворов при высоких температурах и высоких давлениях. В: Банфилл П., редактор. Реология свежего цемента и бетона — Материалы международной конференции. CRC Press; Ливерпуль, Великобритания: 1990. стр. 384. [Google Scholar] 37. Kaczmarek A. Wpływ zmiennej temperatury powietrza podczas kondycjonowania zapraw na ich parameter techniczne.Матер. Бутон. 2018; 5: 12–13. DOI: 10.15199 / 33.2018.05.04. [CrossRef] [Google Scholar] 38. Escalante-Garcia J. Неиспаряющаяся вода из чистого OPC и материалы-заменители в композитных цементах, гидратированных при различных температурах. Джем. Concr. Res. 2003; 33: 1883–1888. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (03) 00208-4. [CrossRef] [Google Scholar]

Время схватывания бетона | Замедлитель схватывания бетона

Практическое использование бетона в качестве строительного материала зависит от того факта, что он «пластичен» в свежеприготовленном состоянии и впоследствии становится твердым, обладающим значительной прочностью.

Это изменение физических свойств происходит из-за химической реакции между цементом и водой, процесса, известного как гидратация. Гидратация связана с химическими изменениями, а не только с высыханием материала. Гидратация необратима. Реакция постепенная, сначала вызывая застывание бетона, а затем набирая прочность, которая продолжается очень долго. При определенных идеальных условиях вполне вероятно, что бетон будет продолжать увеличивать прочность до бесконечности.

Температура воздуха, температура грунта и погодные условия — все это играет важную роль в скорости гидратации цемента.Время схватывания бетона уменьшается с повышением температуры, но выше 30 90 231 o 90 232 C может наблюдаться обратный эффект. При низких температурах время схватывания замедляется. Правильные методы отверждения и подготовка места помогут ускорить схватывание. Однако, когда бетон используется во время экстремальных температур, то есть в более холодную погоду или в середине лета, в бетонную смесь можно использовать несколько добавок, чтобы облегчить укладку конечного продукта. Эти добавки являются ускорителями и замедлителями схватывания.

Ускорители были разработаны для значительного ускорения времени схватывания и увеличения прочности бетона в раннем возрасте. Время схватывания неускоренного бетона значительно сокращается по мере снижения температуры. Очевидно, это влияет на время отделки. Действие акселератора противодействует этому заданному запаздыванию и сокращает время настройки до значения, которое считается нормальным заданным временем.

Замедлители схватывания предназначены для использования в областях, где раннее схватывание бетона нежелательно, например.грамм. высокие температуры окружающей среды, длительное время в пути между бетонным заводом и строительной площадкой, большая медленная заливка — для предотвращения образования холодных швов и т. д. Химический состав замедлителя схватывания разработан таким образом, чтобы временно остановить действие гидратации, задерживая первоначальное схватывание бетона. Эта задержка пропорциональна дозе используемого замедлителя схватывания. Как только эффект замедлителя истощится, начнется первоначальное схватывание и затвердевание будет развиваться с ускоренной скоростью.

Два графика ниже демонстрируют влияние ускорителей и замедлителей схватывания на время схватывания бетона.

Персонал Allied Concrete будет рад помочь вам с любыми проблемами или вопросами.

Для получения дополнительной информации или помощи, пожалуйста, звоните. Ваш звонок будет автоматически соединен с ближайшим к нам заводом. (Звонки с мобильных телефонов будут направляться в Окленд, Веллингтон или Крайстчерч.)

Чтобы загрузить версию этого документа в формате pdf для печати

кликните сюда

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Allied Concrete постарался предоставить максимально точную информацию.Однако мы не несем ответственности за применение обсуждаемых принципов.

Время отверждения бетона | Практические правила и среднее время

Хотите знать, сколько времени выдерживает бетон? Вы попали в нужное место. Мы собрали всю информацию, которая понадобится вам для успешного завершения вашего следующего конкретного проекта. Прочтите, чтобы узнать все, что вам нужно знать.

---

Заявление об ограничении ответственности: Информация, включенная в этот пост, предназначена только для информационных целей и не должна восприниматься как юридическая, финансовая или самостоятельная консультация.Мы настоятельно рекомендуем проконсультироваться со специалистом, прежде чем пытаться делать какие-либо улучшения или ремонт дома своими руками.

---

Перейти к:

---

Сколько времени нужно для застывания бетона?

Рон Алви / Shutterstock

Время отверждения бетона зависит от климата, уровня влажности и типа бетона, но есть несколько практических правил, которым нужно следовать. Не держитесь за бетон в течение рекомендованного времени, это гарантирует, что у него будет достаточно времени для застывания, что предотвратит будущие повреждения и сделает ваши вложения окупаемыми.

Быстрый ответ

Бетон должен затвердеть в течение от 24 до 48 часов, прежде чем по нему можно будет безопасно ходить. Бетон затвердевает в течение семи дней, чтобы выдержать нагрузку на автомобили и тяжелую технику. Через 28 дней бетон полностью затвердевает и достигает максимальной прочности.

Факторы, влияющие на время отверждения бетона

Dontree_M / Shutterstock

По истечении недели бетон набирает 70% прочности и должен затвердеть в течение месяца после заливки.Некоторые факторы, которые могут продлить время отверждения или предотвратить оседание бетона, включают погодные условия и ингредиенты в смеси.

Влажность

Правильное количество влаги имеет решающее значение во время отверждения. Слишком много воды, и верхний слой начнет отслаиваться и крошиться. Недостаточное количество воды приводит к тому, что бетон высыхает быстрее, а это не то, что вам нужно. Когда бетон высыхает слишком быстро, он теряет прочность и не может выдерживать нормальные весовые нагрузки.

Проблемы с влажностью часто возникают на стадии смешивания, но погода также может иметь значение.Дождь и высокая влажность могут помешать процессу отверждения. Перед тем, как начинать микширование, рекомендуется проверить прогноз.

Температура и ветер

Температура, ветер и влажность влияют на прочность бетона. Проблема возникает, когда верхний слой застывает быстрее, чем нижний. Бетон дает усадку при высыхании. Если один слой высыхает быстрее, чем другой, получается неровная плита.

Сильный ветер может иметь такой же эффект, истощая верхний слой влаги, заставляя его сокращаться быстрее, чем нижний.Влажность может иметь противоположный эффект, как жара и ветер. Влага не испаряется с плиты, что замедляет процесс отверждения.

Нижний слой может высохнуть быстрее, чем верхний, что приведет к разбалансировке и потенциально опасной бетонной плите. Отверждение бетона при низких температурах займет больше времени. Это также может снизить общую прочность плиты после ее высыхания. Оптимально для отверждения бетона при температуре от 55 до 73 градусов по Фаренгейту.

Бетонная смесь

Бетонные смеси разные, и время схватывания может быть разным.Вы также можете добавить в смесь ускоритель, чтобы ускорить время отверждения. Хлорид кальция является наиболее распространенным ускорителем, но вы также можете найти некоторые марки без агрессивного химического вещества.

Ускоритель может ускорить высыхание в три раза по сравнению с плитами только из бетона. Ускоритель помогает ускорить гидратацию цемента. По мере того, как влага и цемент смешиваются, бетон начинает оседать и затвердевать.

Но у использования ускорителя есть обратная сторона. Бетон теряет часть своей прочности, но по-прежнему будет соответствовать требованиям норм.Ускорители чаще всего используются при отрицательных температурах, когда влага может замерзнуть до гидратации бетона.

На что обратить внимание

Imagenet / Shutterstock

При заливке бетона и ожидании его застывания следует учитывать несколько правил.

• Всегда поливайте бетон водой из шланга в течение первой недели от 5 до 10 раз в день. Это средство, известное как влажное отверждение, может помочь бетону стать на 50% прочнее, чем цемент регулярного отверждения.
• Держите бетон накрытым во время отверждения, особенно если вы не можете поливать его из шланга каждые несколько часов.Вы можете использовать одеяло для отверждения бетона или недорогую полиэтиленовую пленку толщиной 4 мм. Покрытие помогает удерживать влагу, поэтому плита равномерно сохнет и сохраняет свою прочность.
• Используйте пруд для отверждения больших бетонных плит. Это может сократить время отверждения с семи до трех дней. Возьмите грунтовые бермы по краям плиты, чтобы удерживать воду. Залейте плиту тремя футами воды и дайте ей застыть. Этот метод часто используется для отверждения фундаментов из бетонных плит.
• Не забудьте вставить в плиту контрольные швы.Вставьте стыки в плиту на четверть вниз для дополнительной прочности. Поместите швы в бетон в течение 24 часов после заливки, чтобы не повредить плиту.
• Никогда не нужно заливать бетон при отрицательных температурах. Она должна оставаться выше 50 градусов по Фаренгейту в течение как минимум одной недели после заливки бетона. Если температура неожиданно упала, накройте плиту бетонным утепляющим одеялом. Вы можете найти их в большинстве магазинов товаров для дома.
• Избегайте окрашивания или окрашивания бетона в течение первых 30 дней.Он все еще затвердевает, и вы можете изменить влажность или химический состав. Влага, оставшаяся в бетоне, также может препятствовать прилипанию краски или пятен к поверхности. Для достижения наилучших результатов подождите, пока бетон не застынет в течение месяца, прежде чем начинать любой проект по декорированию.
• Не кладите на плиту лишний вес в течение первого месяца. Вы хотите полностью избежать этого в течение первых 48 часов. Через два дня вы можете ходить по бетону, а через неделю начать выносить легкие предметы. Если это подъездная дорога, подождите около 10 дней, прежде чем ставить автомобиль на свежеулитую плиту.

Часто задаваемые вопросы

Aisyaqilumaranas / Shutterstock

У вас может быть вся необходимая информация о времени отверждения бетона, и у вас все еще есть вопросы. Не волнуйтесь — у нас есть для вас ответы.

Как долго бетон должен застыть, прежде чем на него нагружают?

Бетон твердеет на разных этапах, определяя, когда на него можно нагружать. Через два дня пешеходное движение станет безопасным. Не беспокойтесь о следах. Через неделю бетон набирает 70% прочности и может выдерживать транспортные средства.

Вы можете подождать целый месяц, прежде чем проезжать тяжелую технику по новой бетонной плите. Через 28 дней бетон полностью затвердел.

Ничего страшного, если после заливки бетона идет дождь?

Как правило, не следует заливать бетон под дождем. Вы можете получить слишком много влаги и неравномерное время высыхания. Накипь, крошка и пыль — распространенные проблемы с плитами, залитыми дождем. Вы не только портите внешний вид плиты, но и снижаете ее прочность.

Как скоро пойдет дождь на бетон?

Перед заливкой бетона уточняйте прогноз погоды. Чтобы плита начала твердеть, вам потребуется как минимум 24 часа сухой погоды. Два дня без дождя оптимальны, но могут оказаться невыполнимыми. Если дождь начнется до того, как плита застыла в течение дня, накройте ее простыней или одеялом, чтобы она оставалась сухой.

Какую температуру схватит бетон?

Лучшие температуры для отверждения бетона — от 40 до 60 градусов по Фаренгейту, но некоторые эксперты рекомендовали позволить погоде прогреться до 50 градусов.

Причина, по которой температура имеет решающее значение, связана с тем, как реагируют химические вещества в бетоне. Более низкие температуры замедляют процесс, а более высокие — ускоряют. В обоих случаях плита потеряет часть своей прочности.

Какое среднее время отверждения бетона?

Время отверждения бетона может варьироваться в зависимости от некоторых условий, но в течение месяца плита готова для поддержки тяжелого оборудования и строительных конструкций.

Обратите внимание на температуру и прогноз дождя и при необходимости используйте чехлы для защиты высыхающих плит.Если вы потратите время, чтобы дать бетону должным образом застыть, у вас будет плита, которая прослужит долгие годы.

Вам также может понравиться:

Мониторинг температуры бетона для определения прочности и прочности на сжатие

Фото: mastourreadymix.wordpress.com

Что такое отверждение бетона?

Отверждение бетона — это метод регулирования достаточной влажности бетона в требуемом диапазоне температур бетона. Это поможет гидратации цемента на начальных этапах.Гидратация — это химический синтез между цементом и водой. Это приводит к формованию различных химикатов, что приводит к схватыванию и затвердеванию. На механизм гидратации влияет начальная температура бетона. Другими факторами являются температура окружающего воздуха, размеры бетона и конструкция смеси. Чтобы эта процедура была эффективной, монолитный бетон должен нести достаточно влаги. Также должна быть оптимальная температура. Это ускорит химическую реакцию.

Американский институт бетона (ACI) предписывает минимальное время отверждения. Этот период соответствует достижению 70% прочности бетона на сжатие. Широко признано, что этот процесс требует семи дней лечения. Но 70% прочности можно достичь быстрее, если бетон подвергается воздействию повышенных температур. Также помогает добавление в смесь определенных примесей. Когда бетон или температура окружающей среды ниже, для отверждения может потребоваться больше времени. Идеальной температурой охлаждения считается около 20 ℃ или 68 ℉.

Почему важно отверждение бетона

Тщательная регулировка влажности и температуры монолитного бетона во время отверждения является важным фактором. Это облегчает контроль качества и надежность смеси. Правильные методы отверждения предотвратят высыхание, усадку и растрескивание монолитного бетона. Это определит устойчивость конструкции в зоне покрытия. Отверждение бетона должно происходить сразу же по мере его осаждения. Также важно следить за температурой бетона и статусом твердения в течение семи дней.Если вода испарится из бетона до того, как он достигнет максимальной прочности, в смеси останется недостаточно воды для полной гидратации цемента. Следовательно, он не сможет достичь максимальной прочности на сжатие. Это особенно заметно в суровых погодных условиях, когда бетонная плита подвергается воздействию элементов. Прочность и развитие бетона могут оказаться под вопросом.

Методы отверждения

Множество элементов определяют скорость испарения воды из недавно отстоявшегося бетона.Это температура воздуха, влажность, температура бетона и скорость ветра. Было использовано несколько методов, чтобы помочь бетону удерживать влагу на начальных этапах. Эти методы используются для:

1. Не допускать попадания воды внутрь бетона во время первичного затвердевания
2. Уменьшить вытеснение воды с поверхности бетона
3. Ускоряет наращивание прочности бетона за счет выделения тепла и большего количества влаги

Выбранный процесс зависит от таких факторов, как доступность отверждаемых материалов, размер, форма и возраст бетона, производственные помещения, эстетический вид и экономичность.Отверждение обычно проходит серией методов. Они должны использоваться в определенное время, как конкретный возраст. Отведенное время для каждого процесса зависит от степени затвердевания бетона. Это необходимо, чтобы убедиться, что метод не повредит бетонную поверхность.

Поддержание влажности

Ponding обычно используется для отверждения плоских поверхностей. Обычно это тротуары и полы. Земля и песок, окружающие бетонную поверхность, могут содержать пруд с водой.Пондинг — это идеальный способ избежать потери влаги из бетона. Это также хорошо для поддержания постоянной температуры бетона. Погружение готового бетонного блока обычно используется для отверждения образцов для испытаний. Это всего лишь один из методов отверждения для улучшения прочности бетона на сжатие.

Фотография предоставлена: engineering-educators.com

Распыление и туманообразование применяются, когда наружная температура превышает точку замерзания. Его также используют при низкой влажности.Туман рассеивается через форсунки или распылители, повышая влажность воздуха над ровными поверхностями. Это замедляет испарение с поверхности. Запотевание сделано для уменьшения растрескивания пластической усадки. Если орошение выполняется поэтапно, бетон не должен высыхать между нанесениями. Для предотвращения высыхания используется мешковина или аналогичный текстиль. Постоянное смачивание и высыхание может привести к растрескиванию поверхности.

Для отверждения часто используются влажные покрытия, пропитанные водой, такие как мешковина, хлопковые циновки, коврики или другие впитывающие влагу ткани.Эти предметы следует укладывать сразу после того, как бетон достаточно затвердеет. Такой прием поможет избежать повреждения поверхности. Он должен быть всегда влажным, чтобы во время отверждения на поверхности бетона оставалась водяная пленка. Это еще один метод отверждения для улучшения прочности бетона на сжатие.

Несъемные формы обычно обеспечивают адекватную защиту от рассеивания влаги на формованных бетонных поверхностях. Их просто оставляют на поверхности на время строительства.Деревянные формы всегда должны быть влажными. Это особенно необходимо в жаркую и сухую погоду.

Снижение потерь воды

• Покрытие бетона непроницаемой бумагой или пластиковыми листами

Непроницаемые бумажные и пластиковые листы можно укладывать на влажный бетон. Пример такой бумаги — полиэтиленовая пленка. Этот легкий материал замедляет проникновение влаги. Его преимущество в том, что его легко наносить. Когда вы их наносите, бетонная поверхность должна достаточно затвердеть.Этот метод позволит избежать повреждения поверхности.

• Нанесение отвердителей, образующих мембраны

Мембранообразующие отвердители используются для замедления или уменьшения испарения влаги из бетона. Они бывают прозрачными или полупрозрачными и даже могут быть окрашены в белый цвет. Белые составы идеальны для жаркой и солнечной погоды. Эти соединения помогают преломлять солнечный свет. Отвердитель следует наносить сразу после окончательной отделки. Они должны соответствовать стандартам ASTM C3094 или ASTM C13155.

Ускорение роста прочности бетона

• Фото: www.mjarchitecture.com.au

  Live Steam

Двумя методами отверждения паром являются острый пар и пар высокого давления. Поддерживайте температуру свежего пара около 140 ° F . Оставайтесь при этой температуре, пока не будет достигнута правильная прочность бетона.

Нагревательные змеевики обычно используются как вкрапленные элементы, расположенные близко к поверхности бетонных элементов.Их функция — предохранять бетон от замерзания при бетонировании в холодную погоду.

• Формы или колодки с электрическим подогревом

Электрообогреваемые формы или опоры обычно используются поставщиками сборного железобетона.

Бетонные изоляционные покрытия существуют для покрытия и защиты бетонных поверхностей, подверженных отрицательным температурам. Этот метод лучше всего применять в период отверждения. Перед укладкой бетонных покрытий убедитесь, что бетон достиг нужной твердости.Эта мера предосторожности позволяет избежать повреждения поверхности.

• Отверждение бетона на сжатие

Недавно смешанный бетон обычно содержит больше воды, чем необходимо для гидратации цемента. Но слишком сильное испарение может замедлить или препятствовать правильной гидратации. Обычно это происходит на поверхности плиты. Эти методы удержания влаги в монолитном бетоне необходимы для правильной гидратации. Это позволяет бетону достичь адекватной прочности на сжатие.

Отверждение точно определяет прочность всей конструкции. Прирост силы происходит быстро на начальных этапах, но продолжается постепенно в течение неопределенного периода. Правильное отверждение повысит прочность, водостойкость, стойкость к истиранию, стабильность объема и устойчивость к замораживанию и оттаиванию.

Решения AKCP

Техника укладки и выдержки бетона на месте требует точных температур. Это позволяет сохранить структурную прочность бетона.С беспроводным датчиком температуры AKCP вопрос о неопределенных периодах отверждения снимается. Датчик также служит регистратором данных. Доступ к данным, собранным с этого датчика, можно получить удаленно и в режиме реального времени с помощью программного обеспечения централизованного мониторинга AKCPro Server. Устройства AKCP устанавливают стандарты точности и долговечности.

Этот беспроводной датчик позволяет членам команды выполнять свои задачи, не беспокоясь о назойливых проводах. Это также избавляет от необходимости искать провода под нагревательными одеялами.Обычно это происходит в зависимости от внешних регистраторов данных. Датчик полностью врос в бетон. Крепится к арматуре внутри опалубки. Беспроводной датчик температуры AKCP анализирует результаты измерения температуры окружающей среды и внешней атмосферы на монолитном бетоне. Это позволяет управлять отверждением бетона и гарантирует идеальные настройки для увеличения прочности на сжатие. Дисплеи в реальном времени позволяют подрядчикам максимизировать процесс заживления. Это также позволяет им снизить энергозатраты.Это дает точный прогноз того, когда бетон наберет достаточную прочность.

Мониторинг бетона с помощью решений для мониторинга AKCP

Ссылки:

https://www.akcp.com/solutions/concrete-curing-sensor/

https://www.specifyconcrete.org/blog/techniques-for-concrete-curing

https://www.bobvila.com/articles/curing-concrete/

Curing of Concrete | Curing time & Duration | Curing methods

Влияние условий отверждения и высокотемпературного воздействия на измельченный доменно-шлаковый цементный бетон | Международный журнал бетонных конструкций и материалов

Прочность на сжатие

Результаты испытаний на прочность на сжатие для всех бетонных смесей в двух условиях отверждения показаны в Таблице 3 и на Рис.2. Результаты в таблице 3 представлены как значения в МПа и как относительная прочность на сжатие по сравнению с эталонным бетоном. Как показано в Таблице 3, прочность на сжатие бетона, отвержденного при повышенной температуре, выше, чем у бетона, отвержденного в стандартных условиях отверждения за 7 дней. Кроме того, прочность на сжатие увеличивалась со временем отверждения для всех групп бетона для обоих условий отверждения. На рисунке 2 показано, что использование 30% замещения шлака дало более низкую прочность на сжатие для обоих условий отверждения, тогда как замена 50% шлака считается оптимальной прочностью на сжатие как для стандартных, так и для условий повышенной температуры отверждения.Бетонные образцы с 50% и 70% замещением шлака показали аналогичные значения прочности на сжатие по сравнению с контрольными образцами. Прочность бетона на сжатие значительно увеличилась между 7 и 28 днями в стандартных условиях отверждения; однако результат стал почти стабильным для бетона, отвержденного при повышенной температуре.

Таблица 3 Изменение прочности на сжатие в зависимости от времени и температуры отверждения при различных соотношениях замещения шлака. Рис. 2

Изменения прочности на сжатие в зависимости от времени и температуры отверждения при различных коэффициентах замещения шлака. a Нормальные условия отверждения, b Условия повышенной температуры отверждения.

На основании данных, представленных на рис. 2, видно, что прочность на сжатие через 7 дней в условиях повышенной температуры твердения для групп бетона G-0, G-30, G-50 и G-70 увеличилась на 28,2. , 20,7, 28,8 и 14,7%, соответственно, по сравнению с нормальными условиями отверждения. Этот результат способствует использованию шлакового цемента в регионах с жарким климатом, поскольку значительная потеря прочности на сжатие маловероятна.Однако, как показано в таблице 3, для бетона через 28 и 56 дней вариации прочности на сжатие стали отрицательными по сравнению с контрольной группой бетона для обоих условий отверждения. После достижения более высокой прочности на сжатие в раннем возрасте, прочность на сжатие бетона начала снижаться в более позднем возрасте для образцов бетона, отвержденных при повышенной температуре. Эти результаты испытаний демонстрируют, что отверждение при повышенной температуре может привести к благоприятному высокому раннему развитию прочности, но неблагоприятному долгосрочному развитию прочности.Предыдущее исследование показало, что термообработка, по-видимому, оказывает неприятное влияние на развитие силы, особенно в более старшем возрасте (Barnett et al. 2006; Jung and Choi 2017). Кроме того, при отверждении при повышенной температуре скорость потери воды в бетоне выше, что приводит к большей пористости в структуре бетона и значительно влияет на ее прочность. (Tang et al., 2017) также объяснили, что причина снижения скорости развития прочности, когда время отверждения превышает 7 дней. Это связано с тем, что воздействие повышенной температуры отверждения способствует ускорению реакции гидратации цемента.Стимулирование этой реакции приводит к быстрому увеличению прочности в течение начального времени отверждения. Образование гелей C – S – H, демонстрирующих игольчатые структуры в раннем возрасте, задерживает последующий процесс гидратации из-за снижения прочности на сжатие в более позднем возрасте из-за более пористых и менее когезионных структур в бетоне по сравнению с бетоном, отвержденным в стандартные условия отверждения, подтвержденные тестом XRD; аналогичные результаты были получены в (akır and Aköz 2008).В условиях длительного отверждения в течение 56 дней образцы бетона, отвержденные при 45 ± 2 ° C, не показали лучших результатов по прочности на сжатие, чем образцы, отвержденные при 21 ± 2 ° C. Это может быть связано с реакционной способностью шлака при 45 ± 2 ° C. Лишь небольшое изменение произошло в гидратации шлакобетона при 21 ± 2 ° C и 45 ± 2 ° C через 28 и 56 дней. Это указывает на то, что условия длительного отверждения при низких температурах отверждения более благоприятны для развития микроструктуры бетона с шлаковой смесью.Гидратация шлаковых смесей незначительно увеличивалась с повышением температуры. Между тем (Укпата и др., 2019) сообщается о небольшом снижении степени гидратации шлака при увеличении замещения.

Было замечено, что прочность на сжатие через 7 дней бетонных групп G-0, G-30, G-50 и G-70 составляла 71,8%, 60,6%, 72,4% и 61,6% от их 56-дневной прочности на сжатие. прочности, соответственно, для образцов бетона, отвержденных при стандартных условиях отверждения. Между тем, для образцов бетона, отвержденных при повышенной температуре, прочность на сжатие через 7 дней для групп бетона G-0, G-30, G-50 и G-70 составила 93.8%, 87,2%, 95,6% и 87,1% от их прочности на сжатие 56 дней соответственно. Кроме того, прочность на сжатие 28 дней бетонных групп G-0, G-30, G-50 и G-70 составила 92,7, 86,6, 97,0 и 79,0% от их прочности на сжатие 56 дней, соответственно. Для образцов бетона, отвержденных при повышенной температуре, их прочность на сжатие 28 дней составила 86,7, 95,5, 100 и 97,4% от их прочности на сжатие 56 дней, соответственно. Сравнение всех вышеперечисленных результатов и развитие силы после 28 дней несущественно.Прочность на сжатие для групп бетона G-30 и G-50 на 28 дней была аналогична прочности на сжатие группы G-0, а его прочность достигла максимального значения при 56 днях. Согласно (Чо и др., 2017), наибольшая прочность, достигнутая при более длительном отверждении, была связана со скрытыми гидравлическими свойствами шлакового цемента.

Огнестойкость бетона

Высокотемпературная стойкость бетонной смеси была оценена для проверки влияния высокой температуры на образцы бетона.Обсуждается остаточная стоимость каждого конкретного объекта недвижимости.

Остаточная прочность на сжатие

Прочность на сжатие образцов была изучена после воздействия повышенной температуры, и процент остаточной прочности был рассчитан по отношению к соответствующим эталонным образцам бетона. Вариации остаточной прочности на сжатие образцов G-0, G-30, G-50 и G-70 при двух условиях отверждения показаны на рис. 3, 4, 5.

Рис. 3

Результат испытания прочности на сжатие после воздействия огня (7 d).

Рис. 4

Результат испытания прочности на сжатие после воздействия огня (28 дней).

Рис. 5

Результат испытания на прочность при сжатии после воздействия огня (56 дней).

Как показано на рис. 3, 4, 5, остаточная прочность на сжатие бетона, отвержденного в стандартных условиях отверждения, первоначально колебалась с увеличением до тех пор, пока температура не достигла 400 ° C из-за дополнительной гидратации негидратированных продуктов, названной (Khan и другие.2013), тем самым увеличивая прочность в результате дальнейшей гидратации связующих и возможного развития C – S – H. Все группы бетонной смеси в условиях повышенной температуры отверждения показали колебания прочности при воздействии 200 ° C. (Türker et al., 2016) сообщили о снижении остаточной прочности на сжатие бетона, содержащего шлаковый цемент, после воздействия высоких температур до 200 ° C. Однако несколько исследователей сообщили об увеличении остаточной прочности на сжатие при воздействии высоких температур от 200 до 400 ° C из-за гидратации негидратированных цементных зерен в микроструктуре (Lublóy et al.2017). Однако при дальнейшем увеличении пиковой температуры и продолжительности выдержки остаточная прочность на сжатие значительно снизилась. (Mohammad Hosseini et al. 2018) и (Durgun and Sevinç 2019) протестировали шлакобетонный цемент в диапазоне высокотемпературного воздействия 400–800 ° C и наблюдали снижение прочности остаточной прочности бетона на сжатие с увеличением высоких температур. температурное воздействие.

Остаточная прочность на сжатие всех бетонных смесей, отвержденных при стандартных условиях отверждения, снизилась по сравнению с контрольной группой, когда воздействие высоких температур увеличилось до 600 и 800 ° C.Однако для бетона, отвержденного при повышенной температуре, остаточная прочность на сжатие снизилась по сравнению с контрольной группой, выдержанной при 400, 600 и 800 ° C для всех групп бетонных смесей. Остаточная потеря прочности на сжатие, связанная с увеличением воздействия высоких температур, может быть связана с потерей влаги во время нагрева.

На рисунке 4 показаны данные для всех бетонных смесей, включая график зависимости начальной прочности на сжатие от остаточной прочности на сжатие при 28-дневном выдерживании. Бетонные группы G-0, G-70, G-50 и G-30, с относительно высокой начальной прочностью на сжатие, испытали увеличение остаточной прочности на сжатие при воздействии 200 ° C по сравнению с неэкспонированными контрольными образцами бетона до 8.6%, 1,6%, 8,1% и 1,9% соответственно в условиях повышенной температуры отверждения. Между тем, когда продолжительность выдержки была увеличена до 1 часа, потеря остаточной прочности на сжатие увеличилась для всех групп бетонов, кроме группы бетонов с высоким содержанием шлака (G-70). По мере увеличения продолжительности воздействия до 2 ч потеря остаточной прочности на сжатие увеличивалась. Между тем, для бетона, отвержденного при стандартных условиях отверждения, все группы бетона, кроме группы G-0, потеряли остаточную прочность на сжатие после 2 часов выдержки.Следовательно, влияние повышенной температуры твердения более выражено для групп шлакобетона с большим объемом.

Кроме того, рис. 4 показывает, что для данного высокотемпературного воздействия остаточная прочность образцов на сжатие уменьшалась с увеличением содержания шлака. Однако снижение остаточной прочности на сжатие с увеличением воздействия высоких температур было значительным в случае бетона, отвержденного при повышенной температуре, по сравнению с образцами, отвержденными при стандартных условиях отверждения.

При 56-м дне остаточная прочность на сжатие бетонных групп G50 и G70 на 13,01 и 12,18% ниже, чем у контрольной бетонной смеси G0, соответственно, при нормальных условиях отверждения при выдержке при высоких температурах 600 ° C в течение 2 часов. в то время как бетон группы G30 показывает небольшое увеличение (3,16%) прочности по сравнению с контрольной смесью. Из рисунка 5 также видно, что группы бетонов G30, G50 и G70 показали снижение прочности на 9,59, 41,19 и 97,33% по сравнению с контрольной смесью G0, соответственно, при температуре воздействия 800 ° C.Остаточная прочность на сжатие 56 дней при нормальном отверждении для групп бетонов G0 и G30 показывает почти такую ​​же тенденцию; прочность снизилась на 44,19 и 51,52% по сравнению с неэкспонированными группами бетона, соответственно, при температуре воздействия 600 ° C. Аналогичным образом, бетон групп G50 и G70 также испытал снижение прочности на 181,9 и 266,0% соответственно при температуре воздействия 800 ° C.

Было замечено, что для всех групп бетона, сохраненных при повышенной температуре отверждения, более низкая остаточная прочность была зафиксирована после выдержки при температуре 800 ° C в течение 2 часов по сравнению с образцами, отвержденными при нормальной температуре.Снижение остаточной прочности бетонных групп G0, G30, G50 и G70 на 21,7, 5,61, 1,2 и 21,7% по сравнению с бетонной группой той же группы, отвержденной при нормальной температуре отверждения при 56d, соответственно. При отверждении при повышенной температуре прочность бетонных групп G50 и G70 снизилась на 17,4 и 97,3% по сравнению с контрольной бетонной смесью G0, соответственно, при температуре воздействия 800 ° C. Тем не менее, бетон группы G30 показывает небольшое увеличение (4,89 и 5,5%) прочности, такое же, как и в условиях нормального температурного отверждения, по сравнению с контрольной смесью при температуре воздействия 600 ° C и 800 ° C, соответственно.Снижение прочности при воздействии 800 ° C для групп бетона G0, G30, G50 и G70 составляет 166,6, 134,8, 177,9 и 261,6% по сравнению с образцами без высокотемпературного воздействия соответственно. Между тем, процент снижения прочности снижается по мере того, как высокотемпературное воздействие снижается до 600 ° C для всех групп бетона.

Потеря массы образцов

Потеря массы образцов бетона из-за воздействия огня была оценена путем измерения массы образцов бетона до и после воздействия огня.Были рассчитаны проценты изменения массы при различных температурах. Процент потери массы бетонных образцов из-за пожара через 28 дней показан на рис. 6.

Рис. 6

Потеря массы из-за воздействия повышенных температур.

Как показано на рис. 6, все образцы показали значительную потерю массы после 1 и 2 часов воздействия огня до 200 ° C. Впоследствии процентная потеря массы увеличивалась с меньшей скоростью при воздействии огня при 400 и 600 ° C. Кроме того, процентная потеря массы снова увеличивалась с большей скоростью при воздействии огня 800 ° C из-за растрескивания образцов.

Воздействие высокой температуры можно разделить на три различные температурные фазы в соответствии с разницей в остаточной массе образцов бетона, полученных при высоких температурах. На первом этапе из-за испарения свободной воды в бетоне потеря массы в процентах была незначительной для всех групп бетонов. На втором этапе температурное воздействие было увеличено до 200–400 ° C, и процентная потеря массы увеличилась больше по сравнению с первым этапом из-за дополнительного испарения химически связанной воды; аналогичные результаты были получены в (Georgali and Tsakiridis 2005; Shumuye et al.2019; Ермак и др. 2017).

В общем, когда продолжительность воздействия увеличивалась до 1 и 2 часов при каждом воздействии высокой температуры, процент потери массы постепенно увеличивался с увеличением продолжительности воздействия. Кроме того, потеря массы увеличивалась с периодом воздействия независимо от температуры нагрева. Средняя потеря массы образцов бетона, отвержденных в стандартных условиях отверждения, составила 2,64% при 200 ° C в течение периода воздействия 140 мин, тогда как при 400, 600 и 800 ° C средняя потеря массы из-за воздействия огня составила 157 минут. , 126 и 143 мин экспозиция составила 7.06%, 8,02% и 9,93% соответственно, что указывает на существенное изменение тренда с изменением температуры. Для образцов бетона, отвержденных при повышенной температуре, средняя потеря массы составила 2,09% при 200 ° C в течение периода воздействия 140 мин, тогда как при 400, 600 и 800 ° C средняя потеря массы из-за огня для 157, 126, и 143-минутное воздействие составили 5,59%, 6,8% и 8,83% соответственно. При сравнении двух условий отверждения, процентная потеря массы была более значительной для бетона, отвержденного при стандартных условиях отверждения, чем для бетона, отвержденного при повышенной температуре.

Визуальный осмотр

Фотографии образцов после выдержки при 200, 400, 600 и 800 ° C показаны на рис. 8, 9, 10. Эти изображения ясно показывают влияние замещения шлака на величину поверхностного растрескивания образцов после высокотемпературного воздействия. При повышении температуры окружающей среды химические и физические превращения происходили с высокой скоростью. При температуре выше 100 ° C выделялась физически связанная вода. Кроме того, при температуре выше 300 и 500 ° C фаза силикатного гидрата разлагалась, а портландит дегидратировался соответственно (Albrektsson et al.2011).

Когда продолжительность воздействия и температура увеличились до значений, превышающих 800 ° C в течение 1 часа, изменения в объеме бетона стали очевидными, агрегаты начали расширяться и претерпевать кристаллические изменения. В дополнение к ранее обсужденному снижению прочности, все образцы бетона показали трещины, сколы и изменение цвета. Вариация изменения цвета в первую очередь зависела от типа агрегата (Lau and Anson 2006). Однако использованные агрегаты были из одной партии. Поэтому анализ изменения цвета был ограничен типом цементной пасты (Annerel and Taerwe 2011).

При визуальном осмотре изменение цвета образцов бетона напрямую связано с воздействием огня. Изменение цвета образцов бетона из-за воздействия огня не зависит от температуры отверждения. Цветовые вариации образцов бетона после воздействия высокотемпературного огня приведены на рис. 7. Все образцы бетона, подвергшиеся воздействию 200 ° C в течение всей продолжительности воздействия, стали серыми после воздействия огня. Однако при 400 ° C все образцы бетона демонстрировали некоторые незначительные изменения цвета (светло-серый) по сравнению с образцами, подвергнутыми воздействию 200 ° C в течение 20-минутной выдержки.Однако, когда продолжительность воздействия была увеличена до 140 мин, цвет образца бетона изменился на (старый шнурок = светло-розовый) для групп бетона G-50 и G-70, тогда как цвета остальных групп бетона G-0 и G-30 остался без изменений (светло-серый). Подобное изменение цвета на светло-серый в образцах бетона OPC, подвергшихся воздействию огня, наблюдал (Sarker 2004). Как показано на рис. 7, при выдержке 600 ° C все образцы бетона были светло-серыми. Однако, когда условия воздействия были продлены на 126 минут, бетонные группы G-0 и G-30 изменились на бело-серый цвет, тогда как бетонные группы G-50 и G-70 изменились на (старое кружево = светло-розовое).Это изменение цвета произошло из-за разложения CaCO ₃ на CaO и CO ₂ под воздействием огня. Кроме того, как сообщается в (Albrektsson et al.2011; Kore Sudarshan and Vyas 2019; Shumuye et al.2019), присутствие соединений железа в мелких или крупных агрегатах, которые разлагаются до его производных из-за высокой температуры, приводит к светло-розовому цвету. цвет.

Рис. 7

Изменение цвета бетонных кубиков при разной продолжительности воздействия огня и процентном содержании шлака независимо от температуры твердения.

Из-за разницы температур между поверхностью и центром образцов, поверхностные трещины были заметны во многих образцах бетона после воздействия огня. Как показано на фиг. 8 и 9, наиболее явное поверхностное растрескивание наблюдалось во всех группах бетонных смесей при повышении температуры выдержки до 800 ° C. Однако, когда температура воздействия увеличилась до 600 ° C, большая поверхностная трещина наблюдалась для бетонных групп G-0 и G-30, тогда как небольшая трещина наблюдалась для бетонных групп G-50 и G-70 для обоих условий отверждения.Интенсивность поверхностных трещин была выше для групп бетона, отвержденных при повышенной температуре, по сравнению с группами, отвержденными в стандартных условиях отверждения. Поверхностная трещина возникла в результате деформации бетона, вызванной температурным градиентом через поперечное сечение бетона (Sarker 2004). По данным (Shumuye et al., 2019), во время обезуглероживания дополнительно образованный CaCO ₃ увеличил свой объем на 44%, а охлаждение привело к образованию трещин и скалыванию бетона.Таким образом, образцы бетона, содержащие небольшое количество CaCO ₃ в цементном тесте, демонстрировали незначительное поверхностное растрескивание.

Рис. 8

Влияние процентной доли замещения шлака на развитие поверхностных трещин при стандартном температурном режиме отверждения.

Рис. 9

Влияние процента замещения шлака на развитие поверхностных трещин при повышенных температурах отверждения.

Отслаивание образцов бетона при 800 ° C показано на рис.10. Этот тип выкрашивания наблюдался во всех образцах бетона, независимо от температуры отверждения и процента замены, но размер выкрашивания для группы бетона G-0 был относительно низким по сравнению с другими образцами бетона. Более высокая устойчивость к разрушению и растрескиванию бетона группы G-0 была обусловлена ​​его внутренней более высокой прочностью на разрыв и более высоким пиком CaCO ₃ по сравнению с другими группами бетонных смесей, как показано на рис. 13.

Рис.10

Растрескивание и скалывание образцов бетона после выдержки 800 ° C.

XRD

XRD-анализ был проведен для изучения влияния воздействия огня и уровня замещения шлака на гидратацию и фазовые изменения. На рисунках 11, 12, 13 показаны части рентгенограмм, полученных для всех групп бетона до и после воздействия огня при 400 и 800 ° C.

Рис. 11

XRD бетонных смесей после воздействия огня (400 ° C). a Нормальные условия отверждения, b Условия повышенной температуры отверждения.

Рис. 12

XRD бетонных смесей после воздействия огня (800 ° C). a Нормальные условия отверждения, b Условия повышенной температуры отверждения.

Рис. 13

XRD образцов бетона при температуре окружающей среды. a Нормальные условия отверждения, b Условия повышенной температуры отверждения.

Анализ данных XRD, показанный на рис. 12, подтвердил, что после воздействия огня бетон претерпел минералогические изменения.Одним из основных химических изменений было разложение геля C – S – H и превращение Ca (OH) ₂ в CaO из-за исключения химически связанной воды. Кроме того, появилось больше пиков для альфа-бета-комбинации агрегатов кварца после выдержки до 800 ° C, как показано на рис. 13. Из-за разложения геля C – S – H и гидроксида кальция пики C– Гель S – H был ниже, чем у неэкспонированных образцов бетона во всех бетонных смесях. Наблюдались другие основные пики, такие как SiO _2, , из-за диссоциации гидрата силиката кальция, как показано на фиг.11, 12.

Пики CaCO ₃ и Al ₂ O ₃ для бетона, отвержденного в стандартных условиях отверждения, были относительно низкими по сравнению с бетоном, отвержденным при повышенной температуре отверждения в раннем возрасте (7 дней). Однако в более позднем возрасте (56 дней) пики CaCO ₃ и Al ₂ O ₃ были выше для бетона, отвержденного при стандартных условиях отверждения.

На основании рисунка 12 причиной меньшего растрескивания поверхности бетонов групп G-50 и G-70 был меньший состав CaCO ₃ по сравнению с бетонными группами G-0 и G-30, в результате чего в уменьшенных выбросах CO ₂ при разложении CaCO ₃ при выдержке 800 ° C.

Следовательно, по мере увеличения уровня замещения шлака остаточное количество CaCO ₃ после воздействия высокотемпературного огня уменьшалось. Между тем, по сравнению с другими вяжущими смесями, количество Al ₂ O ₃ увеличивалось с увеличением уровня замещения шлака. Однако влияние Al ₂ O ₃ на прочность на сжатие образцов бетона было меньше, чем влияние CaO. Распад Ca (OH) ₂ , CaCO ₃ и C – S – H привел к образованию CaO и CaSiO ₂ .(Kore Sudarshan and Vyas 2019) сообщили, что из-за разложения C – S – H потеря механических свойств бетона была значительной при воздействии огня 600 и 800 ° C.

Острые пики различной интенсивности оксида кремния (SiO ₂ ), кальцита (CaCO ₃ ), феррита (Fe ₂ O ₃ ), кварцита (SiO ₂ ) и алюмината (Al ₂ O ₃ ) были ясно видны для бетона, отвержденного при повышенной температуре, по сравнению с бетоном, отвержденным при стандартных условиях отверждения, демонстрируя наличие хорошей кристаллизации.Кроме того, на дифрактограммах всех конкретных образцов также были указаны дополнительные пики. По мере того, как высокотемпературное воздействие увеличивается с 400 ° C до 800 ° C, основные пики, показанные на фиг. 12, уменьшаются, что приводит к плохой кристаллизации продуктов гидратации. Этот результат согласуется с наблюдаемыми результатами СЭМ для соответствующего бетона. При 800 ° C интенсивность пиков CaCO ₃ (кальцит) показывает заметное снижение, это может быть связано с разложением кальцита на CaO и CO ₂ .Неожиданное отсутствие Ca (OH) ₂ , вероятно, было вызвано разложением портландита на кальцит (Пан и др., 2018; Вышваржил и др., 2014). Точно так же фаза оксида кремния также указывает на восстановление из-за постепенного разложения силикатных фаз.

SEM

Микроструктура образцов бетона, полученных с использованием различных уровней замещения шлака, подвергающегося воздействию высоких температур, была исследована с помощью SEM. Изучены микротрещины, разрушение фаз CH и C – S – H, образование кристаллов оксида кальция.Несмотря на то, что микроструктура шлакобетона всесторонне обсуждалась (Aldea et al. 2000b; Escalante-Garcia and Sharp 2004; Haining and Qiu 2014; Pan et al. 2018; Türker et al. 2016), важно изучить влияние температуры твердения на микроструктурные свойства шлакобетона в условиях воздействия огня.

На рис. 14 показано изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, для бетона со 100% OPC и шлакобетона с заменой 70% и 30% через 7 дней для двух различных условий отверждения.Он показал присутствие портландита (CH), гидрата силиката кальция (C – S – H), гидроксида кальция (Ca (OH) ₂ ), эттрингита ((Ca ₆ Al ₂ (SO ₄ ) (Liu и др., 2019).

Рис. 14

Морфология СЭМ смешанного шлакобетона при различных температурах отверждения и уровнях замещения шлака. a Стандартные условия отверждения, b Условия повышенной температуры отверждения.

Во время гидратации потреблялись C ₃ S и C ₂ S; следовательно, образовывались фазы C – S – H и CH. Бетонные группы G-0 и G-30 содержали более концентрированное количество геля C – S – H по сравнению с бетоном группы G-70. По данным XRD для бетонных групп G-0 и G-30, концентрация CaCO ₃ была выше по сравнению с бетонной группой G-70. Кроме того, в группе бетона G-70 появилась сотовая структура фазы C – S – H, что привело к более низкой прочности на сжатие в раннем возрасте по сравнению с группами бетона G-0 и G-30.

Влияние температуры застывания было заметно для всех групп бетонов. Образование фаз C – S – H, CH и Ca (OH) ₂ и присутствие эттрингита были более заметными для бетона, отвержденного при повышенной температуре. С повышением температуры отверждения аморфные незрелые гели стали важными для связывания кристаллической фазы эттрингита продукта гидратации. Плотность кристаллической фазы была больше у бетона группы G-0 по сравнению с бетоном группы G-70.Из рис. 14 можно сделать вывод, что микроструктура бетонной группы G-0 была более однородной, чем у других бетонных групп. Из-за наличия шлакового цемента физический и химический вклад частиц шлакового цемента был более заметным для группы бетона G-70.

Как показано на рис. 15 и 16, результаты СЭМ для 28-дневного отверждения образцов бетона после воздействия высокотемпературного огня 400 ° C показали незначительные изменения в морфологии всех групп бетона по сравнению с неэкспонированными образцами бетона.Изменения были более очевидными для конкретных групп G-50 и G-70 по сравнению с конкретными группами G-0 и G-30. Однако при повышении температуры выдержки до 800 ° C преобладающее количество микро- и макротрещин, деформация кристаллов Ca (OH) ₂ и разрушение фазовых границ C – S – H проявились во всех группах бетона независимо от температура отверждения. Следовательно, для этих групп бетонов была зафиксирована низкая остаточная прочность на сжатие. Хорошо гидратированная паста портландцемента состоит в основном из C – S – H, CH и эттрингита.Когда образцы бетона подвергались воздействию высоких температур, гидратированные цементные продукты постепенно высвобождали воду, создавая поровое давление в пористой структуре бетона.

Рис. 15

Морфология SEM шлакобетона при различных температурах выдержки и уровнях замещения шлака при выдержке 400 ° C. a Стандартные условия отверждения, b Условия повышенной температуры отверждения.

Рис. 16

Морфология шлакобетона с добавлением шлакобетона на сканирующем электронном микроскопе при различных температурах отверждения и уровнях замещения шлака при воздействии огня 800 ° C. a Стандартные условия отверждения, b Условия повышенной температуры отверждения.

В нескольких исследованиях обсуждались микроструктурные свойства шлакобетона (Campbell 1986; Cho et al. 2017; Fernandes et al. 2017; Pan et al. 2018). Бетонные группы G-0 и G-30 показали более высокую огнестойкость по сравнению с двумя другими бетонными группами.