Набор прочности бетона в зависимости от температуры и марки – твердение и схватывание

Бетонная смесь – пластичный материал, в котором после его укладки в опалубку происходят сложные физические и химические процессы. В результате образуется бетон – прочный и долговечный искусственный камень. В бетоне любого состава набор марочной прочности протекает в две стадии – схватывание и твердение. Длительность каждого этапа определяется множеством факторов, основные из них: состав смеси и температурно-влажностный режим. В стандартном варианте набор марочной прочности бетона длится 28 суток. Многие внутренние процессы продолжаются и по истечении 28 суток, но их влияние на прочностные и другие характеристики искусственного камня, в основном, незначительно.

Время схватывания бетона – стандартное и измененное

Начальное схватывание бетонной смеси в стандартном варианте (при температуре +20 °C и влажности 95%) осуществляется в течение двух первых часов после затворения сухих компонентов смеси водой. Один из химических компонентов бетона – трехкальциевый алюминат 3CaO*Al

2O₃. Он интенсивно реагирует с водой и влияет на формирование первичных связей в искусственном камне. После окончания схватывания это соединение на прочность материала не влияет.

Использование специальных полимерных добавок обеспечивает очень быстрое схватывание бетона – процесс длится несколько десятков минут. Но такой метод обычно используют только при серийном производстве ЖБИ.

Сроки застывания бетонов различных классов прочности

Класс бетона по прочности на сжатие	Примерная длительность схватывания, час
В 15 (М 200)	2-2,5
В 22,5 (М 300)	1,5-2
В 30 (М 400)	1-2

На начало схватывания и длительность процесса влияет температура воздуха.

Если при +20 °C схватывание в общем случае начинается через 2 часа после затворения цемента водой и длится час-два, то при температуре 0 °C схватывание начинается через 5-6 часов после приготовления пластичного продукта и длится 9-10 часов. Слишком длительное схватывание негативно влияет на конечные прочностные характеристики. Высокие температуры окружающей среды провоцируют ускоренное схватывание смеси из-за быстрого испарения воды, что также негативно сказывается на прочности искусственного камня.

В каких случаях может понадобиться отсрочка начала схватывания:

• проведение бетонирования в жаркую погоду;
• перевозке приготовленной в заводских условиях пластичной смеси на дальние дистанции;
• длительное нахождение в пути из-за автомобильных пробок;
• изготовление высокомарочных смесей, с высокой концентрацией портландцемента;
• заливка смеси этапами, в этом случае необходимо, чтобы приготовленная, но неизрасходованная смесь сохраняла рабочие характеристики.

Замедлить схватывание смеси и, одновременно, сохранить ее рабочие характеристики позволяют заменители схватывания «Линамикс», «Полипласт Ретард», «Сика Ретардер». Предотвратить схватывание можно постоянным перемешиванием смеси, поэтому на удаленные строительные площадки пластичный материал доставляют бетоносмесителем с постоянно вращающейся емкостью. Но время сохранности рабочих характеристик смеси, даже при перемешивании, ограничено, особенно в жаркую погоду.

Ускорители схватывания используют при зимнем бетонировании и изготовлении железобетонных изделий. При этом в лабораторных условиях должно быть установлено допустимое количество добавок. Функции ускорителей схватывания и последующего твердения бетона выполняют:

• сульфат натрия – не более 2% от общей массы бетона;
• соль азотной кислоты – не более 4%;
• хлорид кальция – до 3%.

При прогреве изделий из бетона, осуществляемом в автоклаве под высоким давлением, сроки схватывания и последующего набора прочности существенно сокращаются. Для гарантированного эффективного схватывания бетона при зимнем бетонировании, наряду с добавками ускорителей, применяют предварительный нагрев смеси до +80°C, а затем прогрев электрическим током и паром, укрытие теплоизоляционными материалами.

Твердение бетона – скорость процесса в зависимости от условий

После схватывания бетонной смеси начинается этап ее твердения, происходящего за счет удаления свободной воды из смеси. Часть жидкости испаряется, а часть связывается в стойкие химические соединения. Нормальные условия твердения бетона, обеспечивающие баланс между испаряющейся и связываемой водой: температура воздуха – +18…+25 °C, влажность на поверхности бетонной конструкции – не менее 90%. Требуемые условия влажности достигают с помощью увлажнения бетонной поверхности и ее укрытия гидроизоляционными материалами – полиэтиленовой пленкой или рубероидом.

Повышенная температура окружающей среды ускоряет испарение жидкости, что мешает полноценной гидратации, а это снижает прочность на сжатие и формирует неравномерность прочностных характеристик в наружных и внутренних слоях бетонной конструкции.

Если в процессе твердения бетон подвергся замораживанию, возможны два варианта влияния минусовых температур на прочность искусственного камня. После замораживания и последующего размораживания бетон, не достигший критической прочности, теряет прочностные характеристики на 50% более. Материал, достигший критической прочности, после размораживания продолжает набор прочностных характеристик до нормативной величины. Критическая прочность выражается в процентах от марочной прочности бетона и зависит от его класса:

• В 7,5, В 10 – 50%;
• В 15-В 27,5 – 40%;
• В 30-В 40 – 30%.

Если речь идет о массивных тяжелонагруженных бетонных конструкциях, то критическая прочность, независимо от класса бетона, принимается равной 70%.

Есть еще одно понятие прочности – распалубочная, то есть достаточная для снятия опалубки. Обычно она составляет 70% от марочной величины, но может иметь другое значение, указанное в проектной документации. Преждевременное снятие опалубки негативно влияет на прочность искусственного камня, а передерживание – увеличивает сроки строительства и его стоимость.

Способы ухода за свежеуложенным бетоном с целью обеспечения нормальных условий схватывания и твердения

Соблюдение правил ухода за бетоном обеспечивает нормальные условия схватывания смеси и набор марочной прочности с оптимальной скоростью. Мероприятия по уходу за бетонной конструкцией после заливки и уплотнения бетонной смеси:

• Защита от слишком интенсивного испарения влаги с поверхности бетонного элемента, которое приводит к разности давлений в толще бетона и на его наружной части, а, следовательно, трещинообразованию. Для этого блок закрывают полиэтиленовой пленкой, рубероидом, брезентом. Могут использоваться опилки и песок при условии их регулярного смачивания.
• Обеспечение равномерного температурного режима по всему объему бетона при его твердении. Особенно это важно при заливке массивных конструкций.
  Комплекс технологических мероприятий по выравниванию температуры на поверхности и в толще конструкции указывается в проектной документации. Он может включать искусственное охлаждение с помощью поверхностного полива блока холодной водой или посредством системы труб-змеевиков.
• Защита от низких температур при твердении бетона до набора критической прочности. Эти мероприятия необходимы при зимнем бетонировании. Для обеспечения нормальных условий гидратации цемента используют: введение противоморозных добавок, утепление конструкции теплоизоляционными материалами, прогрев стальными проводами, электродами, инфракрасными лучами, устройство тепляков с прогреваемым воздухом. Часто сочетают несколько технологических приемов.

За какое время бетон застывает в опалубке?

Примерное время, за которое бетон, залитый в опалубку, достигает определенного значения прочности можно определить по графикам и таблицам, представленным в нормативных документах.

Таблица зависимости времени набора прочности бетонами классов В 15-В 22,5, приготовленных с использованием цемента марок М400 и М500, от температуры окружающей среды

Срок твердения, сутки	Среднесуточная температура окружающей среды, °C
	0	+5	+10	+20	+30
	Прочность на сжатие в % от нормативной марочной прочности
1	5	9	12	23	35
2	12	19	25	40	55
3	18	27	37	50	65
5	28	38	50	65	80
7	35	48	58	75	90
14	50	62	72	90	100
28	65	77	85	100	-

Точную картину набора прочности бетонной конструкцией можно получить с помощью образцов, схватывание и твердение которых осуществляется в тех же условиях, что и основной элемент.

Процесс твердения бетона и факторы, которые на него влияют. ГОСТ, температура, ускорение твердения бетона

• Главная
• ›
• Статьи
• ›
• Факторы, оказывающие влияние на схватывание и твердение бетона

01.03.2021

Бетон широко используется в строительстве, потому как материал этот универсальный. Из него можно возводить литые прямоугольные конструкции или отливать замысловатые неправильные геометрические формы, использовать для производства готовых изделий. Чтобы работа с этим материалом была правильной, и конечный продукт обладал необходимыми характеристиками, важно правильно подобрать марку, и знать процесс твердения бетона. Это важно для соблюдения требований по его укладке.

Бетон – универсальный материал для строительства

Процесс схватывания бетона

Твердение и схватывание часто считают одним и тем же процессом, однако на самом деле это не так.

Важно принимать во внимание именно твердение. После завершения этого процесса изделие обладает теми характеристиками, которые необходимы. Начинается оно со схватывания. До этого подвижность бетонной смеси сохраняется и с ней еще можно работать. Время схватывания бетона – 1-2 часа с момента начала заливки.

Часто для того, чтобы бетон не схватывался, его длительно перемешивают, что существенно снижает качество раствора и конечного изделия из него

Далее наступает стадия набора прочности, которая длится 28 дней. Это время номинальное, на самом деле считается, что процесс может длиться несколько месяцев. Разные виды бетона не одинаково набираю прочность. Этот процесс зависит от марки цемента, который входит в его состав.

С точки зрения химии твердение – процесс кристаллизации. Минералы, которые входят в состав цемента (силикаты, алюминат, алюмоферрит) при взаимодействии с водой образуют твердые и прочные соединения. Если не дождаться окончания процесса, то излишняя нагрузка на конструкцию приведет к ее разрушению.

Нарушение процесса твердения приводит к разрушению бетона

Если наоборот, перестраховаться и выждать дольше, то затянется строительства и возрастут затраты на него.

Что такое нормальное твердение бетона и от чего оно зависит

К основным факторам, которые оказывают влияние на этот процесс относят:

• Состав (марку цемента, количество воды и заполнителя).
• Жесткость.
• Условия окружающей среды (температура и влажность).
• Способ укладки (виброобработка, утрамбовывание).
• Уход за бетоном.
• Использование добавок и присадок.

Самыми важными являются температура и влажность. Согласно ГОСТ, нормальное твердение бетона происходит при режиме 18-22^оС и 100% относительной влажности воздуха.

Изменение температуры всего лишь на 10^оС способно увеличить скорость твердения в разы. При ее значении ниже 5^оС процесс резко замедляется, а при снижении ниже 0^оС – останавливается. Сказанное представлено на графике твердения бетона в зависимости от температуры.

График зависимости прочности от температуры

При более сухом воздухе, казалось бы, бетон должен быстрее схватываться. Однако, при снижении влажности испаряется вода, а она необходима для процесса гидратации и кристаллизации. Именно поэтому влажный воздух является необходимым условием твердения бетона.

Выделяют автоклавные бетоны и неавтоклавные. Первые твердеют в искусственных условиях при высоком давлении и наличии горячего пара. Вторые – в естественных.

Автоклавный бетон твердеет в искусственной среде

Ускорение или замедление твердения бетона

Оба эти процесса могут понадобиться при строительстве. Не всегда можно сразу взять смесь в работу, тогда нужно замедлить её схватывание. Иногда, нужно, чтобы конструкция набрала прочность как можно скорее. Для этого прибегают к:

• Тепловлажностной обработке (повышению температуры твердения бетона и влажности).
• Повышению жесткости.
• Использованию присадок – ускорителей застывания.

Жесткость увеличивается за счет уменьшения количества воды, при этом работать со смесью становится сложнее.

Задержать процесс схватывания можно, если добавить присадки-замедлители.

Важно также вовремя снимать опалубку, это ускоряет процесс твердения. Считается, что делать это можно на 5 день, однако добавки способны сократить это время вдвое.

Для правильного твердения важно вовремя снять опалубку

Опытные строители знают способы правильного твердения бетона. Идеально процесс протекает в воде. На воздухе испарение жидкости приводит к остановке гидратации и образованию ячеистого бетона. Для того, чтобы сохранить влагу, изделие укрывают влагонепроницаемым материалами (полиэтилен, брезент) или засыпают песком и опилками, которые постоянно смачивают водой.

Подход к соблюдению температурного режима зависит от условий окружающей среды. При кристаллизации выделяется тепло, из-за которого значение температуры на поверхности бетона и внутри него могут отличаться на 25-30^оС (в толще регистрируют и 80^оС). Из-за резкого перепада на поверхности образуются трещины и теряется прочность. Для охлаждения нужно лить на водонепроницаемый материал холодную воду, меняя ее в процессе нагревания. Остужать бетон также нужно с соблюдением правил и точно знать температуру внутри. Для этого поле заливки измерения проводят каждые 2 часа, в дальнейшем – трижды в сутки.

Сохранение влаги – важное условие для быстрого набора прочности

В зимнее время для увеличения температуры прибегают к:

• Установке тепляков.
• Прогреванию инфракрасным излучением.
• Сохранению тепла химической реакции.
• Добавлению противоморозных присадок.

Если у вас остались вопросы по поводу того, как быстро и правильно затвердить бетон, обращайтесь к нашим консультантам.

Мониторинг температуры твердения бетона с помощью датчиков

Одним из наиболее важных аспектов обеспечения целостности вашей бетонной конструкции является контроль ее температуры на ранних этапах строительства. Это особенно актуально в экстремальных погодных условиях, когда смешивание и отверждение бетона зависят от различных факторов окружающей среды.

Если свежезалитый бетон подвергается воздействию слишком высоких или слишком низких температур или если он не сохраняет достаточно влаги, набор прочности бетона будет поставлен под угрозу. По этой причине тщательное отслеживание колебаний температуры бетонной плиты во время отверждения жизненно важно для обеспечения прочности, качества и долговечности. Использование термометра для отверждения бетона — лучший способ обеспечить целостность вашей бетонной конструкции.

Как контролировать температуру бетона во время смешивания и отверждения

В настоящее время существует несколько методов для уменьшения неблагоприятного воздействия неправильной температуры гидратации. Можно использовать два подхода или их комбинацию для контроля температуры во время фазы покоя и фазы набора прочности в процессе гидратации.

Первый подход заключается в оптимизации дизайна смеси . Второй подход заключается в управлении окружающими элементами или свойствами отверждения, влияющими на температуру.

Контроль температуры бетона при разработке смеси

Чтобы поддерживать желаемую температуру во время теплоты гидратации (экзотермическая реакция в цементе), вам необходимо разработать смесь, соответствующую конкретному применению и условиям окружающей среды бетона. Вот некоторые моменты, которые следует учитывать при разработке бетонной смеси:

• Выбор соответствующего типа цемента изменяет количество выделяемого тепла. По сравнению с цементом типа I тип III выделяет больше тепла, тип II выделяет умеренное количество тепла, а тип IV выделяет меньше тепла, чем другие;

• Регулировка тонкости цемента (т. е. использование более мелкозернистого цемента) будет генерировать больше тепла;

• Использование дополнительных вяжущих материалов (SCM) эффективно снижает выделение тепла при гидратации. Замена части цемента, например, шлаком или летучей золой снижает количество химически активного материала на ранних стадиях; в свою очередь, это снижает количество выделяемого тепла и задерживает набор прочности бетона; и

• Добавление других типов добавок, таких как замедлители и ускорители, может помочь контролировать продолжительность периода покоя (однако эти смеси обычно не влияют на выделение тепла).

Узнайте больше об оптимизации дизайна микса здесь!

Почему важна правильная температура отверждения бетона

Отверждение бетона помогает поддерживать уровень влажности и температуры в бетоне раннего возраста, чтобы он мог достичь определенной прочности смеси. Наличие нужного количества влаги в бетоне важно, потому что химическая реакция, известная как гидратация, имеет тенденцию высушивать бетон из-за потери тепла. При бетонировании в экстремальных погодных условиях (жарко или холодно) необходимо принять определенные меры, чтобы обеспечить целостность вашей бетонной конструкции.

Бетонирование в жаркую погоду

Общее практическое правило при бетонировании в жаркую погоду заключается в поддержании предела температуры отверждения бетона в 70°C (160°F) во время гидратации. Если температура бетона во время гидратации слишком высока, это приведет к тому, что бетон будет иметь высокий набор прочности на ранней стадии, но, следовательно, получит меньшую прочность на более поздней стадии, что приведет к снижению долговечности конструкции в целом. Было также замечено, что такие температуры препятствуют образованию эттрингита на начальной стадии и впоследствии способствуют его образованию на более поздних стадиях; что вызывает реакцию расширения и последующее растрескивание.

Бетонирование в холодную погоду

В Американском институте бетона (ACI) 306: Руководство по бетонированию в холодную погоду «холодная погода» определяется как три или более дней подряд низких температур, в частности температура наружного воздуха ниже 40°F (4°C). ) и температуре воздуха ниже 50°F (10°C) в течение более чем 12-часового периода. При холодном бетонировании, когда температура окружающей среды слишком низкая, гидратация цемента резко замедляется или даже полностью прекращается до тех пор, пока температура снова не повысится. Общие рекомендации предполагают, что температура затвердевания бетона должна поддерживаться на уровне >5°C (40°F) в течение 48 часов (ACI 306).

Как экстремальные погодные условия влияют на бетон

Один из способов избежать перегрева бетона в жаркую погоду — планировать заливку на ночь, когда наружная температура ниже. Другой метод заключается в использовании холодной воды в смеси или охлаждении заполнителей льдом.

В холодную погоду температуру можно регулировать с помощью внешних систем обогрева, чтобы контролировать условия отверждения. Экстремальные температуры отверждения также можно регулировать при массовой заливке с помощью охлаждающих труб.

Советы по бетонированию в жаркую погоду

1. Для охлаждения бетона используйте лед или жидкий азот в составе водной смеси для бетона.
2. Избегайте укладки бетона в полдень, так как температура в это время дня обычно самая высокая.
3. Используйте прохладную воду, чтобы смочить боковые формы для перекрытий или стен.
4. Держите на месте замедлитель испарения на случай, если температура повысится и вода начнет быстро испаряться.
5. Если во время укладки бетона ожидается жаркая погода, используйте крупные частицы заполнителя. Более крупные заполнители сводят к минимуму вероятность усадки бетона из-за условий окружающей среды.

Советы по бетонированию в холодную погоду

1. Контролируйте температуру застывания бетона в течение первых 24 часов, чтобы убедиться, что температура бетона на месте не падает более чем на 4°C (40°F).
2. Замерзший свежий бетон в течение первых 24 часов может привести к потере 50% его потенциальной 28-дневной прочности.
3. Поддерживайте температуру затвердевания бетона выше 4°C в течение как минимум четырех дополнительных дней после использования изоляционных покрытий или обогреваемых ограждений.
4. Поддерживайте температуру застывания бетона выше 10° C (50° F) в течение трех-семи дней, используя свежий бетон.
5. Никогда не заливайте бетоном промерзшую землю, снег или лед. Используйте нагреватели, чтобы оттаять землю перед заливкой бетона.

Интересуетесь мониторингом температуры в экстремальных погодных условиях? Кликните сюда!

Самый эффективный инструмент для контроля температуры затвердевания бетона

Процесс укладки и затвердевания бетона на стройплощадке требует точных температур, чтобы не повредить структурную целостность бетона. С SmartRock, беспроводным термометром температуры твердения бетона, вам больше не нужно беспокоиться о неоднозначном времени ожидания и ошибочных испытаниях на разрыв. SmartRock предоставляет точные данные в режиме реального времени на ваше мобильное устройство каждые 15 минут. Бесплатное приложение вычисляет данные вашего бетона на месте, исключая догадки.

Будучи полностью беспроводным датчиком, SmartRock позволяет подрядчикам работать эффективно, не беспокоясь о торчащих проводах. Датчик полностью погружен в бетон и закреплен на арматуре внутри опалубки. Это означает, что вам не нужно искать провода под нагревательными одеялами или полагаться на какие-либо внешние регистраторы данных для сбора или отправки данных. Одним нажатием кнопки вы можете загрузить бесплатное приложение и мгновенно поделиться данными со своей командой!

Способность SmartRock отслеживать влияние бетона на месте и температуры окружающей среды упрощает контроль затвердевания бетона и обеспечивает оптимальные условия. Кроме того, результаты в режиме реального времени позволяют подрядчикам оптимизировать процесс нагрева, снизить затраты на электроэнергию и сэкономить время в графике проекта, зная, когда переходить к последующим строительным операциям, таким как снятие опалубки или последующее натяжение. Согласно методу зрелости ASTM C1074 датчики SmartRock можно использовать для оценки прочности бетона на месте.

Узнайте больше о преимуществах датчиков SmartRock прямо сейчас!

Почему следует следить за температурой застывания бетона

Посмотреть это видео на YouTube

Источники:
Советы и рекомендации по заливке бетона в жаркую погоду
Узнайте, как заливать бетон в холодную погоду Бетон10 на практике 5 Concrete Construction

**Примечание редактора. Этот пост был первоначально опубликован 19 декабря 2018 года и обновлен для обеспечения точности и полноты.

Советы по укладке бетона в холодную погоду

Советы по укладке качественного бетона в холодную погоду.

1 декабря 2021 г.

Ричард Хаббард III, LSSGB

Master Builders Solutions (MBS)

©raisondtre – stock.adobe.com выполнять вне зависимости от погоды. На самом деле, вы можете заказывать, укладывать и выдерживать бетон в холодную погоду — окружающую среду, которая может оказать неблагоприятное влияние на время схватывания, нарастание прочности и общую долговечность бетона — если не принять меры предосторожности.

Знаете ли вы, что нужно сделать, чтобы бетон, помещенный в эту среду, приобрел необходимую прочность и долговечность? Правильный выбор и использование добавок к бетону наряду с другими этапами может стать эффективным средством защиты качества и долговечности бетона. Следуйте этим советам для успешного проекта в холодную погоду.

Прежде чем продолжить, давайте поговорим о том, что представляет собой «холодная погода». Согласно Комитету 306 Американского института бетона (ACI), холодная погода определяется «как период, когда в течение более трех дней подряд среднесуточная температура воздуха составляет менее 40º F (5º C), а температура воздуха не превышает 50º. F (10º C) в течение более половины любого 24-часового периода». Среднесуточная температура воздуха – это среднее значение самых высоких и самых низких температур, приходящихся на период с полуночи до полуночи.

Таблица 1. Время схватывания бетона при различных температурах. Источник: Concrete Construction, март 1990 г.

Рисунок 1. Влияние низкой температуры на прочность бетона на сжатие. «Время схватывания бетона увеличивается примерно на одну треть при снижении температуры на каждые 10º F (5º C). Низкие температуры замедляют процесс гидратации и значительно замедляют время схватывания бетона, что приводит к снижению прочности на сжатие в раннем возрасте, но к увеличению прочности в более позднем возрасте (см. рис. 1).

Низкие температуры могут оказывать благотворное влияние на свойства затвердевшего бетона, как признано комитетом ACI 306 и в ACI 306R, «Бетонирование в холодную погоду», «следует использовать возможности, предоставляемые холодной погодой, для укладки низкотемпературного бетона. Бетон, помещенный при низких температурах [40-55º F (5-13º C)], защищен от замерзания и подвергается длительному отверждению, приобретает более высокий предел прочности и большую долговечность. Он менее подвержен термическому растрескиванию, чем сопоставимый бетон при более высоких температурах».

Чего не следует делать

При отрицательных погодных условиях время схватывания, нарастание прочности и долговечность бетона, который не защищен должным образом, серьезно ухудшаются. Чтобы избежать этого последствия, ниже приведены примеры что не следует делать :

• Бетон не должен иметь соотношение вода-цементные материалы, превышающее пределы, рекомендованные в Таблице 2 ACI 201. 2R, Руководство по прочному бетону
• Бетон не должен подвергаться циклам замораживания и оттаивания в насыщенном состоянии или в процессе эксплуатации должен быть надлежащим образом воздухововлекаемым

Кроме того:

• Бетон в пластичном состоянии замерзнет, ​​когда температура смеси упадет ниже 29º F (-2º C) и оставляют в покое на время, достаточное для образования льда. После образования льда нормальная гидратация не происходит, и время схватывания бетона серьезно сокращается
• Бетон, застывший в течение первых 24 часов, может потерять до 50 % прочности на сжатие через 28 дней
• Бетон, защищенный от замерзания до тех пор, пока он не достигнет прочности на сжатие не менее 500 фунтов на квадратный дюйм (3,5 МПа), не будет поврежден при воздействии одного цикла замораживания
• Бетон не должен замерзать и оттаивать в насыщенном состоянии прежде чем развить прочность на сжатие 3500 фунтов на квадратный дюйм (24 МПа).

Весь бетон должен быть защищен от замерзания до тех пор, пока он не достигнет минимальной прочности 500 фунтов на квадратный дюйм, что обычно происходит в течение первых 24 часов. Если бетон замерзает, пока он еще свежий или до того, как он приобрел достаточную прочность, чтобы сопротивляться расширяющим силам, связанным с замерзающей водой, образование льда приводит к разрушению матрицы цементного теста, вызывая непоправимую потерю прочности. Раннее замораживание может привести к снижению предела прочности до 50%.

Как только бетон достигает прочности на сжатие около 500 фунтов на квадратный дюйм, обычно считается, что он имеет достаточную прочность, чтобы сопротивляться значительному расширению и повреждению при замерзании.

Что нужно сделать для обеспечения эксплуатационных характеристик

Существуют установленные методы бетонирования в холодную погоду, обеспечивающие удовлетворительные эксплуатационные характеристики бетона. Целями этих практик являются:

• Поддержание условий отверждения, способствующих нормальному развитию прочности
• Обеспечение прочности бетона, необходимой для безопасного снятия опалубки
• Предотвращение повреждения бетона из-за замерзания в раннем возрасте
• Ограничение быстрых изменений температуры бетона, чтобы выдерживать индуцированные тепловые напряжения
• Обеспечение защиты с предполагаемой пригодностью конструкции к эксплуатации

В затвердевшем бетоне холодная погода может повысить вероятность дифференциального термического растрескивания (высокая температура бетона/низкая температура окружающей среды) и проницаемости. Как правило, для декоративного бетона можно применять методы работы с холодным бетоном, применяемые для обычного бетона, за исключением использования ускоряющих добавок в бетонной смеси. Никогда не следует использовать хлоридсодержащую добавку в декоративной бетонной смеси, а использование не содержащего хлорида ускорителя должно быть постоянным для всех нагрузок в укладке, чтобы гарантировать отсутствие изменения цвета. Время отделки является ключевым, вы не хотите заканчивать разные места размещения в разное время, что может привести к изменению цвета. Как упоминалось ранее, даже с декоративным бетоном не допускайте замерзания бетона до того, как он достигнет окончательного схватывания.

Помните, что скорость схватывания зависит от температуры бетона. Бетон обычно «схватывается» через шесть часов при температуре 70º F (21º C) без добавления в смесь добавок, контролирующих схватывание. При более низких температурах скорость набора замедляется, теряя 33% времени набора на каждые 10 градусов снижения температуры окружающей среды. При температуре ниже 70º F (21º C) время схватывания увеличивается. В конечном счете, бетон, который не защищен или не отвержден должным образом, может потерять до 50% прочности.

Что влияет на температуру бетона при замесе?

Хотя производители товарного бетона вызывают большую озабоченность, подрядчики также должны понимать, что влияет на начальную температуру бетона и какие меры, если таковые имеются, можно предпринять для выполнения требований спецификации проекта.

Температура бетона во время смешивания зависит от температуры, удельной теплоемкости и количества ингредиентов. Приблизительную температуру бетона можно рассчитать по следующему уравнению:

_{T = [0.22 (T s M s  + T a M a  + T c M c ) + T w M w + T s M ws  + T a M wa ]}

          [0. 22 (M _s + М _и + М _c ) + M _w + M _ws + M _wa ]

where:

T = final temperature of the concrete mixture

T _c , T _s , T _a и T _w = температура цемента, мелкого заполнителя, крупного заполнителя и воды соответственно

M _c , M _s , M _a , M _w , M _ws

и 1 _Mwa = масса цемента, насыщенного сухого на поверхности мелкого заполнителя, насыщенного сухого на поверхности крупного заполнителя, воды затворения, свободной воды на мелком заполнителе и свободной воды на крупном заполнителе соответственно.

Температура бетона может быть повышена на 1 º F (0,5 º C) путем увеличения:

• Температура цемента на 8 º F (4 º C)
• Температура воды на 4 º F (2 º C)
• Температура заполнителя на 2 º F (1º C)

Из всех материалов для производства бетона воду легче и практичнее нагревать. Масса заполнителей и цемента в бетонной смеси намного больше массы воды. Однако вода может хранить в пять раз больше тепла, чем твердые тела той же массы.

Таблица 2. Рекомендуемая температура бетона. Для более холодных погодных условий предусмотрен больший запас по температуре между бетоном в замешанном виде и требуемой минимальной температурой свежего бетона на месте. Для строки 1 максимальная температура размещения равна минимальной температуре в таблице плюс 20 градусов по Фаренгейту (11 градусов по Цельсию). Для строк 2-4 максимальная температура равна минимальной температуре, указанной в таблице, плюс 15 градусов F (9 градусов C). Источник: ACI PRC-306, «Руководство по бетонированию в холодную погоду»

температура. В холодную погоду температуру бетоносмеси следует контролировать таким образом, чтобы при укладке бетона его температура была не ниже значений, указанных в таблице 2 для бетона нормальной массы. Температура бетона в момент укладки всегда должна быть около минимальных температур. Температура размещения не должна превышать эти минимальные значения более чем на 20º F (11 º C)

Высокие температуры бетона не обеспечивают значительно более длительного времени защиты от замерзания, поскольку потеря тепла происходит быстрее, когда температура бетона выше температуры окружающей среды. Высокие температуры бетона требуют большего количества воды для смешивания для достижения заданной осадки, увеличения скорости потери осадки и термической усадки, а также возможности растрескивания при пластической усадке из-за большей потери влаги за счет испарения.

Выберите правильный бетонный материал

Использование быстросхватывающихся цементов может увеличить скорость твердения бетона в холодную погоду. Повышение температуры на 10-15º F (5-8º C) на 100 фунтов (45 кг) цемента происходит из-за гидратации цемента. Повышение температуры от гидратации цемента прямо пропорционально содержанию цемента в бетоне.

Цемент типа III (с высокой ранней прочностью) можно использовать для достижения более быстрого времени схватывания и более высокой ранней прочности. Основные преимущества цемента типа III проявляются в течение первых семи дней.

Летучая зола и другие пуццоланы и шлаковый цемент используются в качестве частичной замены портландцемента. Эти материалы можно использовать в сочетании с ускоряющими добавками для получения желаемых характеристик бетона при бетонировании в холодную погоду.

Требования к хорошим результатам укладки и отверждения бетона в холодную погоду такие же, как и в другие сезоны. Бетон следует укладывать там, где он должен оставаться, и неглубокими слоями, чтобы обеспечить достаточную вибрацию, а также использовать ветрозащитные полосы, выдерживать и защищать свежеуложенный бетон от потери влаги и замерзания.

Используйте подходящие добавки для бетона

Некоторые химические добавки полезны для бетона, укладываемого в холодную погоду. К преимуществам использования этих химических добавок в бетоне относятся:

• Снижение потребности в воде
• Улучшение удобоукладываемости при укладке
• Более высокая скорость схватывания (см. рис. 3)
• Повышенная ранняя прочность на сжатие
• Более раннее снятие и повторное использование опалубки

Рисунок 3. Влияние температуры бетона и ускоряющей добавки на время схватывания. Источник: Master Builders SolutionsУскоряющие добавки усиливают реакцию гидратации, увеличивая скорость схватывания бетонной смеси. При ускорении начальной скорости схватывания бетонная смесь не остается пластичной и удобоукладываемой в течение длительного периода времени, что делает бетонную смесь менее склонной к замерзанию в холодных условиях и ускоряет набор прочности. Ускоряющие добавки следует использовать в сочетании с установленными передовыми методами бетонирования для обеспечения качества бетона в холодную погоду.

Даже в холодную погоду подрядчики должны заказывать и использовать преимущества синтетических микроволокон в правильно подобранной бетонной смеси, чтобы уменьшить или ограничить образование пластических усадочных трещин.

Когда дело доходит до выбора продукта, вам следует искать компанию, которая имеет не только высококачественные продукты, но и технические знания, чтобы помочь всей строительной бригаде в проектировании, производстве, доставке, укладке и твердении качественного бетона в холодная погода.

Используя Master Builders Solutions в качестве примера, продукты-ускорители, которые обеспечивают преимущества в холодную погоду, включают те, которые соответствуют ASTM C 494/C 494M и AASHTO M194, Стандартным спецификациям для химических добавок для бетона, Тип C, ускоритель и Тип E, водоредуцирующие и ускорительные, а также требования к присадкам типа С и типа Е в инженерном корпусе CRD-87. Кроме того, доступна добавка типа E, которую можно использовать для укладки правильно подобранной бетонной смеси при температуре окружающей среды до 20º F (-7º C) в сочетании с передовыми методами бетонирования, снижающими вероятность образования бетона. застывает в пластическом состоянии.

Следуйте надлежащим методам отверждения

Как вы знаете, отверждение бетона имеет решающее значение для получения желаемых долгосрочных свойств. Отверждение – это поддержание удовлетворительного содержания влаги и температуры в бетоне на ранних стадиях, чтобы могли развиться желаемые свойства (см. рис. 4). Минимальный рекомендуемый период отверждения составляет семь дней. Неадекватное отверждение может привести к растрескиванию при пластической усадке и ухудшению набора прочности и долговечности.

Свежеуложенный бетон в холодную погоду должен быть защищен от высыхания, чтобы могла произойти адекватная гидратация. Обычно необходимо принимать меры для предотвращения испарения влаги из бетона.

Методы отверждения бетона в холодную погоду включают:

• Использование непроницаемой бумаги и пластиковых листов
• Использование мембранообразующих отвердителей (для отвердителей на водной основе следуйте указаниям производителя)
• Отверждение водой /заливка не рекомендуется в морозную погоду

Рисунок 4. Влияние отверждения на прочность бетона на сжатие.Источник: ACI PRC-306, «Руководство по бетонированию в холодную погоду». бетона можно получить в холодную погоду, придерживаясь следующих рекомендуемых методов:

• Заранее планируйте укладку бетона в холодную погоду
• Используйте теплые ингредиенты бетона и ускоряющие добавки
• Избегайте укладки бетона на промерзшее основание
• Предотвращайте замерзание бетона
• Ограничьте быстрые изменения температуры бетона важно убедиться, что вы соблюдаете надлежащие процедуры бетона при смешивании, укладке и отверждении бетона. Более низкие температуры могут оказать неблагоприятное воздействие на добавки к бетону и его свойства, влияющие на его качество, если не будут приняты надлежащие меры предосторожности. Тем не менее, следуя этим советам, можно добиться успешного бетона для холодной погоды в вашем следующем проекте для холодной погоды.

  Поговорите со своим поставщиком бетона

  Доступны различные химические добавки, поэтому обязательно соблюдайте спецификации проекта или обсудите это с местным производителем или поставщиком добавок. У них будет предыдущий опыт работы с конкретной комбинацией добавок и добавок, и они могут помочь вам разработать пробные смеси, которые лучше всего соответствуют вашим потребностям.

  Холодная погода может вызвать ряд проблем со свежим, затвердевшим и декоративным бетоном. Тем не менее, благодаря использованию нагретых компонентов бетона, защите материалов и оборудования от холода, правильному планированию и, особенно, использованию соответствующих химических добавок, вы можете добиться прочности и долговечности вашего бетона, необходимых этой зимой.

  Об авторе

  Ричард Хаббард III, LSSGB, старший технический специалист Master Builders Solutions. Он имеет 45-летний опыт работы в отрасли, специализируясь на добавках в бетон.

  Холодный бетон: планирование, заливка, защита и укладка

  Почему мое лезвие затупляется при резке бетона на холоде?

  Советы по заливке бетона в холодную погоду

  15 проверенных способов заливки бетонных плит в холодную погоду

  Круглогодичные налоговые стратегии для повышения успеха строительного бизнеса

  Победители премии ACPA 2022

  Merlo Roto 50.30 S-Plus обеспечивает высоту, грузоподъемность и эффективность для новейших технологий обработки материалов

  9000 производительность, универсальность использования и эффективность оператора — все это Merlo Rotos R50.30 S-Plus.

  Понимание поверхностного растрескивания, вызванного быстрой потерей влаги

  Признание причин и принятие превентивных мер может помочь подрядчикам свести к минимуму растрескивание при пластической усадке.

  Примите участие в конкурсе лучших продуктов 2023 года от подрядчика по бетонным работам (срок продлен)

  Тысячи продуктов, инструментов, оборудования и машин предназначены для помощи подрядчикам по бетонным работам, некоторые из них выделяются среди остальных своими инновациями и преимуществами. Крайний срок ПРОДЛЕН до 20 февраля 2023 г.

  Преданность движет нами

  Благодаря нашим достижениям и неустанной приверженности строителей Wirtgen Group помогает строить дороги, которые позволяют вам познавать мир.

  Diablo Tools Rebar Demon Hammer Bits Серьезный бизнес с 7-кратным сроком службы в армированном бетоне

  Благодаря полностью твердосплавным головкам с 4 режущими кромками и вдвое большему количеству Dura-Carbide в каждом сверле Diablo изменила правила сверления бетона, сохранив профессиональное время и деньги.

  Trinseo предлагает акрилово-латексное вяжущее для бетона и строительных материалов

  Разработанный для цементных применений в строительстве, C 9375 может использоваться в смесях с высоким содержанием щелочи, требующих прочности, устойчивости к атмосферным воздействиям и удобоукладываемости.

  BossTek выпускает распылительную пушку DB-10 для борьбы с пылью (25,4 мм), DB-10 заполняет область улавливающим пыль туманом, который препятствует тому, чтобы твердые частицы оставались в воздухе или мигрировали за пределы области.

  Советы по защите резьбы клинового анкера

  Повреждение резьбы анкера для бетона во время установки является распространенной причиной роста затрат и сокращения срока службы.

  Понимание поверхностного растрескивания, вызванного быстрой потерей влаги

  Признание причин и принятие превентивных мер может помочь подрядчикам свести к минимуму растрескивание при пластической усадке.

  Нами движет преданность делу

  Благодаря нашим достижениям и неустанной приверженности строителей Wirtgen Group помогает строить дороги, которые позволят вам познать мир.

  Электрооборудование, ребрендинг Основные тренды выставки, прогнозируемые на 2023 год CONEXPO

  World of Concrete 2023, предложили подрядчикам и дилерам ознакомиться с тенденциями в области оборудования, на которые следует обратить внимание на CONEXPO.