Затвердение бетона при низких температурах: Условия твердения бетона и уход за ним

Содержание

Условия твердения бетона и уход за ним

В процессе твердения в бетоне протекают реакции гидратации, в ходе которых минералы цемента, взаимодействуя с водой, образуют новые соединения. Обезвоживание бетона в ранние сроки в результате испарения может замедлить или прекратить процесс твердения и привести к недобору прочности, а также вызвать большие его усадки и растрескивание.

При благоприятных условиях твердения прочность бетона непрерывно повышается. Для нормального твердения бетона необходима положительная температура 20±2°С с относительной влажностью окружающего воздуха не менее 90%.

При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7—14 дней после приготовления набирает 60—70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.

Если бетон твердеет все время в воде, то его прочность будет выше, чем при твердении на воздухе. При твердении бетона в сухой среде вода из него через несколько месяцев испарится и тогда твердение практически прекратится. Объясняется это тем, что внутренняя часть многих зерен цемента не успевает вступить в реакцию с водой. Поэтому для достижения бетоном необходимой прочности нельзя допускать его преждевременного высыхания. В теплую сухую и ветреную погоду углы, ребра и открытые поверхности бетона высыхают быстрее, чем внутренние его части. Необходимо предохранить эти элементы от высыхания и дать им возможность достигнуть заданной прочности.

При твердении бетона всегда изменяется его объем. При твердении бетон дает усадку, которая в поверхностных зонах происходит быстрее, чем внутри, поэтому при недостаточной влажности бетона в период твердения на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины. Кроме того, трещинообразование возможно в результате неравномерного разогрева бетонного блока вследствие выделения тепла при схватывании и твердении цемента. Трещины снижают качество, прочность и долговечность бетона.

Рост прочности бетона в значительной степени зависит от температуры, при которой происходит твердение. Твердение бетона при температуре ниже нормальной замедляется, а при температуре ниже 0°С практически прекращается; наоборот, при повышенной температуре и достаточной влажности процесс твердения ускоряется.

Продолжительность твердения имеет большое практическое значение при бетонных работах. Ускорять твердение необходимо, когда требуется быстро нагрузить конструкции эксплуатационной нагрузкой или распалубить в ранние сроки, а главным образом при работах зимой и изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Для ускорения твердения бетона применяют добавки-ускорители, вводимые при приготовлении бетонной смеси. Оптимальное содержание добавок-ускорителей устанавливается экспериментальным путем строительной лабораторией.

Чтобы свежеуложенный бетон получил требуемую прочность в назначенный срок, за ним необходим правильный уход: поддержание его во влажном состоянии, предохранение от сотрясений, повреждений, ударов, а также от резких изменений температуры.

Отсутствие ухода может привести к получению низкокачественного, дефектного и непригодного бетона, а иногда к разрушению конструкции несмотря на хорошее качество применяемых материалов, правильно подобранный состав смеси и тщательное бетонирование. Особенно важен уход за бетоном в течение первых дней после укладки. Недостатки ухода в первые дни могут настолько ухудшить качество бетона, что практически их нельзя будет исправить даже тщательным уходом в последующие дни.

Благоприятные температурно-влажностные условия для твердения бетона обеспечивают путем предохранения его от вредного воздействия ветра и прямых солнечных лучей, систематической поливкой. Для этого открытые поверхности свежеуложенного бетона укрывают полиэтиленовой пленкой и поливают водой. В зависимости от климатических условий частота поливки должна быть такой, чтобы поверхность бетона в период ухода все время была во влажном состоянии. В сухую погоду открытые поверхности поддерживают во влажном состоянии до достижения бетоном 50—70% проектной прочности.

В жаркую погоду поливают также деревянную опалубку. При снятии опалубки до истечения срока поливки (например, опалубки колонн, стен, боковых щитов балок) поливают и распалубленные вертикальные поверхности бетонных конструкций. Наиболее эффективно вертикальные и круто наклонные поверхности поливать непрерывным потоком воды через систему трубок с мелкими отверстиями. В жарком сухом климате этот способ полива применяют обязательно. При температуре ниже +5° бетон не поливают.

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

— затормаживание процесса гидратации цемента (увеличение сроков набора прочности бетона)

— вымерзание воды, входящей в состав бетона (полная остановка процесса набора прочности)

   Низкая температура (0 − +10 градусов) существенно затормаживает процесс гидратации цемента, то есть растягиваются сроки набора прочности бетона. К примеру: в нормальных условиях (+20 градусов Цельсия) за неделю бетон набирает до 70% прочности. При температуре окружающего воздуха +5 градусов, срок набора 70% марочной прочности бетона может растянуться на 3-4 недели. В такую погоду рекомендовано добавление добавок, ускоряющих гидратацию, чтобы бетон ускоренными темпами набирал марочную прочность.

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

    При бетонировании в отрицательных температурах, основная задача – не дать замерзнуть воде, входящей в состав бетона. 

Существует несколько основных способов сохранения воды затворения бетона от вымерзания:

— применение противоморозных добавок в бетон (ПМД)

— использование электропрогрева бетона

— укрывание бетона пленкой ПВХ, утеплителями и т.п.

— сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками.

   Применение противоморозных добавок в бетон — наиболее распространённый способ, применяемый при бетонировании в зимних условиях. Так называемый зимний бетон производится в различных вариациях, отличающихся между собой процентным содержанием добавок. Роль химических добавок – активировать процессы твердения и понизить температуру замерзания жидкой фазы. Кроме этого строитель должен помнить:

— чтобы обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде до набора критической прочности, внутренний запас теплоты в бетоне  создают   путем подогрева материалов, составляющих   бетонную смесь;

— после окончания укладки смеси поверхность бетона нужно сразу же утеплить щитами или матами, что поможет сохранить теплоту выделяющуюся при химической реакции цемента с водой (экзотермия цемента) и поддерживать необходимые условия для твердения бетона. Изолированный от холодного воздуха бетон твердеет за счет тепла, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении, а также тепла, выделяемого в процессе экзотермической реакции твердения цементного теста;

— запрещается применять смерзшийся заполнитель.

   Электропрогрев бетона чаще применяется на стройках, где имеется техническая возможность использовать трансформаторы большой мощности (30-80 кВт).  Электрический прогрев бетона зимой  лучший метод, при проведении монолитных работ.

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

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

Движение людей по забетонированным конструкциям, а также установка на них лесов и опалубки допускается только тогда, когда бетон достигает прочности не менее 1,5 МПа. Движение автотранспорта и бетоноукладочных машин по забетонированной конструкции допускается только по достижении бетоном прочности, предусмотренной проектом производства работ.

Бетонирование при отрицательной температуре - работа с бетоном при низкой температуре

Для получения качественной строительной конструкции или изделий из бетона необходимо, чтобы во время производства, транспортировки и заливки смеси соблюдался температурный режим.

Оптимальная температура, при которой должно происходить схватывание и твердение бетона до критической прочности, составляет примерно +20 °C. Но в холодных регионах часто возникает необходимость продлить строительный сезон, чтобы сдать строящийся объект в назначенные сроки. В этом случае на помощь приходят современные технологические мероприятия, которые позволяют вести бетонные работы не только при температурах немного выше нуля, но даже до -25 °C.

Влияние температурных условий на поведение бетонной смеси

Бетон – это строительная смесь, в которую входят следующие основные компоненты: вяжущее (в рассматриваемых случаях – это цемент), крупный и мелкий заполнители, вода. При взаимодействии цемента и воды происходит гидратация вяжущего с выделением тепла. При этом осуществляются: схватывание цементного камня (процесс длится примерно сутки) и твердение (для набора марочной прочности в стандартных условиях нужно 28 дней).

Оптимальная температура окружающей среды – +20 °C. В таких условиях бетон достигает 70 % прочности в течение недели. Наименьшей допустимой (без применения спецмероприятий) является температура +5 °C. 70 % прочности в этом случае достигается в течение 3-4 недель. Заливка бетона при отрицательных температурах без специальных технологических приемов не проводится, поскольку в таких условиях процесс твердения смеси не происходит.

При минусовых температурах происходит еще один негативный процесс – внутри бетона развиваются силы внутреннего давления. Их появление объясняется тем, что вода при замерзании и превращении в лед увеличивается в объеме. В результате структура не отвердевшего бетона нарушается, прочностные характеристики бетонного продукта снижаются. Падение прочности тем больше, чем раньше произошло замерзание воды. Наиболее опасна ситуация, при которой вода замерзает на стадии схватывания смеси.

Специалисты считают, что смесь способна выдержать однократное замораживание при условии, что после размораживания температура воздуха в течение трех последующих суток будет +10 °С и выше. В любом случае бетон, прошедший через стадии замораживания-размораживания до достижения критической прочности, значительно уступает по прочности материалу, твердение которого проходило в нормальных условиях. Снижение температуры окружающей среды после набора материалом критической прочности на характеристики готового бетонного продукта не влияет.

 

Определение! Критической прочностью бетона в рядовых строительных конструкциях называют величину, равную 50 % от марочной прочности. Для ответственных конструкций этот показатель равен 70 %.

В каких случаях работы с бетоном при низких температурах оправданы и даже полезны?

Бетонирование при низких температурах имеет следующие преимущества:

  • Возможность ведения строительства на сыпучих непрочных грунтах. При минусовых температурах прочность такого грунта повышается.
  • Снижение сметной стоимости строительства. В холодный период года материалы обычно продаются с существенными скидками.
  • Сокращение сроков строительства.

Если строительный объект расположен в регионе с суровыми климатическими условиями, то ведение бетонных работ при низких положительных и отрицательных температурах является вариантом, которого избежать практически невозможно.

Какие методы бетонирования применяют при низких положительных и отрицательных температурах

Существует несколько видов технологических мероприятий, позволяющих выполнять бетонирование в температурных условиях, далеких от оптимальных. Конкретный способ или комплекс мероприятий обеспечения качества зимнего бетонирования выбирают на основании сравнительных технико-экономических расчетов, которые обычно проводятся на стадии проектирования объекта.

Повышение температур компонентов перед замешиванием

Один из вариантов бетонирования при пониженных температурах – подогрев компонентов:

  • крупного и мелкого заполнителей – до +60 °C;
  • воды – до +90 °C;
  • цемента – только до комнатных температур, выше его нагревать нельзя, поскольку он утратит свои вяжущие свойства.

Метод термоса

Разогрев компонентов может быть частью технологического приема, называемого «горячим термосом». В этом случае смесь заливается в утепленную опалубку. Благодаря начальному теплосодержанию смеси и выделению тепла при гидратации цемента, создаются приемлемые условия для схватывания продукта. Утепленная опалубка сохраняет выделенное тепло. Для теплоизоляции используются: сено, солома, ветошь. При зимнем бетонировании (при -5 °C и ниже) утепления опалубки недостаточно. В этом случае понадобится ее обогрев одним из ниже описанных способов, что повлечет дополнительные материальные затраты.

 

Внимание! Максимальное выделение тепла при гидратации обеспечивают высокомарочные портландцементы.

Наиболее эффективным является сочетание метода «термоса» и противоморозных добавок.

Обогрев тепловыми пушками или печами в «тепляках»

«Тепляками» называют временные сооружения по типу теплиц, внутри которых устанавливают тепловые пушки, работающие на дизтопливе или газе. При использовании этого метода требуется постоянное увлажнение поверхности бетонного элемента. Такой способ обогрева применяют на стройплощадках, удаленных от источников централизованного электроснабжения.

Технологии электрического подогрева

Один из способов подогрева твердеющего бетона – использование электрических термоматов, которые раскладывают по поверхности бетонного элемента и подключают к источнику электропитания. Температурный режим работы термоматов определяется в проектной документации.

Для вертикально расположенных и труднодоступных бетонных элементов используют инфракрасные излучатели. Интенсивность и направление нагрева регулируются отражателями.

Один из современных способов электроподогрева – использование специальных кабелей и электродов, которые укладывают в опалубку перед заливкой смеси. Это затратный способ, требующий предварительного определения его экономической целесообразности.

Противоморозные добавки для зимнего бетонирования

Распространенный способ укладки бетона при низких положительных и отрицательных температурах – применение противоморозных добавок. Противоморозные добавки могут использоваться самостоятельно или быть частью комплекса технологических мероприятий по зимнему бетонированию. Такие добавки делят на два основных типа.

Присадки для уменьшения температуры замерзания воды, используемой для затворения цемента

К составам, предотвращающим быструю кристаллизацию воды и ее превращение в лед, относятся: соли кальция, натрия, поташ. Реакция гидратации при этом протекает медленно. Для ее ускорения применяют различные способы подогрева смеси и обогрева опалубки.

Присадки для ускорения процесса твердения

Применение этих добавок сочетают с предварительным подогревом компонентов. Присадки сокращают период набора бетоном критической прочности, и вода просто не успевает трансформироваться в лед. К таким присадкам относятся: нитрит-нитрат кальция, поташ, смесь солей кальция и мочевины. Концентрация противоморозных присадок зависит от температуры, при которой осуществляется бетонирование, максимально возможная отрицательная температура – -25 °C:

  • до -10 °C – содержание присадок составляет 5-8 % от массы вяжущего;
  • -10…-15 °C – 10 %;
  • -15…-25 °C – не менее 15 %.

Общие рекомендации по зимнему бетонированию

Перед началом работ необходимо точно знать, при каких температурных условиях они будут производиться. А также необходимо придерживаться следующих советов:

  • Опалубка перед бетонированием должна быть очищена от снега и льда.
  • Грунт и арматуру желательно прогреть с помощью тепловых пушек или инфракрасных излучателей. Тающий грунт будет источником дополнительного тепла для твердеющей смеси.
  • Независимо от типа бетонируемой конструкции, важна непрерывность заливки смеси в опалубку.
  • Особенное внимание необходимо уделять подогреву тонкостенных конструкций, в которых бетонная смесь остывает очень быстро.

Правильный выбор современных технологических мероприятий по обеспечению зимнего бетонирования позволит создать прочную и надежную строительную бетонную конструкцию c требуемой марочной прочностью.

Зависимость прочности бетона от температуры затвердевания.

 Как правило, нормальной температурой твердения бетона принято считать 15 – 20°. Чем ниже температура, тем медленнее нарастает прочность. Если отметка падает ниже ноля, бетон будет твердеть только в том случае, если в воду добавлены соли, которые снижают точку замерзания.

В случае, когда бетон начал твердеть, а затем замерз, после оттаивания процесс продолжится. Если замерзшая вода изначально не повредила структуру бетона, то прочность материала значительно возрастет.

Твердение при высоких температурах. 

 В условиях повышенной температуры бетон затвердевает быстрее, особенно если процесс происходит в условиях повышенной влажности. При высоких температурах сложно защитить бетон от высыхания, потому нельзя нагревать его сильнее 85°. Пример исключения – обработка в автоклавах паром под высоким давлением на заводах.

 Прочность бетона, который твердеет при разных температурах (скорость не имеет значения), приблизительно определяется по проектным показателям бетона R28 умножением на коэффициенты таблицы С. А. Миронова (см. таблицу). R28 затвердевает при нормальной температуре за 28 дней. 

Производство работ и основные требования к бетону в зимний период. 

 Важно, чтобы бетон, уложенный в зимнее время, затвердел и набрал прочность этой же зимой. Прочности должно хватить на распалубку, частичную или даже полную загрузку строения.

В любом случае, бетон не должен замерзнуть пока не наберет хотя бы половину своей проектной прочности. Даже если используются быстротвердеющие материалы, время затвердевания в теплых условиях не должно быть менее 2 – 3 суток, если используется обычный бетон – от 5 до 7 суток. 

Негативное влияние низких температур. 

 Как показывает практика, замерзание бетона на раннем этапе сильно снижает его надежность в дальнейшем. Замерзающая вода в свежем растворе нарушает связь между цементным камнем и заполнителем, а также сцепление с арматурой в железобетонных конструкциях.

Чем позднее бетон замерз, тем выше его прочность. Чтобы бетон набрал нужные характеристики, зимой нужно обеспечить его затвердевание в теплых и влажных условиях на весь необходимый срок. 

Обеспечение правильного твердения бетона зимой. 

 Стимулировать процесс можно двумя путями:

  • используя внутреннее тепло бетона;
  • передавая дополнительное тепло извне.

 В первом случае нужно использовать только быстротвердеющие высокопрочные марки цемента, например, глиноземистый или портландцемент. Рекомендуется также применить ускоритель твердения, такой как хлористый кальций, уменьшить объем воды в растворе, уплотнить его высококачественными вибраторами. Это позволит бетону набрать нужную прочность не за 28 дней, а всего за 3 – 5 суток.

Температура твердения бетона

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

-

Твердение бетона в зависимости от температуры

Время застывания бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Процесс твердения бетонного раствора относится к значимым этапам производства строительных работ. От его продолжительности, в конечном итоге, зависит прочность монолитной конструкции. После заливки смеси в опалубку, по графикам или таблицам устанавливается приблизительное время застывания бетона, в зависимости от температуры и влажности окружающего воздуха. Также учитывается проектная марка искусственного камня.

Время твердения бетона в зависимости от температуры.

Что влияет на сроки твердения бетонной массы.

Температурно-влажностный режим играет огромную роль в процессе схватывания и отверждения бетона. В жаркие дни поверхность монолита смачивают водой, чтобы цементному порошку хватило жидкой составляющей для полноценного завершения химических реакций. В таких условиях схватывание камня происходит гораздо быстрее, чем при низких температурах. Следует принимать во внимание тот факт, что минусовые значения и недостача воды способны даже остановить застывание растворной массы.

Лабораторные исследования показали, что оптимальной температурой окружающего воздуха для начала и продолжения процесса твердения бетона является 20-30 градусов. При этом влажность на его поверхности должна составлять не менее 90 процентов, что достигается путем полива и накрытия глыбы полиэтиленовой пленкой или рубероидом. Описанные условия позволят камню набрать 70-типроцентную прочность в течение первых пяти-семи дней после заливки опалубки. Марочные же показатели достигаются через две-четыре недели.

Скорость твердения бетона в зависимости от температуры.

Конечно же, лабораторные условия перенести в реальность не представляется возможным. На открытых площадках температура и влажность постоянно меняются в зависимости от:

  • времени суток;
  • сезонных изменений;
  • климатических особенностей;
  • наличия атмосферных осадков и т.д.

Фактически, набор бетоном прочности на сжатие происходит намного дольше 28 суток, но последующий процесс твердения продвигается настолько медленно по сравнению с первой семидневкой, что после четырех недель его в большинстве случаев не принимают во внимание. Хотя при неблагоприятных условиях, спровоцированных низкой температурой, сроки застывания увеличивают на несколько дней, а то и недель.

Твердение бетона.

В промышленных условиях заливку бетона допускается выполнять при минусовых температурах. Для предотвращения замерзания воды в растворе и для ускорения отверждения бетонной массы, производится ее принудительный прогрев. Нередко в раствор подмешивают специальные добавки.

Частным застройщикам рекомендуется заливать монолитные конструкции в летний период года, когда среднесуточная температура не опускается ниже 15-20 градусов.

Проведение работ следует планировать заранее. Важно позаботиться о том, чтобы срок застывания бетона закончился раньше наступления холодных ночей. В случае понижения среднесуточной температуры до уровня +5 градусов, находящийся в процессе твердения камень накрывают теплоизолирующими материалами, а при угрозе появления заморозков – над монолитной глыбой устанавливают парник.

Сроки твердения бетона в зависимости от внешних факторов.

Как упоминалось выше, продолжительность застывания бетонной массы увеличивается по мере снижения температуры окружающего воздуха. В идеале, бетон марки М300 набирает стопроцентную прочность на сжатие при +20 градусах через 28 суток, тогда как при среднесуточных показателях температуры в пределах +5 градусов прочность за четыре недели сможет достичь лишь 77 процентов. Рассматривая графики твердения бетонного камня, представляющие собой выгнутые линии, можно с уверенностью сказать, что в последнем случае срок набора проектной прочности увеличится вдвое по сравнению с предыдущим вариантом.

График твердения бетона в зависимости от температуры.

В определенных случаях пригрузка бетонных конструкций разрешается после 50-процентного отверждения монолита. Здесь зависимость прочности от температуры выглядит следующим образом:

  • при +20 градусах должно пройти более 3 суток после заливки опалубки;
  • при +10 градусах – не менее 5 суток;
  • при +5 – 8 дней и более.

В жаркую погоду, когда столбик термометра поднимается выше 30 градусов, для набора 55-процентной прочности может понадобиться всего лишь 48 часов. Но при столь быстром застывании бетона нагружать конструкцию рекомендуется, все же, не раньше чем через 4-5 суток. В таком случае лучше будет перестраховаться, чем переделывать работу.

Зависимость прочности бетона от температуры затвердевания.

Как правило, нормальной температурой твердения бетона принято считать 15 – 20°. Чем ниже температура, тем медленнее нарастает прочность. Если отметка падает ниже ноля, бетон будет твердеть только в том случае, если в воду добавлены соли, которые снижают точку замерзания.

В случае, когда бетон начал твердеть, а затем замерз, после оттаивания процесс продолжится. Если замерзшая вода изначально не повредила структуру бетона, то прочность материала значительно возрастет.

Твердение при высоких температурах.

В условиях повышенной температуры бетон затвердевает быстрее, особенно если процесс происходит в условиях повышенной влажности. При высоких температурах сложно защитить бетон от высыхания, потому нельзя нагревать его сильнее 85°. Пример исключения – обработка в автоклавах паром под высоким давлением на заводах.

Прочность бетона, который твердеет при разных температурах (скорость не имеет значения), приблизительно определяется по проектным показателям бетона R28 умножением на коэффициенты таблицы С. А. Миронова (см. таблицу). R28 затвердевает при нормальной температуре за 28 дней.

Производство работ и основные требования к бетону в зимний период.

Важно, чтобы бетон, уложенный в зимнее время, затвердел и набрал прочность этой же зимой. Прочности должно хватить на распалубку, частичную или даже полную загрузку строения.

В любом случае, бетон не должен замерзнуть пока не наберет хотя бы половину своей проектной прочности. Даже если используются быстротвердеющие материалы, время затвердевания в теплых условиях не должно быть менее 2 – 3 суток, если используется обычный бетон – от 5 до 7 суток.

Негативное влияние низких температур.

Как показывает практика, замерзание бетона на раннем этапе сильно снижает его надежность в дальнейшем. Замерзающая вода в свежем растворе нарушает связь между цементным камнем и заполнителем, а также сцепление с арматурой в железобетонных конструкциях.

Чем позднее бетон замерз, тем выше его прочность. Чтобы бетон набрал нужные характеристики, зимой нужно обеспечить его затвердевание в теплых и влажных условиях на весь необходимый срок.

Обеспечение правильного твердения бетона зимой.

Стимулировать процесс можно двумя путями:

  • используя внутреннее тепло бетона;
  • передавая дополнительное тепло извне.

В первом случае нужно использовать только быстротвердеющие высокопрочные марки цемента, например, глиноземистый или портландцемент. Рекомендуется также применить ускоритель твердения, такой как хлористый кальций, уменьшить объем воды в растворе, уплотнить его высококачественными вибраторами. Это позволит бетону набрать нужную прочность не за 28 дней, а всего за 3 – 5 суток.

Температура твердения бетона.

Какое время необходимо застывания бетона, есть ли зависимость от температуры.

Прочность бетона – это главная его характеристика, благодаря которой удается определить качество монолитно сооружения. Причина в том, что прочность напрямую связан со структурой бетонного камня. Процесс твердение бетона очень сложный. В ходе таких мероприятий происходит взаимодействие цемента и воды.

Здесь указано сколько времени застывает бетон.

Результатом гидратации цемента становится образование новых соединений, а также формирование бетонного камня. В результате твердения бетон становится прочнее, но набирается прочность не сразу, а постепенно. Для этого может понадобиться не один месяц.

Перед тем как перейти к строительным работам, необходимо учитывать конкретные условия, которые определенным образом влияют на длительность твердения бетона.

Твердение бетона в зависимости от температуры.

Время года.

Большой процент влияния на застывание бетонного раствор оказывают окружающие факторы. С учетом температурного режима и атмосферной важности время застывания и полноценной сушки может составить несколько дней, но это при условии, что все мероприятии проходили в летнее время. Но в этом случае имеется свой недостатком, который заключается в невысокой прочность полученной конструкции. Если работы проводились в зимнее время, то конструкция будет удерживать большое количество влаги в течение месяца.

На видео рассказывается о времени застывания бетона в зависимости от температуры:

Длительность затвердевания бетона во многом определяется плотностью укладки строительного состава. Конечно, чем выше ее показатель, тем медленно осуществляется выход воду из структуры, а показатели гидратации цемента будут лучше. В промышленном строительстве такой проблеме уже было найдено решение. В этом случае задействуют виброобработку, в домашних условиях имеется альтернативный вариант – стыкование.Процесс утрамбовки

Необходимо отметить, что стяжку с высокими показателями плотности очень тяжело резать и сверлить. Здесь не обойтись без такого оборудования, как буры с алмазными напылением. Если применять сверла с обычным наконечником, то они сразу же выходят из строя.

Таблица твердения бетона в зависимости от температуры.

На фото показан состав бетона

Компоненты, которые находятся в составе цементной смеси, также оказывают немаловажную роль на время схватывание бетона. Если в составе находится большое количество пористых материалов, то процесс обезвоживания конструкции будет происходить намного медленнее. Если в составе преобладают такие компоненты, как песок и гравий, то вся вода начнет быстрее выходить из раствора.

Для того чтобы сделать процесс испарения влаги из бетона медленнее, а также улучшить его прочностные показатели, стоит задействовать специальные добавки. Как правило, это бетонит, мыльный состав. Конечно, это потребует небольших денежных затрат, но зато вы сможете защитить свою конструкцию от преждевременного пересыхания.

Каков состав бетона для отмостки лучшего всего применять указано в статье.

Обеспечение условий затвердения.

Когда нужно добиться длительного нахождения влаги в цементной смеси, то стоит выполнить монтаж гидроизоляционного материала на опалубку. При условии, что формовочный каркас выполнен из пластика, укладывать дополнительный слой гидроизоляции нет смысла. Демонтаж опалубки стоит производить только по прошествии 8-10 дней. За этот период бетон уже успел схватиться и дальше может сохнуть без опалубки.

Гидроизоляция для твердения бетона фундамента.

Для задержания воды в бетоне можно вводить в строительную смесь различные модифицирующие добавки. Если необходимо добиться быстрого застывания и уже ходить по залитой конструкции, стоит добавлять к раствору особые ингредиенты, позволяющие добиться быстрой сцепки.

Состав для твердения бетона фундамента.

Низкий уровень испарения.

Когда бетонный раствор схватился, его сразу накрывают полиэтиленовой пленкой. Благодаря таким мероприятиям удается задержать влагу в бетону в первые дни после установки конструкции. Раз в 3 дня пленку нужно удалять и обрабатывать поверхность водой.

Когда момента заливки пройдет 20 дней, то пленку можно убрать насовсем и подождать, пока стяжка полностью высохнет при обычных условиях. Как правило, это занимает 28-30 дней. Уже по прошествии этого срока по основанию можно ходить и даже устанавливать различные строительные конструкции.

Время застывания при разной температуре.

Необходимо обозначить, что время схватывания бетона в опалубке может достигать до 7 дней. Только после этого опалубка может быть демонтирована. В таком случае удается сохранить целостность бетонной конструкции. Но в большинстве случаев этот показатель зависит от марки бетона, а также температурных условий.

В данной статье указано сколько идет цемента на 1 куб бетона.

Таблица 1 – Время твердения бетона в зависимости от температуры.

Время затвердения бетона.

Минимальная температура.

Осуществлять заливку бетона в холодное время года можно только при условии, что обеспечена необходимая гидро- и теплоизоляция конструкции после монтажных работ. По той причине, что низкие температуры замедляют процесс гидратации, а, следовательно, и набор прочностных характеристик, то очень важно строго выждать необходимое время. Как правило, при температурном режиме -5 градусов, для набора прочности понадобиться увеличить время в 5-7 раз, в отличие от рекомендуемой температуре в 20 градусов.

В статье описан подбор состава тяжелого бетона.

На видео рассказывается о минимальной температуре застывания бетона:

Поэтому выполнять заливку фундамента в зимнее время необходимо только при условии, что вы знаете, как правильно заливать бетон в мороз. Главное условие – это соблюдение всех правил, тогда качество заливки будет не хуже, чем в благоприятные дни.

Опытные строители не экономят на строительстве и используют бетононасос. Кроме этого, важно выполнять правильный уход за бетоном. При заливке во время морозов в состав смеси стоит добавлять морозоустойчивые присадки и утеплить опалубку. После этого стоит осуществлять прогревания бетонированной площадки. Если все эти условия будут соблюдены, то будет совершенно неважно, при каком температурном режиме будет происходить заливка бетона.

Узнать сколько весит куб бетона м400 можно в данной статье.

Процесс заливки фундамент – это очень сложный процесс. Для обеспечения необходимой прочности стоит правильно выждать время затвердения. Если влажность из конструкции испариться раньше указанного срока, то прочностные показатели будут незначительные, что приведет к ухудшению качеств будущей постройки.

 

Рекомендация: Это действительно хорошая статья. Из статьи можно понять общий принцип твердения бетона в зависимости температуры окружающего воздуха. Полученной информации для обычного застройщика вполне достаточно. Вам не нужно углубляться в научные дебри, чтобы понять общий принцип твердения бетона. Вам обязательно нужно прочитать эту статью, иначе ваш бетон застынет в неподходящий момент и вы потеряете свои деньги.

Твердение (время схватывания) бетона в зависимости от температуры

Заливка бетона в холодное и жаркое время года требует особых навыков и знаний, т.к. работы с цементной смесью осложняются, а период ее высыхания резко уменьшается или возрастает. Изменение скорости твердения бетона в зависимости от температуры обусловлено замедлением процессов гидратации и удержанием большого количества жидкости в толще материала.

Для ускорения застывания и предупреждения дефектов используются специальные строительные приемы, полимерные и противоморозные добавки.

Главные параметры по которым выбираются добавки для бетонного раствора — это назначение будущей конструкции, температура и сменяемость окружающей среды, потребность в декоре т.е чистовой или черновой слой.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Схватывание и твердение растворов на основе цемента обусловлено его химическим взаимодействием с водой. Силикаты, алюминаты и алюмоферриты, которые входят в состав портландцемента, обеспечивают повышение прочности на различных стадиях отверждения.

Скорость химических реакций зависит от наличия катализаторов (специальных добавок) и температуры.

Бетонные конструкции бывают разные, исходя из этого следует рассчитывать соотношение компонентов раствора и предполагать сроки схватывания и твердения.

Стадия схватывания

В состав цементного порошка входит трехкальциевый алюминат (3СаО*Al2O3), трехкальциевый силикат (алит, 3СаО*SiO2), двухкальциевый силикат (белит, 2CaO*SiO2) и алюмоферрит. Алит, который занимает большую часть массы портландцемента, участвует в обеих стадиях отверждения. При затворении водой и в начале стадии схватывания он выделяет тепло, которое увеличивает скорость реакции.

Однако более активным компонентом цемента на этапе схватывания является трехкальциевый алюминат. В течение 24 часов после смешивания он интенсивно реагирует с водой, формируя первичные связи в бетоне. После окончания схватывания алюминат полностью утрачивает влияние на прочность цемента.

Итоговая прочность бетона в зависимости от марки, времени затвердевания и температуры воздуха.

Стадия схватывания проходит в первые часы после заливки опалубки. Скорость начала реакции и длительность процесса зависят от состава смеси и температуры воздуха. При нормальных температурах (+18…+22°С) бетон схватывается через 2,5-3 часа. Из них 1,5-2 часа проходит до начала реакции, а 1 час уходит непосредственно на схватывание.

При снижении температуры начало реакции может отодвинуться на 4-8 часов, а ее продолжительность — увеличиться до 15-20 часов.

В горячей среде схватывание происходит активнее и начинается более быстро. Весь процесс может занять менее 1-2 часов, из которых реакция — 15-20 минут.

Стадия твердения

Стадия формирования бетонного камня начинается по завершении схватывания. Твердение материала происходит за счет удаления свободной воды. Часть жидкости испаряется во внешнюю среду, а другая — связывается с молекулами силикатов и алюминатов, образуя стойкие комплексы. Чтобы не нарушить баланса между связываемой и испаряющейся водой, нужно обеспечить оптимальную влажность и температуру среды.

Основным реагентом на стадии твердения является алит. Белит обеспечивает постепенное упрочнение материала в процессе эксплуатации: за счет его свойств прочность материала через 2-3 года может составлять до 250% прочности после твердения.

Стандартный срок затвердевания бетона

Стандартное время застывания бетона составляет 28-30 дней. Нормальные условия для отверждения — температура +15…+22°С и влажность 60-100%. Длительность отверждения зависит от условий процесса, марки бетона и наличия дополнительных добавок в растворе.

Корреляция прочности бетона с временем выдерживания и температурой среды.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Повышение прочности бетона на сжатие коррелирует с увеличением вязкости смеси. Это означает, что с увеличением марки материала время схватывания и твердения сокращается.

Продолжительность реакций для бетона разных марок

Марка материалаВремя схватывания, часовВремя твердения, суток
М1003-3,5До 30
М2002-2,514-25
М3001,5-27-14
М4001-24-7
М500<12-4

Продолжительность набора прочности зависит от состава смеси, влажности, температуры внешней среды и материала.

Марка и назначение раствора определяют и критическую прочность бетонного камня. Это значение, по достижении которого конструкция продолжит твердеть после замерзания без потери эксплуатационных свойств. Данный показатель зависит от марки следующим образом:

  • для бетона М100 и М150 он соответствует 50%;
  • для М200, М250, М300 и М350 — 40%;
  • для М400, М450 и М500 — 30%;
  • для нагруженных конструкций (вне зависимости от марки) — 70%.

Если в момент замерзания образец имеет соответствующий уровень прочности на сжатие, то температурные перепады незначительно повлияют на его прочность. При замерзании на ранних стадиях твердения без применения противоморозных добавок прочность готовой конструкции падает не менее чем на 50%. Например, для марки М200 критической точкой прочности является 80 кгс/см² или 8 МПа.

Наиболее часто для фундаментов и нагруженных конструкций используются марки бетона от М300. Снятие опалубки со стандартных конструкций допускается через 4-5 дней при наличии щелей между щитами формы и бетоном. Для перекрытий и лестниц длиной не более 6 м время выдержки продлевается до 14 дней, для длинных лестниц — до 28 дней. Мосты, дамбы и другие ответственные и тяжело нагруженные конструкции выдерживаются в форме до 90 дней.

Специальные добавки

Стремительное или слишком медленное схватывание и твердение смеси снижает прочность бетона. Медленное застывание дополнительно увеличивает расходы на уход за конструкцией. Для коррекции скорости отверждения применяются добавки, которые регулируют кинетику процесса.

Существует два типа добавок, регулирующих процесс твердения раствора:

  1. Ускоряющие. Реагенты этого типа сокращают время до начала схватывания на 30-40%, ускоряют затвердевание и улучшают прочностные свойства материала. Они добавляются в смесь при промышленной штамповке бетонных изделий, заливке фундаментов, перекрытий и иных строительных конструкций при пониженных температурах. Наиболее дешевые ускоряющие добавки — это хлористый кальций и поташ (углекислый калий). В перечень востребованных строительных составов для ускорения отверждения входят: Релаксор, Аддимент В3, Форт-УП2, Поззолит-100, Конкрит-Ф и др.
  2. Замедляющие. Пластификаторы и замедлители схватывания положительно влияют на удобоукладываемость и подвижность раствора. Они применяются при доставке бетона в передвижных смесителях, задержках в строительстве и заливке конструкций при температуре выше +25…+30°С. Пластифицирующие свойства замедлителей позволяют отказаться от виброуплотнения при укладке бетона с малой подвижностью. Наиболее распространенными замедляющими добавками являются НТФ-кислота, цитрат и глюконат натрия, Линамикс, SikaPlast 520 N, Frem Linas 200 и др.

При заливке в условиях низких температур используются противоморозные реагенты. Они понижают температуру замерзания воды, препятствуя ее фазовым переходам при 0…+4°С.

В зависимости от вида и концентрации добавок они позволяют работать с бетонным раствором при температуре до -15…-25°С. К морозоустойчивым реагентам относятся нитрит натрия, нитрат-нитрит кальция, карбамид и др.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

Температура окружающей среды определяет скорость реакций, которые формируют бетонный камень. Повышенная температура воздуха смещает баланс в сторону испарения жидкости, а пониженная — тормозит процессы гидратации в растворе.

При высоких температурах

В сухом и горячем воздухе испарение воды происходит быстрее, а оставшейся жидкости может не хватить для полноценной гидратации. В результате снижается надежность конструкции, а ее прочность на сжатие в верхних и центральных слоях существенно различается.

Для профилактики неравномерности и быстрого высыхания в бетон добавляются замедляющие добавки, а готовая конструкция смачивается в процессе застывания.

Высокая температура и влажность применяются при производстве стандартных бетонных изделий в автоклавах. Такие условия обеспечивают быстрое схватывание и максимальное твердение конструкций.

В прохладное время

При низких температурах раствор долго схватывается, а затем в течение длительного времени остается хрупким по сравнению с марочной прочностью. Химические реакции происходят до температуры фазовых превращений воды.

При отрицательной температуре

Когда температура среды опускается ниже 0°С, вода замерзает, а гидратация в растворе — прекращается. При прогреве воздуха процесс отверждения возобновляется, но прочность конструкции после перерыва может снизиться.

Набор прочности бетона при различных температурах

Срок застывания, сутокДоля от 28-суточной прочности, достигнутой при оптимальных условиях твердения
При -3°СПри 0°СПри +5°СПри +10°СПри +20°СПри +30°С
1359122335
261219254055
381827375065
5122838506580
7153548587590
142050627290100
2825657785100

В таблице рассмотрен набор прочности материала марок М200 и М300.

Снижение вязкости раствора

Во время схватывания бетонный раствор сохраняет свою пластичность. При движении в стационарной или подвижной бетономешалке смесь проявляет свойство тиксотропии — уменьшения вязкости состава при постоянной динамической нагрузке.

Характеристики действия пластификаторов на примере одного из наиболее популярных.

Слишком длительное перемешивание приводит к «перевариванию» бетона и снижению конструктивной прочности готовой конструкции. Чтобы сохранить подвижность раствора и избежать негативных эффектов, в смесь добавляются пластификаторы. Они удлиняют периоды схватывания и застывания.

Снизить вязкость смеси на стадии затвердевания нельзя. Механическое воздействие на застывающий бетонный камень приводит к формированию дефектов и растрескиванию конструкции. До достижения минимально допустимого уровня прочности застывающий бетон следует предохранять от ударов, вибрации и др.

Зависимость уровня набора прочности от показателей температуры материала

Низкая температура ингредиентов отрицательно влияет на эксплуатационные характеристики бетонного камня. Если для смешивания используется холодная вода и наполнитель, то последующий уход за конструкцией не сможет обеспечить марочную прочность.

Учитывайте, как может измениться температура окружающей среды пока бетон будет затвердевать.

При температуре менее 10°С рекомендуется подогревать воду, которая применяется для изготовления. Если показатель термометра соответствует -5…0°С или ниже, то необходимо подогревать и мелкий наполнитель (речной песок).

Для сокращения времени схватывания и расходов на подогрев бетона в опалубке компоненты разогреваются до предельно допустимого уровня. Максимальное значение определяется составом и маркой портландцемента. При нагреве выше этой температуры готовая смесь будет реагировать менее интенсивно, что скажется на прочности конструкции.

Предельная температура компонентов бетонного раствора

Вид цементаМаксимальная температура воды для затворения, °СПредельная температура наполнителя, °СМаксимальная температура бетонного раствора после вымешивания, °С
Глиноземистый402025
Портландцемент марки М400 и выше

Пуццолановый цемент марки М300 и выше

604035
Портландцемент марок М300 и М350

Цемент с пуццоланой М200

805040
Шлакопортландцемент М200 и М300906045

Рекомендации по ускорению процесса

Соблюсти необходимые условия для заливки не всегда возможно: в жаркую и холодную погоду температура отклоняется от оптимальной не менее чем на 15-20°С, а влажность может составлять ниже 60%.

Чтобы избежать пагубного влияния низкой влажности, высоких и низких температур, бетонщики прибегают к специальным методам ухода. К ним относится обработка горячим влажным паром, применение теплых опалубок, закладка электродов и греющих проводов в тело бетонного изделия и др.

При заливке фундамента строители прибегают к мерам защиты бетона на этапе смешивания, но редко дополнительно подогревают готовую конструкцию. Это обусловлено тем, что основа здания должна пройти этапы усадки и стабилизации грунта. В этом случае возникшие дефекты не скажутся на прочности дома, а будут устранены с помощью дополнительного слоя бетона.

Набор прочности бетона. Твердение бетона при разных температурах. Сроки набора прочности бетона при устройстве бетонных полов.

Набор прочности бетона значительно зависит от температуры, что ограничивает скорость выполнения бетонных работ, устройство бетонных полов, и, соответственно, сроки сдачи строительных объектов в эксплуатацию.

Твердение бетона - относительная прочность бетона на сжатие при различных температурах твердения % от 28-суточной.

БетонСрок
твердения,
суток
Средняя температура бетона, °С
-30+5+10+20+30
М200 - М300 на
портландцементе
М-400, М-500
1359122335
261219254055
381827375065
5122838506580
7153548587590
142050627290100
2825657785100-

Для ускорения набора прочности бетона и уменьшения времени выдержки рекомендуется использовать бетон (пескобетон) с пониженным водоцементным отношением (В/Ц). При В/Ц=0,4 сроки, приведенные в таблице, уменьшаются в 2 раза.

Для этого в бетон добавляются суперпластификаторы (С-3, Лигнопан Б-4 и т.п.)

Таблица «Твердение бетона» показывает, что сроки устройства бетонных полов и бетонных конструкций значительно зависят от температуры. Из таблицы видно, что если устройство бетонных полов производится при низких температурах, то это отразиться на наборе прочности бетона, то есть прочность будет недостаточна для передачи полов в эксплуатацию.

В большинстве случаев устройство бетонных полов выполняется для дальнейшего нанесения финишных покрытий: полимерных полов, полимерных наливных полов и т.п. Медленный набор прочности бетона вынуждает увеличивать перерыв между устройством бетонных полов и началом устройства полимерных покрытий, что приводит к увеличению общих сроков работ.

Можно ли ускорить набор прочности бетона, даже если твердение бетона происходит при низких температурах? - Да можно!
ООО «ТэоХим» производит добавки для бетона, которые позволяют значительно увеличить скорость набора прочности бетона. Например, если «обычный» бетон необходимо выдерживать до нанесения защитной пропитки около месяца (28 дней), то добавка для бетона «Эластобетон-А» позволяет ускорить твердение бетона, и нанести пропитку уже на 7-8день после того, как выполнено устройство бетонных полов. Для укладки окрасочных и кварцевых полимерных полов, наливных полимерных полов необходимые сроки твердения бетона с добавками Эластобетон-А сокращаются в 2 раза - с 28 суток до 12-14 суток.

Таким образом, добавки для бетона Эластобетон значительно ускоряют набор прочности бетона и дают значительный экономический эффект за счет уменьшения сроков ввода объектов в эксплуатацию.

12янв14

Как влияет низкая температура на бетон?

Бетон обладает небольшой стойкостью к низким температурам, особенно это касается недавно уложенного бетона. Низкая температура определяет время затвердения бетонной смеси, поэтому можно говорить о том, что бетон крайне чувствителен к холоду.

Можно привести один пример, если понизить температуру с двадцати градусов тепла до пяти градусов, процесс затвердения бетонной смеси замедляется в два-пять раз. А при температуре в ноль градусов по Цельсию, процесс застывания практические прекращается. Чтобы возобновить процесс твердения, необходимо поддерживать температуру в оптимальных пределах.

Почему же при низкой температуре замедляется твердения бетонной смеси?

Дело в том, что из-за низкой температуры, вода, которая содержится в бетоне – замерзает, а при нулевой температуре вовсе превращается лед. В итоге твердение бетона прерывается.

Когда вода в бетоне замерзает, ее объем в смеси увеличивается как минимум на девять процентов. Поэтому при проведении строительных работ в холодную погоду, рекомендуется использовать специальный зимний бетон, в состав которого входят различные химические добавки.

Что происходит с бетоном под влиянием низких температур?

Низкая температура может привести к разрушению структуры недавно уложенной бетонной смеси. Все это происходит в результате большого давления в порах. Кроме того замерзшая вода образовывает на поверхности бетона ледяную пленку, которая нарушает контакт между цементной смесью и поверхностью заполнителя, в итоге качество бетона заметно снижается. Крайне негативно на бетон влияют повторные заморозки и размораживания. В замороженном бетоне происходит разрушение кристаллов цементного клея.

Поэтому если бетон заморозился до схватывания бетонного раствора, после его размораживания, процесс твердения уже не начнется, так как структура цементного клея уже полностью разрушена.

Если же твердение бетона уже началось, и он вдруг заморозился, процесс затвердения прекратиться до тех пор, пока в воде будут содержаться кристаллы льда. После размораживания, кристаллики снова превратятся в воду и твердение продолжится. Но это только в том случае, если не нарушена структура цемента. Однако в любом случае, после размораживания, общее качество бетона уменьшается. Падают прочностные характеристики, а также сцепление бетона с арматурой (это касается заливки фундамента).

Бетонирование для холодной погоды - что, почему и как? - Готовая смесь Nevada

Информация Национальной ассоциации товарных бетонных смесей

ЧТО такое холодная погода?

Холодная погода определяется как период, когда средняя дневная температура опускается ниже 40 ° F [4 ° C] в течение более трех дней подряд. Эти условия требуют особых мер предосторожности при укладке, отделке, выдержке и защите бетона от воздействия холода. Поскольку погодные условия могут быстро меняться в зимние месяцы, критически важны хорошие методы бетонирования и правильное планирование.
ПОЧЕМУ следует учитывать холодную погоду?

Успешное бетонирование в холодную погоду требует понимания различных факторов, влияющих на свойства бетона.

В пластичном состоянии бетон замерзнет, ​​если его температура упадет ниже 25 ° F [-4 ° C]. Если пластичный бетон замерзнет, ​​его потенциальная прочность может снизиться более чем на 50%, что отрицательно скажется на его долговечности. Бетон следует защищать от замерзания до тех пор, пока он не достигнет минимальной прочности на сжатие 500 фунтов на квадратный дюйм [3.5 МПа], что составляет примерно два дня после укладки для большей части бетона, поддерживаемого при 50 ° F [10 ° C].

Низкая температура бетона оказывает большое влияние на скорость гидратации цемента, что приводит к более медленному схватыванию и скорости набора прочности. Хорошее практическое правило состоит в том, что снижение температуры бетона на 20 ° F [10 ° C] увеличивает время схватывания примерно вдвое. При планировании строительных работ, таких как снятие формы, следует учитывать более медленную скорость схватывания и увеличение прочности.

Бетон, находящийся в контакте с водой и подверженный циклам замерзания и оттаивания, даже если только во время строительства, должен иметь воздухововлечение.Недавно уложенный бетон пропитан водой и должен быть защищен от циклов замерзания и оттаивания до тех пор, пока он не достигнет прочности на сжатие не менее 3500 фунтов на квадратный дюйм [24,0 МПа].

Гидратация цемента - это химическая реакция с выделением тепла. Вновь уложенный бетон должен быть должным образом изолирован, чтобы удерживать это тепло и тем самым поддерживать благоприятные температуры отверждения. Следует избегать большой разницы температур между поверхностью и внутренней частью бетонной массы, так как это может привести к растрескиванию, когда эта разница превысит примерно 35 ° F [20 ° C].Изоляционные или защитные меры следует снимать постепенно, чтобы избежать теплового удара.

КАК укладывать бетон в холодную погоду?

Рекомендуемые температуры бетона во время укладки показаны ниже. Производитель товарного бетона может регулировать температуру бетона, нагревая воду для затворения и / или заполнители, и готовить бетон в соответствии с рекомендациями ASTM C 94.

Температура бетона в холодную погоду не должна превышать эти рекомендуемые температуры более чем на 20 ° F [10 ° C].Бетон при более высокой температуре требует большего количества воды для смешивания, имеет более высокую скорость потери осадки и более подвержен растрескиванию. Укладка бетона в холодную погоду обеспечивает лучшее качество, так как более низкая начальная температура бетона обычно приводит к более высокому пределу прочности

Более медленное схватывание и увеличение прочности бетона в холодную погоду обычно задерживает отделочные операции и снятие формы. Химические добавки и другие модификации бетонной смеси могут ускорить скорость схватывания и набора прочности.Ускоряющие химические добавки, соответствующие стандарту ASTM C 494 - типы C (ускоряющие) и E (уменьшающие воду и ускоряющие), обычно используются в зимнее время. Хлорид кальция - обычная и эффективная ускоряющая добавка, но максимальная дозировка не должна превышать 2% от веса цемента. Нехлоридные, некоррозионные ускорители следует использовать для предварительно напряженного бетона или когда возникает проблема коррозии стальной арматуры или металла, контактирующего с бетоном. Ускоряющие добавки не препятствуют замерзанию бетона, а их использование не исключает требований по температуре бетона, надлежащему отверждению и защите от замерзания.

Ускорение скорости схватывания и увеличения прочности также может быть достигнуто за счет увеличения количества портландцемента или использования цемента типа III (высокая ранняя прочность). Относительный процент летучей золы или измельченного шлака в компоненте вяжущего материала может быть уменьшен в холодную погоду, но это может быть невозможно, если смесь была специально разработана для обеспечения долговечности. Соответствующее решение должно позволить получить экономически жизнеспособное решение с наименьшим влиянием на конечные свойства бетона.

Бетон следует укладывать с минимальной возможной просадкой, так как это сокращает просачивание и время схватывания. Добавление от 1 до 2 галлонов воды на кубический ярд [от 5 до 10 л / м3] приведет к задержке установленного времени на от ½ до 2 часов. Замедленное время схватывания увеличивает продолжительность кровотечения. Не начинайте отделочные работы, пока бетон продолжает стекать, так как это приведет к слабой поверхности

Перед укладкой бетона следует произвести соответствующие приготовления. Снег, лед и иней должны быть удалены, а температура поверхностей и металлических конструкций, контактирующих с бетоном, должна быть выше точки замерзания.Для этого может потребоваться изоляция или обогрев основания и контактных поверхностей перед укладкой.

Необходимо наличие материалов и оборудования для защиты бетона во время и после укладки от замерзания в раннем возрасте и для сохранения тепла, выделяемого при гидратации цемента. Обычно используются теплоизолированные одеяла и брезент, а также солома, покрытая пластиковыми листами. Кожухи и изолированные формы могут потребоваться для дополнительной защиты в зависимости от условий окружающей среды. Углы и края наиболее чувствительны к потере тепла и требуют особого внимания.

Обогреватели, работающие на ископаемом топливе, в закрытых помещениях должны вентилироваться из соображений безопасности и для предотвращения карбонизации недавно уложенных бетонных поверхностей, вызывающей образование пыли.

Бетонная поверхность не должна высыхать, пока она пластичная, так как это вызывает пластические усадочные трещины. Впоследствии бетон должен быть достаточно твердым. Отверждение в воде не рекомендуется при приближении отрицательных температур. Для бетонных плит используйте мембранообразующие отверждающие составы или непроницаемые листы бумаги и пластика.

Формовочные материалы, за исключением металлов, служат для поддержания и равномерного распределения тепла, тем самым обеспечивая надлежащую защиту в умеренно холодную погоду. При очень низких температурах следует использовать изолирующие одеяла или изолированные формы, особенно для тонких секций. Формы не следует снимать в течение 1-7 дней в зависимости от характеристик схватывания, условий окружающей среды и ожидаемой нагрузки на конструкцию. Цилиндры с полевым отверждением или неразрушающие методы должны использоваться для оценки прочности бетона на месте перед снятием опалубки или приложением нагрузок.Цилиндры полевого отверждения не следует использовать для обеспечения качества.

Особое внимание следует уделять образцам для испытаний бетона, используемым для приемки бетона. Баллоны следует хранить в изолированных коробках, в которых может потребоваться контроль температуры, чтобы обеспечить их отверждение при 60–80 ° F [16–27 ° C] в течение первых 24–48 часов. В камеру для отверждения следует поместить термометр минимума / максимума для поддержания записи температуры.

Инструкции по бетонированию в холодную погоду
  1. Используйте бетон с воздухововлекающими добавками, когда ожидается воздействие влаги и условий замерзания и оттаивания.
  2. Перед укладкой держите поверхности, контактирующие с бетоном, без льда и снега и при температуре выше нуля.
  3. Уложить бетон и поддерживать рекомендованную температуру.
  4. Уложите бетон на минимально возможную осевую поверхность.
  5. Защищать пластиковый бетон от замерзания или высыхания.
  6. Защищайте бетон от циклов замораживания и оттаивания в раннем возрасте до тех пор, пока он не достигнет необходимой прочности.
  7. Ограничьте резкие перепады температуры при снятии защитных мер.

Список литературы

  1. Бетонирование в холодную погоду, ACI 306R, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган.
  2. Проектирование и контроль бетонных смесей, Портлендская цементная ассоциация, Скоки, Иллинойс.
  3. Стандартные технические условия ASTM C94 для товарного бетона, ASTM, West Conshohocken, PA.
  4. ASTM C 31 Изготовление и отверждение бетонных образцов для испытаний в полевых условиях, ASTM, Вест Коншохокен, Пенсильвания.
  5. Смешанный бетон, готовый к холодной погоде, NRMCA Pub 130, NRMCA, Silver Spring, MD.
  6. Отделка для холодных погодных условий, бетонное строительство, ноябрь 1993 г.
Вернуться к бетонным подсказкам

ИСПОЛЬЗУЕТСЯ С РАЗРЕШЕНИЯ NRMCA

Бетонирование для холодной погоды

Погодные условия на стройплощадке - жаркие или холодные, ветреные или тихие, сухие или влажные - могут сильно отличаться от оптимальных условий, предполагаемых при разработке, проектировании или выборе бетонной смеси - или в лаборатории условия, в которых хранятся и испытываются образцы бетона. Бетон можно укладывать в холодную погоду при условии принятия надлежащих мер предосторожности для смягчения негативного воздействия низких температур окружающей среды.Текущее определение Американского института бетона (ACI) для бетонирования в холодную погоду, как указано в ACI 306, - это «период, когда более трех дней подряд средняя дневная температура воздуха опускается ниже 40 градусов по Фаренгейту и остается ниже 50 градусов по Фаренгейту еще дольше. чем половина любого 24-часового периода ». Это определение потенциально может привести к проблемам с замерзанием бетона в раннем возрасте.

Весь бетон должен быть защищен от замерзания до тех пор, пока он не достигнет минимальной прочности 500 фунтов на квадратный дюйм (psi), что обычно происходит в течение первых 24 часов.Если бетон замерзает, пока он еще свежий или до того, как он наберет достаточную прочность, чтобы противостоять 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%. Когда бетон достигает прочности на сжатие около 500 фунтов на квадратный дюйм, обычно считается, что он обладает достаточной прочностью, чтобы противостоять значительному расширению и повреждению в случае замерзания.Если температура воздуха во время укладки бетона ниже 40 градусов по Фаренгейту и ожидаются отрицательные температуры в течение первых 24 часов после укладки, следует учитывать следующие общие вопросы:

Начальная температура бетона при поставке

В холодную погоду может потребоваться нагреть один или несколько бетонных материалов (воду и / или заполнители), чтобы обеспечить надлежащую температуру бетона при доставке. Из-за количества и теплоемкости цемента использование горячего цемента не является эффективным методом повышения начальной температуры бетона.

Защита при укладке, укреплении и отделке бетона

Воздействие на бетон холодной погоды увеличит время, необходимое для достижения начального схватывания, что может потребовать более длительного присутствия отделочных бригад. В зависимости от фактической температуры окружающей среды для защиты бетонного основания может потребоваться использование ветрозащитных экранов, ограждений или дополнительного обогрева. Также может быть целесообразно отрегулировать состав бетонной смеси с учетом влияния температуры окружающей среды на время схватывания.Это может потребовать увеличения содержания цемента, использования ускоряющей химической добавки или того и другого.

Ветрозащитные полосы защищают бетон и строительный персонал от сильного ветра, вызывающего перепады температуры и чрезмерное испарение. Обычно достаточно высоты шести футов. Ветрозащитные полосы могут быть выше или короче в зависимости от ожидаемой скорости ветра, температуры окружающей среды, относительной влажности и температуры укладки бетона.

Обогреваемые шкафы очень эффективны для защиты бетона в холодную погоду, но, вероятно, являются самым дорогим вариантом.Ограждения могут быть из дерева, брезента или полиэтилена. Также доступны сборные корпуса из жесткого пластика.

В бетонных конструкциях для холодных погодных условий используются три типа обогревателей: прямые, непрямые и водяные. Чтобы избежать карбонизации свежих бетонных поверхностей, следует использовать обогреватели косвенного нагрева. Если бетон не подвергается прямому воздействию обогревателя или выхлопных газов, тогда подойдет обогреватель прямого нагрева. Следует проявлять осторожность, чтобы рабочие не подвергались чрезмерному воздействию угарного газа при каждом использовании обогревателя внутри ограждения.Гидравлические системы передают тепло путем циркуляции раствора гликоля / воды в замкнутой системе труб или шлангов. Типичные применения для гидравлических систем включают оттаивание и предварительный нагрев основания и зоны нагрева, которые слишком велики, чтобы их можно было использовать в ограждении.

Отверждение для получения качественного бетона

Для отверждения требуется не только соответствующая влажность, но и соответствующая температура. Температура бетона при укладке должна быть выше 40 градусов по Фаренгейту с использованием методов, описанных выше, однако продолжительность нагрева зависит от типа обслуживания бетона, в пределах от одного дня для высокопрочного бетона, который не подвергается замерзанию. - оттаивать события во время эксплуатации до 20 дней и более для бетонного элемента, который в раннем возрасте будет нести большие нагрузки.В конструкциях, которые будут нести большие нагрузки в раннем возрасте, бетон должен поддерживаться при температуре не менее 50 градусов по Фаренгейту, чтобы обеспечить снятие опалубки и опалубки и нагрузку на конструкцию.

Ни в коем случае нельзя допускать замерзания бетона в течение первых 24 часов после его укладки. Поскольку гидратация цемента является экзотермической реакцией, бетонная смесь выделяет некоторое количество тепла самостоятельно. Защита этого тепла от выхода из системы с помощью полиэтиленовой пленки или изоляционных покрытий может быть всем, что требуется для хорошего качества бетона.Более суровые температуры могут потребовать дополнительного тепла.

Бетон, сохраненный в форме или покрытый изоляцией, редко теряет достаточно влаги при температуре от 40 до 55 градусов по Фаренгейту), чтобы ухудшить отверждение. Однако высыхание из-за низкой зимней влажности и обогревателей, используемых в вольерах, вызывает беспокойство. Рекомендуется оставлять формы на месте как можно дольше, потому что они помогают более равномерно распределять тепло и помогают предотвратить высыхание бетона. Острый пар, выпущенный в ограждение вокруг бетона, является отличным методом отверждения, поскольку он обеспечивает как тепло, так и влагу.Жидкие мембранообразующие составы можно также использовать в отапливаемых помещениях для раннего отверждения бетонных поверхностей.

Также важно предотвратить быстрое охлаждение бетона по окончании периода нагрева. Внезапное охлаждение бетонной поверхности при теплом помещении может вызвать термическое растрескивание. Методы постепенного охлаждения бетона включают в себя ослабление форм при сохранении покрытия пластиковым листом или изоляцией, постепенное уменьшение нагрева внутри корпуса или отключение тепла и обеспечение медленного уравновешивания корпуса с температурой окружающей среды.Для массивных конструкций может потребоваться несколько дней или даже недель постепенного охлаждения, чтобы снизить вероятность термического растрескивания.

Как выдерживать бетон в холодных условиях

Пит Хог, ЧП, и Тодд Рудольф, ЧП

В любом процессе, в котором участвует вода, пересечение отметки замерзания может стать препятствием. Это относится к отверждению бетона, которое должно происходить при температуре выше точки замерзания. Несоблюдение этого правила приведет к отверждению, которое займет значительно больше времени, и, возможно, к преждевременному разрушению бетона.Тем, кто живет в холодном климате, не всегда можно запланировать строительство на теплые месяцы. Работа может быть выполнена в условиях ниже нуля, но не без значительного количества шагов, чтобы поддерживать бетон выше точки замерзания во время смешивания и отверждения.

Американский институт бетона (ACI) продолжает совершенствовать свои рекомендации по заливке в холодную погоду, а на недавнем вебинаре, представленном Эриком Холком, старшим инженером-проектировщиком Denver Water, были рассмотрены причины, по которым важно защищать затвердевающий бетон от замерзания, а также способы защиты от замерзания. обеспечить и проверить эту защиту.

Почему нельзя смешивать замораживание и отверждение

При температуре от 25 до 27 градусов по Фаренгейту замерзание поровой воды при затвердевании бетона остановит гидратацию и процесс затвердевания. Гидратация - это химическая реакция, при которой ключевые соединения в цементе образуют химические связи с молекулами воды и становятся гидратами или продуктами гидратации. Ниже 27 градусов образование льда в затвердевающем бетоне может повредить долговременную целостность бетона из-за растрескивания.

На этой фотографии показано ограждение и нагрев бетонной смеси во время замены бетона на цапфах затвора.На фотографии вверху этого поста температура воздуха составляла 16 градусов по Фаренгейту во время заливки бетона на водосбросе на плотине Биллесби в округе Дакота, штат Миннесота. Во время бетонирования этого проекта, спроектированного Эйресом, температура упала до 6 градусов. Подрядчик использовал теплоизоляционные покрытия поверх шлангов водяных обогревателей, которые подавали теплую воду от дизельных котлов на бетонную поверхность во время отверждения.

Определение ACI для холодной погоды - во время которой следует принимать защитные меры - было упрощено и включает любое фактическое или прогнозируемое падение температуры воздуха ниже 40 градусов по Фаренгейту в течение периода защиты бетона в холодную погоду - времени, в течение которого рекомендуется выдерживать бетон. быть защищенным в холодную погоду.Этот период обычно составляет от 1 до 6 дней, причем самый короткий период применяется к бетону, который содержит химикаты ускоренного схватывания, не находится под нагрузкой во время строительства и не подвергается воздействию холода при эксплуатации (после завершения проекта). Самый продолжительный период отверждения требуется для бетона без ускорителей, который находится под нагрузкой во время строительства и подвергается воздействию холода при эксплуатации.

Какую температуру следует поддерживать?

На заводе бетонной смеси температура бетона должна составлять от 45 до 70 градусов, причем верхний предел этого диапазона требуется для более тонких заливок бетона и более холодных условий наружного воздуха.Более низкие температуры в этом диапазоне допустимы на предприятии, если температура воздуха менее суровая и если заливка будет более густой. После заливки и во время отверждения бетон должен находиться под углом 40 градусов, если толщина более 72 дюймов, 45 градусов, если толщина от 36 до 72 дюймов, 50 градусов, если толщина от 12 до 36 дюймов, или 55 градусов, если толщина меньше 12 дюймов.

Вот еще несколько советов по температуре, которыми следует руководствоваться при любых бетонных работах в холодную погоду:

  • Поверхность, края и углы налитого бетона наиболее чувствительны к холоду и требуют защиты.
  • Арматура № 18 и менее может иметь угол наклона менее 32 градусов при установке. То же самое можно сказать о опалубке, стальной двутавровой балке и других закладных меньше 4 квадратных дюймов.
  • Однако поверхности, контактирующие со свежим бетоном, не должны иметь льда, снега и инея, а бетон нельзя укладывать на мерзлое земляное полотно. Трубы водяного (водяного или парового) обогрева могут быть размещены непосредственно на земляном полотне или поверх изолирующих покрытий, размещенных на земляном полотне, для оттаивания земляного полотна перед заливкой.

Как защитить бетон от сильных температур?

Вот лучшие методы защиты бетона от холода:

  • Поскольку бетон выделяет тепло во время химических реакций отверждения, изолированных одеял и опалубки может быть достаточно для поддержания надлежащих температур отверждения. Они должны быть закреплены так, чтобы ветер не сдувал их. Также важно не вызывать теплового стресса из-за перегрева в результате чрезмерной изоляции.
  • Прочные, погодоустойчивые, обогреваемые корпуса защищают бетон внутри зданий, но может потребоваться отверждающая мембрана или дополнительная вода, чтобы предотвратить высыхание поверхности из-за использования обогревателей.

Наблюдать за температурой сложно

Бетон на этой замене бетонной цапфы затвора в 2016 году потребовал защиты и обогрева, чтобы поддерживать нужную температуру во время отверждения.

Одним из наиболее сложных способов отверждения бетона в холодную погоду является необходимость контролировать температуру бетона на протяжении всего процесса отверждения, чтобы убедиться в соблюдении минимальной температуры бетона от 40 до 55 градусов.Датчики зрелости могут использоваться для измерения внутренней температуры бетона, а инфракрасные термометры могут использоваться для измерения температуры поверхности бетона.

Прочность на месте, а не количество дней отверждения, должна определять окончательный период защиты отверждения бетона. Проблема в том, что лабораторные цилиндры и полевые цилиндры, заливаемые одновременно с основной заливкой, ненадежны при определении прочности бетонной заливки, потому что их трудно поддерживать при той же температуре, что и основная заливка, и цилиндры также могут быть намного более тонкие, чем заливка, поэтому они затвердевают быстрее.Данные мониторинга зрелости, откалиброванные с данными цилиндра, можно использовать для проверки прочности на месте.

По окончании периода отверждения важно не сотрясать бетон внезапным воздействием более низких температур. Рекомендуемый ACI максимальный 24-часовой перепад температуры после снятия защиты колеблется от 20-градусного поворота для бетона толщиной более 72 дюймов до 50-градусного падения для бетона толщиной менее 12 дюймов.

Стоимость зимнего бетонного строительства

Зимнее бетонное строительство является дорогостоящим, отчасти потому, что бетонная смесь стоит дороже, но в основном потому, что производительность труда ниже из-за всей работы, связанной с обогревом и изоляцией во время отверждения, настройкой дополнительного освещения на рабочем месте и компенсацией низкой влажности воздуха.

Проект водосброса плотины, изображенный в верхней части этого поста, например, стоил примерно на 750 000 долларов больше для строительства зимой, чем летом. Частично эта надбавка связана с исключительно холодными условиями той зимой, когда температура упала до 23 ниже и опустилась до отрицательного диапазона в течение 20 дней в январе 2014 года. Частичное снижение внутренних затрат на строительство в зимнее время связано с тем фактом, что подрядчики заинтересованы в том, чтобы «Съесть» часть затрат на отопление и ограждение, чтобы сотрудники могли работать в течение нескольких месяцев, в противном случае они были бы сезонно уволены.

Имейте план защиты от холодной погоды

ACI считает, что коммуникация является важнейшим компонентом успешного бетонного проекта в холодную погоду, и рекомендует инженерам убедиться, что подрядчик предоставляет план защиты в холодную погоду. Этот план дает инженеру возможность судить об относительном уровне опыта подрядчика, а также дает возможность всем сторонам ознакомиться с одной и той же страницей, а инженер поделиться советом с подрядчиком, чтобы убедиться, что все оборудование защиты и мониторинга выстроено в линию перед залить.План должен включать:

  • Подготовка и защита земляного полотна
  • Метод контроля температуры
  • Метод контроля прочности
  • Идентификация методов защиты, таких как ограждения, изоляционная опалубка и одеяла, водонагреватели и обогреватели для сжигания топлива
  • Изменение дизайна смеси

ACI рекомендует следующие советы по планированию, чтобы избежать проблем:

  • Размещение бетона как можно ниже с уклоном, чтобы свести к минимуму утечку воды и задержки, так как вода может стоять и замерзать вместо испарения.
  • Избегать преждевременного начала процесса отделки, что заманчиво, когда подрядчики работают в условиях сокращенного дневного света. Образование накипи может возникнуть в результате отделки, когда из бетона все еще течет спускная вода.
  • Избегать чрезмерного нагрева. Например, обогреватели внутри корпуса могут перегреть ближайшие к ним участки.

Пит Хауг, ЧП, инженер по водным ресурсам, имеет 20-летний опыт проектирования и испытаний гидротехники с акцентом на водосбросах.В качестве известного инженера по проектированию и строительству нескольких водосбросов, шлюзовых ворот и речных каналов, он выполнил несколько проектов по ремонту небольших плотин, включая проекты, требующие строительства зимнего бетона в холодном климате. Тодд Рудольф, ЧП, инженер по водным ресурсам, проектирует и инспектирует гидротехнические сооружения, такие как ворота, выполняет гидравлические и гидрологические расчеты и обеспечивает поддержку при проведении строительных инспекций, в том числе по проектам, требующим выполнения бетонных работ в холодную погоду.

7 вещей, которых следует избегать при работе с бетоном в холодную погоду

7 ошибок, которых следует избегать при работе с бетоном в холодную погоду

Хотя подрядчики могут пожелать, чтобы им не приходилось работать в холодную погоду, строительство не прекращается при падении температуры.Поскольку температура колеблется, бетон подвергается различным условиям твердения, что приводит к спорадическому увеличению прочности. Подрядчики должны подготовиться задолго до изменения погоды, чтобы должным образом защитить свежий бетон. Наличие на рабочем месте необходимого оборудования, такого как брезент и одеяла, может помочь избежать ненужных задержек и небезопасной застройки бетона.

В Американском институте бетона (ACI) 306: Руководство по бетонированию в холодную погоду «холодная погода» определяется как три или более последовательных дней низких температур, в частности, температура наружного воздуха ниже 40 градусов F (4 градусов C) и температура воздуха ниже 50 градусов. F (10 градусов C) дольше, чем любой 12-часовой период.Чтобы избежать проблем со строительством и задержек с проектом, важно ознакомиться с тем, что можно и чего нельзя делать при бетонировании в холодную погоду. Взгляните на эти 7 распространенных ошибок, которых следует избегать при укладке бетона в холодную погоду.

Нужен план бетонирования в холодную погоду? Узнайте больше здесь!

1. Укладка бетона на мерзлый грунт

При укладке бетона расположение плиты влияет на эффективность условий твердения бетона.Замерзшая земля может осесть при оттаивании, что приведет к растрескиванию бетона. Свежий бетон, ближайший к земле, также будет застывать медленнее, чем поверхность, а это значит, что верхняя часть плиты застынет, а нижняя останется мягкой. Это проблема, потому что бетон с разными температурными градиентами не набирает достаточной прочности, что приводит к растрескиванию и возможному разрушению конструкции.

2. Дать бетону замерзнуть

Бетон должен быть теплым (около 10 ° C), чтобы он затвердел.Свежий бетон может замерзнуть при температуре 25 ° F (-4 ° C), поэтому важно нагревать свежий бетон до тех пор, пока он не будет иметь надлежащего измерения прочности на сжатие. Это можно сделать более эффективно, используя измеритель температуры и зрелости бетона, такой как SmartRock®.

3. Использование инструментов Cold Tools

Хранить инструменты и строительные материалы в тепле так же важно, как и бетон. Если формы или инструменты будут слишком холодными, это может изменить бетон, с которым они соприкасаются. Это может негативно повлиять на развитие прочности вашей плиты.

4. Без нагревателей

Бетон должен оставаться теплым, чтобы продолжать отверждаться и набирать прочность. Если температура плиты станет слишком низкой, отверждение полностью прекратится. Переносные обогреватели доставляют дополнительное тепло в землю и непосредственно на бетон, гарантируя, что бетон продолжает твердеть и набирать прочность. Будьте осторожны при использовании тепла; неправильный нагрев бетона может привести к получению слабой конструкции.

5. Герметизация бетона, когда на улице слишком холодно

Герметики для бетона делают ваш бетон более устойчивым к атмосферным воздействиям и другим внешним элементам.Если вы укладываете бетон в холодную погоду, рекомендуется приобрести герметик, который хорошо работает в экстремальных погодных условиях, в соответствии с рекомендациями производителя / производителя. Как правило, уплотнение не следует выполнять при температуре ниже 10 ° C (50 ° F).

6. Неверная оценка дневного света

В холодные месяцы количество дневного света уменьшается. Очень важно использовать свое время с умом, так как отставание от графика может привести к большему количеству проблем. Дневной свет не только дает много света, но и способствует повышению температуры.Если бетон необходимо укладывать до или после светлого времени суток, обязательно обратитесь к пункту 4 в этом списке.

7. Отсутствие датчиков температуры в реальном времени

Контроль температуры в холодную погоду важен для обеспечения производства высококачественного бетона, отвечающего требованиям плана терморегулирования. Если не уделять должного внимания развитию прочности бетона, может возникнуть несколько общих проблем. Среди этих проблем:

  • замерзание бетона в раннем возрасте,
  • Отсутствие необходимой прочности,
  • резких перепадов температуры,
  • - недостаточная защита конструкции и ее работоспособность, а
  • -
  • неправильные процедуры отверждения.

Этих проблем можно избежать, используя датчики температуры в реальном времени, чтобы гарантировать поддержание оптимальной температуры бетона на этапах отверждения.

* Примечание редактора. Этот пост был первоначально опубликован в октябре 2017 года и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

Как защитить бетон во время холодной погоды

Есть три основных цели бетонирования в холодную погоду: 1) защитить только что уложенный бетон от раннего замерзания, 2) защитить бетон, чтобы обеспечить соответствующее развитие прочности, и 3) защитить бетон от термический удар и растрескивание в конце периода защиты.

Согласно Руководству ACI 306 по бетонированию в холодную погоду, холодная погода существует, когда температура воздуха упала до или, как ожидается, упадет ниже 40 ° F в течение периода защиты. Период защиты - это время, необходимое для защиты бетона от воздействия холода. (См. Дополнительную информацию об этом определении на боковой панели.)

Беречь от раннего замерзания

Если только что уложенный бетон замерзнет, ​​это может привести к немедленному и необратимому повреждению; последующее отверждение не восстановит свойства бетона.Повреждение происходит из-за того, что при замерзании вода увеличивается в объеме на 9 процентов. Образование кристаллов льда и возникающее в результате расширение пасты может снизить прочность на сжатие и увеличить пористость затвердевшего бетона. Снижение прочности до 50 процентов может произойти, если замерзание произойдет в первые несколько часов после укладки бетона или до того, как бетон достигнет прочности на сжатие примерно 500 фунтов на квадратный дюйм.

Вновь уложенный бетон должен быть защищен от раннего замерзания до тех пор, пока количество воды для затворения или степень насыщения не будут в достаточной степени снижены в процессе гидратации, термин, используемый для описания химической реакции между портландцементом или вяжущими материалами и водой. .Во время гидратации степень насыщения постоянно снижается, поскольку вода для смешивания смешивается с вяжущими материалами, а бетон становится жестким и твердеющим. Из-за процесса гидратации количество доступной воды для смешивания для образования кристаллов льда постоянно уменьшается, поэтому риск необратимого повреждения в случае замерзания бетона уменьшается.

Когда нет внешних источников воды, критическая степень насыщения, чтобы один цикл замерзания не приводил к необратимому повреждению бетона, возникает, когда бетон достигает прочности примерно 500 фунтов на квадратный дюйм.При заданных температурах отверждения хорошо измельченные бетонные смеси должны достичь этой прочности в течение 24-48 часов. Следовательно, очень важно, чтобы вновь уложенный бетон был защищен от замерзания в течение первых 24-48 часов или до тех пор, пока бетон не достигнет прочности примерно 500 фунтов на квадратный дюйм.

Когда бетон достигает прочности не менее 500 фунтов на квадратный дюйм, он может выдержать один цикл замораживания и оттаивания без повреждений, если бетон является воздухововлекающим и не подвергается воздействию внешнего источника воды.Для воздействия повторяющихся циклов замораживания и оттаивания новый бетон должен достичь прочности не менее 3500 фунтов на квадратный дюйм или 4000 фунтов на квадратный дюйм, если он будет подвергаться повторяющимся циклам замораживания и оттаивания и химикатов для борьбы с обледенением. Чтобы избежать повреждений в раннем возрасте от холода, защитите бетон как можно скорее после укладки, уплотнения и отделки.

Температура и периоды защиты

Для защиты от замерзания в раннем возрасте поддерживайте соответствующую температуру бетона, указанную в строке 1 таблицы 1, в течение периодов времени, указанных в строке 1 таблицы 2.Бетон с ускоренным схватыванием может быть получен путем включения ускоряющих химических добавок, уменьшения водоцементного отношения материала (Вт / см), увеличения содержания цемента, уменьшения количества дополнительных вяжущих материалов или замены обычных цементов на цементы типа III (высокий -ранний) цемент. Минимальные температуры бетона в строке 1 таблицы 1 являются функцией минимального размера секции, потому что чем массивнее секция, тем медленнее она теряет тепло.

Согласно строке 1 в таблицах 1 и 2, минимальная температура бетона при укладке и поддержании составляет 55 ° F для бетонной секции с минимальным размером 12 дюймов, а минимальные периоды защиты составляют два и один день для нормального схватывания и бетонные смеси ускоренного схватывания соответственно.Строка 1 в таблицах 1 и 2 обеспечивает минимальную температуру бетона и продолжительность, чтобы вода для смешивания во вновь уложенном бетоне не замерзла.

В строках 2, 3 и 4 таблицы 1 указаны минимальные температуры бетона в смеси для указанных температур воздуха. По мере снижения температуры воздуха рекомендуемые температуры бетонной смеси повышаются, чтобы компенсировать потери тепла между смешиванием и укладкой бетона. Рекомендации по температуре смеси помогают обеспечить достижимую минимальную температуру бетона при размещении и поддержании (строка 1, таблица 1).

Защитить, чтобы обеспечить достаточный прирост силы

Скорость затвердевания и набора прочности бетона зависит от температуры бетона. Низкие температуры бетона снижают скорость гидратации и, следовательно, замедляют скорость набора прочности. Чтобы гарантировать, что вновь уложенный бетон приобретает необходимую прочность для безопасного снятия опалубки, берегов и перекладин, а также для безопасной загрузки конструкции во время и после строительства, необходимо поддерживать адекватную температуру бетона в период защиты или отверждения.

Если есть требования к прочности в раннем возрасте, используйте Таблицу 2, чтобы определить минимальные периоды защиты для следующих условий эксплуатации: 1) без нагрузки, без нагрузки; 2) без нагрузки, без нагрузки; 3) частичная нагрузка, выставленная; и 4) полная нагрузка. В зависимости от требований к нагрузке и условий воздействия может потребоваться увеличить период защиты сверх минимумов, перечисленных в строке 1 таблицы 2

«Без нагрузки, незащищенный» означает, что бетонный элемент не будет нести значительных нагрузок в течение периода защиты и не будет подвергаться воздействию замерзания при эксплуатации.«Нагрузка без нагрузки» означает, что бетонный элемент не будет нести значительных нагрузок в течение периода защиты и будет подвергаться воздействию низких температур в процессе эксплуатации. «Частичная нагрузка, подверженная воздействию» означает, что бетонный элемент будет нести нагрузки, меньшие, чем доступная несущая способность для раннего возраста в течение периода защиты, и будет подвергаться воздействию низких температур в процессе эксплуатации. Элементы, требующие перешоривания для несения строительных нагрузок до достижения указанной прочности, имеют рабочее состояние «Полная нагрузка» и обычно требуют от подрядчика определения прочности бетона на месте.

Например, условием эксплуатации бетонного покрытия стоянки толщиной 6 дюймов на коммерческой строительной площадке, которое будет подвергаться воздействию зимних условий и отлитого из бетона с ускоренным схватыванием, будет «Неполная нагрузка, незащищенная» и требующая минимальной защиты срок 4 дня. Согласно строке 1 таблицы 1, минимальная температура бетона 55 ° F должна поддерживаться в течение четырехдневного периода защиты.

Методы защиты

Методы поддержания минимальных температур, которые размещены и поддерживаются, как показано в строке 1 таблицы 1, включают изоляцию (одеяла и плиты), системы обогрева, такие как электрические одеяла и системы водяного отопления, неотапливаемые или обогреваемые корпуса или комбинацию этих методов.

Изоляция является наиболее экономичным средством поддержания адекватных температур отверждения, поскольку в этом методе используется тепло гидратации или тепло, выделяемое в результате химической реакции между цементом и водой. В зависимости от массы бетона, содержания цемента и условий окружающей среды (например, температуры воздуха и ветра) изоляция обычно может поддерживать адекватную температуру отверждения, улавливая тепло гидратации.

Как можно скорее накройте бетон одеялом, чтобы уловить как можно больше тепла гидратации.Улавливание раннего тепла гидратации поможет поддерживать температуру отверждения, но также способствует гидратации, которая, в свою очередь, дает дополнительное тепло. Обязательно защитите углы и поверхности, поскольку эти области наиболее подвержены замерзанию и повреждению в раннем возрасте.

В экстремальных зимних условиях иногда тепла гидратации недостаточно для поддержания адекватной температуры отверждения, и требуется дополнительное тепло. Дополнительное тепло можно подавать с помощью электрических бетонных одеял, водонагревателей и обогреваемых шкафов.Конечно, использование дополнительного тепла увеличивает стоимость бетонирования в холодную погоду.

Гидравлические нагреватели обеспечивают циркуляцию нагретой водно-гликолевой жидкости через систему шлангов теплопередачи, размещенных на бетоне или формах. Обычно шланги покрывают бетонными изоляционными покрытиями для улавливания и удержания тепла.

Топочные обогреватели для обогреваемых помещений должны иметь вентиляцию и не должны располагаться таким образом, чтобы непосредственно нагревать или сушить бетон. Свежие бетонные поверхности, подверженные воздействию углекислого газа от невентилируемых обогревателей, могут быть повреждены карбонизацией бетона.Карбонизация происходит, когда углекислый газ реагирует с продуктами гидратации цемента, создавая мягкие и меловые поверхности. Невентилируемые обогреватели внутреннего сгорания также производят окись углерода. Конечно, высокие уровни концентрации этих газов опасны для рабочих.

Защищать от термического удара и растрескивания

В конце периода защиты постепенно снимайте изоляцию или другую защиту, чтобы температура поверхности постепенно снизилась в течение последующих 24 часов. В противном случае поверхность бетона может остыть слишком быстро, создавая температурные градиенты между поверхностью и внутренними частями бетона, и возникающие термические напряжения могут вызвать растрескивание поверхности.Оставьте изоляцию на месте и постепенно уменьшайте количество источников тепла, пока температура бетона не остынет до средней температуры воздуха. Строка 5 в Таблице 1 показывает максимально допустимое падение температуры поверхности в первые 24 часа после окончания защиты во избежание термического растрескивания поверхности.

Предварительное планирование - залог успешного бетонирования в холодную погоду. При разработке следующего плана бетонирования в холодную погоду рассмотрите три основные цели: защитить бетон от замерзания в раннем возрасте, защитить, чтобы обеспечить достаточный прирост прочности, и защитить от теплового удара и растрескивания.

Список литературы

ACI 301-10 «Спецификации конструкционного бетона», Американский институт бетона, www.concrete.org

ACI 306R-10 Руководство по бетонированию в холодную погоду, Американский институт бетона, www.concrete.org

Косматка, S.H. и Уилсон, М.Л., Проектирование и контроль бетонных смесей , 15 th Edition, 2011, Portland Cement Association, www.cement.org

Таблица 1 Время схватывания бетона при различной температуре

Таблица 1 Время схватывания бетона при Различная температура Использование примеси и ее Влияние на время схватывания

Первоначальный набор, как определено ACI 116R, представляет собой степень жесткости цементная смесь менее окончательного схватывания, обычно указывается как эмпирическая значение, указывающее время в часах и минутах, необходимое для цемента паста, чтобы затвердеть достаточно, чтобы противостоять до установленной степени, проникновение утяжеленной тестовой иглы.Время схватывания бетона при различных температурах приведено в таблице ниже:

Таблица 1 Время схватывания бетона при различной температуре

Температура Приблизительное время схватывания (часы)
100 o F (38 o C) 1-2 / 3
90 o F (32 o C) 2-2 / 3
80 o F (27 o C) 4
70 o F (21 o C) 6
60 o F (16 o C) 8
50 o F (10 o C) 11
40 o F (4 o C) 14
30 o F (-1 o C) 19
20 o F (-7 o C) Установить не произойдет
На замедление начального времени схватывания из-за использования добавки влияет тремя факторами, а именно температурой окружающей среды, используемой дозировкой и время добавления в замес.

Влияние температуры на замедление начального времени схватывания

Температура может отрицательно сказаться на повышении прочности бетона. Однако правильное отверждение бетона в холодную погоду повысит его прочность. разработка. Жаркая погода определяется как любая комбинация высокой температуры окружающей среды. температура, высокая температура бетона, низкая относительная влажность и ветер скорость. Период холодной погоды, как определено Комитетом 306 ACI, - это когда в течение трех дней подряд возникает одно из следующих условий:

  • Среднесуточная температура воздуха ниже 40 o F
  • .
  • Температура воздуха не выше 50 o F более чем на половину любого 24-часового периода.

Влияние температуры бетона и замедления времени схватывания приведено PCA в таблице ниже. Из графика следует, что эффект замедления более выражен при более высокой температуре бетона. используется.

Рисунок 1 Влияние температуры бетона и замедлителя схватывания Время

Замедление времени схватывания зависит от типа добавок использовал.В приведенной ниже таблице показано действие различных лигносуфонатов. (1 и 2) и карбоновые (3 и 4) примеси по времени схватывания.

Рисунок 2 Влияние различных добавок на время схватывания бетона

Время добавления примеси в замес здесь значительное и может повлиять на окончательные результаты. Более замедление может иметь место, если примесь добавляется в качестве последнего ингредиента, и цемент становится влажным.

Влияние дозировки на замедление начального времени схватывания

Более высокая дозировка может использоваться до определенного уровня только до того, как происходит быстрое затвердевание и потеря осадки. Эта примесь чувствительна к температура окружающей среды при введении в партию. Чем ниже окружающий температуры, тем дольше будет время схватывания бетона. В следующий рисунок используется для оценки времени начального схватывания в соответствии с дозировка замедлителя схватывания и температура окружающей среды бетона.

Рис.3.Увеличение времени начальной схватывания за счет содержания замедлителя схватывания.

Как заливать бетон в холодную и жаркую погоду

Насколько холодно для заливки бетона? А что делать, если душно жарко, а нужен ремонт бетона? Хотя вы можете заливать бетон в холодную и жаркую погоду, необходимо принять определенные меры для обеспечения правильного схватывания бетона.

Во-первых, важно учитывать не только температуру окружающей среды, но и то, как вы будете поддерживать правильную температуру бетона, пока он застывает. В холодную погоду многие люди используют отапливаемые помещения или изолирующие одеяла, чтобы предотвратить замерзание бетона. В качестве альтернативы для надлежащего отверждения при высоких температурах необходимы ветрозащитные экраны, солнцезащитные козырьки, замедлители испарения и достаточная рабочая сила.

Узнайте больше о процедурах с бетоном в жаркую и холодную погоду, диапазонах температур отверждения бетона и советах по отверждению ниже.

Температурные диапазоны заливки бетона

Эксперты соглашаются - лучшая температура для заливки бетона составляет 40–60 ° F. Когда температура опускается ниже 40 ° F, химические реакции, укрепляющие бетон, замедляются и могут привести к более слабому бетону. Если температура застывания бетона ниже точки замерзания, вода внутри бетона может замерзнуть и расшириться, что приведет к образованию трещин.

Согласно Американского института бетона , жаркая погода - это больше, чем температура воздуха.Жаркая погода определяется как температура окружающей среды выше 90 ° F, включая низкую влажность и высокую скорость ветра. При температуре выше 77 ° F вода, используемая для гидратации и отверждения цемента, может испаряться, повышая температуру бетона и вызывая такие проблемы, как слабость, усадка и растрескивание.

Однако надлежащие меры предосторожности помогут вам успешно залить бетон в жаркую или холодную погоду. Вот несколько советов, которые помогут правильно реализовать ваш конкретный проект, даже если вы работаете за пределами этого идеального окна в 40–60 ° F.

Советы по заливке бетона в холодную погоду

Чрезвычайно важно поддерживать правильную температуру для процесса твердения бетона. Бетон должен затвердеть до того, как он подвергнется воздействию отрицательных температур. Вы можете преодолеть проблемы с холодной погодой, следуя приведенным ниже советам:

  • Хранить бетонные материалы в теплом, сухом месте.
  • Разморозьте промерзшую землю, снег или лед с помощью обогревателей.
  • Используйте средства для холодной погоды, предназначенные для быстрого отверждения.
  • Используйте горячую воду для замешивания бетона.
  • Создайте более горячую реакцию, используя дополнительный цемент (например, 100 фунтов на кубический ярд).
  • Используйте ракель или пылесос для быстрого удаления стекающей воды.
  • Не снимайте каркас, пока бетон не затвердеет.

Советы по заливке бетона в жаркую погоду

Если вы заливаете бетон в жаркую погоду, температура которой превышает 77 ° F, важно планировать работу заранее. Чтобы компенсировать вредное воздействие жары, влажности и ветра, воспользуйтесь следующими советами:

  • Избегайте проливания в самые жаркие части дня.
  • Используйте солнцезащитные козырьки или ветрозащитные экраны для защиты.
  • Перед использованием храните мешки с бетоном в тени, гараже или другом прохладном месте.
  • Смочите земляное полотно перед заливкой бетонной плиты.
  • Добавьте лед в бетонную водную смесь, чтобы снизить температуру.
  • После добавления воды в смесь уменьшите время перемешивания.
  • Убедитесь, что у вас есть помощь - от управления заливкой до наблюдения за процессом отверждения.

Заключение

Заливка бетона в жаркую или холодную погоду возможна, если вы делаете правильные шаги и быстро работаете.Имейте в виду, что установленное время будет варьироваться в зависимости от температуры, независимо от времени года. Как для профессионалов, так и для домовладельцев заливка бетона может быть нервным испытанием, но не обязательно.