Схватывание и твердение бетона: условия, процесс, способы ускорения

После заливки бетонной смеси происходят процессы, которые позволяют материалу набрать необходимую прочность и долговечность. Сначала происходит процесс первоначального схватывания материала, который занимает несколько часов, а потом бетон твердеет и набирает максимальную прочность. Длительность каждого этапа зависит от марки и состава смеси, а также условий среды. В среднем для этого потребуется около 4 недель, но срок может быть увеличен.

Время схватывания бетона

Схватывание бетонной смеси заключается в формировании первичных связей. Если в составе использовались специальные добавки, схватывание занимает до часа. Однако добавки чаще всего применяются при производстве железобетонных конструкций. В при заливке фундамента, стяжки и других строительных работах главное придерживаться оптимального уровня влажности и температуры.

Сроки застывания разных классов

Срок схватывания бетона напрямую зависит от его класса:

• М200 схватывается в среднем за 2-3 часа;
• М300 за 2 часа;
• М400 за 1,5 часа.

Длительность этого процесса напрямую зависит от температуры окружающей среды. Она должна составлять около 20 градусов. При температуре 0 градусов на это может уйти в несколько раз больше времени, чем при нормальных условиях. Однако слишком длительный период схватывания негативным образом влияет на конечные свойства бетона. Отсрочка схватывание бетона может потребоваться при его транспортировке, заливки по этапам, проведении работ при экстремально высоких температурах. Замедлить схватывание могут специальные добавки.

Условия твердения бетона

После начального схватывания бетонной смеси начинается процесс ее твердения. Он заключается в испарении из нее жидкости. Влажность поверхности должна быть минимум 90%, а температура составлять 20-22 градуса. Чтобы смесь не пересыхала, ее можно накрыть полиэтиленовой пленкой.

Важно, чтобы в процесс твердения бетон не подвергся замерзанию. Это может привести к значительной потере прочности. После размораживания материал продолжает набор прочности. Это показатель может подняться до 70%.

При наборе прочности бетона в опалубке важно не снимать ее до того, как материал достигнет необходимого показателя. А если передержать опалубку, то это приводит к затягиванию сроков строительства. 

Уход за бетоном после заливки

Чтобы бетон набрал необходимую прочность, необходимо строго придерживаться условий для его схватывания и твердения:

1. Защита от быстрого испарения влаги. Если с поверхности бетонной смеси слишком быстро испаряется влага, это может привести к образованию трещин. Поэтому необходимо соблюдать в помещении достаточный уровень влажности. Альтернативой является накрытие поверхности пленкой и регулярное смачивание.
2. Обеспечение нормального температурного режима. За этим обязательно нужно следить при заливке массивных конструкций. Если температура ниже необходимой, потребуется обогрев.
3. Защита от низких температур. Чтобы бетонная смесь не перемерзала, при выполнении работ зимой стоит использовать противоморозные добавки. В процессе затвердения нужно применять теплоизоляцию и разные способы прогрева поверхности.

При соблюдении нормальных условий схватывание и твердения удается добиться высокой прочности материала. В противном случае достичь максимального показателя прочности не удается.

Время застывание бетона в опалубке

Время затвердевание смеси в опалубке зависит от внешней температуры. К примеру, бетон марки М400 достигает 100% прочности при температуре +30 градусов за 14 дней, +20 градусов – 28 дней, а при температуре ниже – не достигает вообще.

Как увеличить скорость твердения бетона. Основные способы

Добавки являются вторым по популярности способом ускорить реакцию твердения бетона. Преимуществом этого способа, помимо увеличения скорости твердения, является и увеличение самих прочностных характеристик бетона. Добавок для ускорения химической реакции существует множество, поэтому предлагаю рассмотреть некоторые из них.

1) Соли-электролиты. Требования к этим добавкам прописаны в ГОСТ 24211-2008, и основное требование к ним – достижение 30% прочностных характеристик бетона в первые сутки твердения. Важно помнить, что, если дело касается армированного бетона, мы не можем использовать хлориты и сульфаты: они сильно влияют на целостность арматуры при дальнейшей эксплуатации, выражаясь научным языком, приводят к коррозионным проявлениям на арматуре, вследствие чего применение монолитных плит для восприятия нагрузки на растяжение становится попросту невозможным. Такой бетон быстро потеряет в прочности. Основной вид таких добавок – кальциевая соль муравьиной кислоты. Она является одной из самых надежных и максимально распространенной в европейских государствах. Вторая популярная добавка — формиат натрия, хотя его основная задача – сохранение температуры и увеличение морозостойкости.

2) Микрокремнезем. Химическая формула – SiO₂. Основной способ его получения – отходы от производства металлургических заводов. И второй способ – кварцевый песок, применяемый в автоклавных газобетонах. Песок сам по себе не взаимодействует с известью. Необходимо, чтобы химическая реакция протекала в автоклаве, иначе говоря, для этого необходимо высокое давление и температура. Но микрокремнезём имеет высокую дисперсность при схожем с песком составе, а значит, для взаимодействия не нужен никакой автоклав. Это самый лучший упрочняющий и ускоряющий твердение компонент, который применяется в бетонах, начиная от марки М700. Портландит, образующийся при соединении цемента и воды активно вступает в реакцию с микрокремнеземом, тем самым давая быструю реакцию твердения. Также для повышения удобоукладываемости нам приходится добавлять воду, ведь микрокремнезем, как мы заметили ранее, очень дисперсное вещество. А добавляя воду, мы изменяем водоцементное соотношение, что опять же негативно может сказаться в будущем. Ну и чтобы снизить это количество воды, нам необходимо применять пластификаторы.

Но отдельно стоит упомянуть и о минусах применения таких добавок. Все они имеют минеральное происхождение, а это значит, что вам регулярно придется проводить мероприятия, направленные на борьбу с высолами. Высолы, как уже неоднократно упоминалось в наших статьях, – бич современного строительства, и многие эксплуатационные службы попросту не хотят с ними бороться, т.к. делать это на «кустарном» уровне попросту бесполезно. Для эффективной борьбы стоит применять специальные гидрофобизаторы на этапе заливки бетона и после, наряду с нанесением гидроизоляции наносить еще и гидрофобизирующую пропитку. Этот комплекс мер просто необходим, если вы желаете продлить жизнь бетонной конструкции как минимум до положенных ей 50-70 лет.

Как ускорить время высыхания бетона

В чем основная разница между сушкой и твердением?

 

Термины «сушка» и «отверждение» часто используются взаимозаменяемо, когда речь идет о влажности новых бетонных плит. Однако сушка бетона и отверждение бетона — это два разных процесса. Отверждение бетона – это процесс затвердевания, который начинается сразу после заливки бетона. Процесс обычно может занять двадцать восемь дней или более.

Даже после того, как бетон затвердеет, лишняя вода все равно должна испаряться из бетона. В то время как для отверждения бетона может потребоваться двадцать восемь дней, сушка бетона может занять месяцы. Чтобы лучше отслеживать продвижение бетона, бетонные подрядчики должны специально использовать программное обеспечение для планирования субподрядчиков, такое как Pro Crew Schedule . Это программное решение отслеживает не только общий прогресс, но и предоставляет обновления в режиме реального времени для вас и вашей команды.

Расписание Pro Crew — ведущее программное решение, разработанное для вашего строительного бизнеса. Попробуйте испытать живую демонстрацию и запросите ее БЕСПЛАТНО!

Способ отверждения бетона

 

Существует несколько типов бетона, но все они состоят из трех основных компонентов: заполнителя, воды и цемента. Узнайте больше о процессе отверждения бетона в нашем блоге «Отверждение бетона: роль, необходимость и функции».

При смешивании цемента и воды обычно происходит химическая реакция, полностью связывающая компоненты. Именно этот процесс заставляет бетон затвердевать. В процессе бетон быстро становится пористым. В результате в состав бетона войдет определенное количество воды. Оставшаяся вода либо испарится, либо останется в бетонных капиллярах.

Способ высыхания бетона

 

Под сушкой бетона понимается процесс создания надлежащих условий, которые позволяют бетону достичь состояния влажности, подходящего для его предполагаемого использования.

Бетон высыхает, когда вода внутри него испаряется через поверхность. Когда вода испаряется через поверхность, вода внутри бетона будет двигаться по капиллярам, ​​поднимаясь на поверхность, чтобы в конечном итоге заменить ее. Пока окружающий воздух способен удерживать водяной пар, испарение продолжается. В противном случае испарение или высыхание бетона может прекратиться, если в окружающем воздухе не будет больше водяного пара.

Ускорение высыхания: перед заливкой

 

Перед заливкой бетона можно сделать многое. Следуя приведенным ниже советам, вы ускорите процесс сушки.

1. Выберите идеальную погоду

Наука доказывает, что все сохнет быстрее в более сухих и теплых условиях, поэтому солнечные дни — идеальное время для сушки бетона. Если вы собираетесь ждать до лета, это лучший вариант для вас и ваших текущих проектов. Графики проекта не пострадают, если вы будете мудры в выборе идеальной альтернативы. Поэтому ждите и выбирайте идеальную погоду.

2. Добавить хлорид кальция

Добавление хлорида кальция во влажную бетонную смесь еще до заливки является удобным способом ускорить время затвердевания бетона. Именно этот состав ускоряет процесс гидратации цемента. Вы также можете использовать смесь с высоким содержанием цемента, чтобы сократить время высыхания. Однако существует много рисков растрескивания из-за усадки.

Если возможно, никогда не используйте герметики, отвердители или какие-либо вещества, разрушающие сцепление. Они могут предотвратить испарение с поверхности бетона, тем самым увеличивая время высыхания.

3. Добавьте более теплую воду

Добавьте в смесь нужное количество воды. Как один из основных ингредиентов бетона, вода имеет жизненно важное значение для реакции отверждения. Время отверждения можно ускорить, добавив в смесь более теплую воду. Это будет способствовать более быстрой реакции. Помните, не используйте горячую воду, так как это может быть более разрушительным.

4. Уменьшение количества воды

Это просто фундаментальная наука. Чем больше воды вы добавите в бетонную смесь, тем дольше она будет схватываться. Использование меньшего количества воды сократит время сушки. Однако будьте осторожны, чтобы не добавить слишком мало воды, так как это может сделать бетонную смесь слишком жесткой и густой.

Чтобы получить правильный баланс, следует использовать альтернативу. При добавлении водоразбавителя вещество придаст смеси большую текучесть, не мешая ей избытком воды.

Ускорение высыхания: после заливки

 

Как только появляются новые плиты, как можно скорее оградите пространство. Это защитит плиту от впитывания ненужной влаги. Хотя защита плит от дополнительной влаги является жизненно важным шагом, на время высыхания после заливки могут повлиять и другие факторы:

• Температура плиты
• Относительная влажность окружающей среды и температура воздуха

Говоря об относительной влажности окружающей среды, она имеет решающее значение, поскольку она может контролировать, испаряется ли вода из плиты или нет. При повышении влажности окружающей среды плита может не высохнуть. Закрытие пространства позволяет использовать HVAC для полного контроля условий окружающей среды. Системы HVAC служат в качестве охлаждающих осушителей и обычно поддерживают пятидесятипроцентный уровень относительной влажности в режиме охлаждения. Этот уровень идеален для сушки бетона. В режиме обогрева системы HVAC снижают уровень относительной влажности за счет повышения температуры воздуха.

Вот несколько советов по ускорению времени высыхания во время последующей заливки:

1. Техника затирки

Подрядчики бетонных работ должны избегать жесткой затирки – повышенное давление может вызвать ряд проблем. Однако интенсивная затирка может привести к уплотнению бетона, оседанию вентиляционных отверстий и воздушных карманов. Таким образом, предотвращается быстрое испарение влаги при сушке, что увеличивает время сушки.

Затвердевание бетона — Mypdh.engineer

Добавление воды к портландцементу для образования водно-цементной пасты, скрепляющей бетон, запускает химическую реакцию, которая превращает пасту в связующее вещество. Эта реакция, называемая гидратацией, приводит к образованию камнеподобного вещества — затвердевшего цементного теста. Скорость и степень гидратации, а также результирующая прочность конечного бетона зависят от процесса отверждения, который следует за укладкой и уплотнением пластичного бетона. Гидратация продолжается неограниченно долго с убывающей скоростью, пока смесь содержит воду и температурные условия благоприятны. Как только вода удалена, гидратация прекращается и не может быть возобновлена.

Затвердевание – это период времени от момента затвердевания до достижения бетоном проектной прочности. В течение этого периода вы должны предпринять определенные шаги, чтобы сохранить бетон влажным и как можно ближе к 73 ° F. свойства бетона; такие как морозо- и оттаивающая стойкость, прочность, водонепроницаемость, износостойкость и объемная стабильность; вылечить или улучшить с возрастом, если вы поддерживаете влажность и температурные условия, благоприятные для продолжительной гидратации.

Рисунок 77 – Влияние влажного отверждения на прочность бетона на сжатие.

Продолжительность времени, в течение которого вы должны защищать бетон от потери влаги, зависит от типа используемого цемента, пропорций смеси, требуемой прочности, размера и формы бетонной массы, погоды и будущих условий воздействия. Срок может варьироваться от нескольких дней до месяца и более. Для большинства строительных конструкций период отверждения монолитного бетона составляет от 3 дней до 2 недель. Этот период зависит от таких условий, как температура, тип цемента, пропорции смеси и т.д. Настилы мостов и другие плиты, подверженные погодным и химическим воздействиям, обычно требуют более длительного периода отверждения. На рис. 77 показано, как влажное отверждение влияет на прочность бетона на сжатие.

Методы отверждения

Некоторые методы отверждения позволяют поддерживать влажность бетона и, в некоторых случаях, поддерживать благоприятную температуру гидратации. Они делятся на две категории: те, которые обеспечивают дополнительную влажность, и те, которые предотвращают потерю влаги. В таблице 7 перечислены некоторые из этих методов, а также их преимущества и недостатки.

Таблица 7 – Методы отверждения.

Методы обеспечения дополнительной влаги включают дождевание и влажные укрытия. Оба этих метода добавляют влагу к поверхности бетона в период раннего затвердевания или отверждения. Они также обеспечивают некоторое охлаждение за счет испарения. Это особенно важно в жаркую погоду.

Постоянное орошение водой, как показано на рис. 78, является отличным способом отверждения бетона. Если вы посыпаете через определенные промежутки времени, не допускайте высыхания бетона между применениями. Недостатками этого метода являются связанные с этим расходы и требуемый объем воды.

Влажные покрытия, такие как солома, земля, мешковина, хлопчатобумажные маты и другие влагоудерживающие ткани, широко используются при отверждении бетона. Укладывайте влажные покрытия, как только бетон затвердеет достаточно, чтобы предотвратить повреждение поверхности. Оставьте их на месте и держите их влажными в течение всего периода отверждения.

Если возможно, горизонтальные помещения можно затопить, создав земляную дамбу по краям и погрузив всю бетонную конструкцию в воду.

Методы предотвращения потери влаги включают укладку водонепроницаемой бумаги, пластиковой пленки или жидких составов, формирующих мембрану, и простое оставление форм на месте.

Все они предотвращают потерю влаги, герметизируя поверхность.

Рисунок 79 – Отверждение бетона пластиком.

Лист пластика, как показано на рис. 79., может использоваться для отверждения горизонтальных поверхностей и конструкционного бетона относительно простых форм. Пластик должен быть достаточно большим, чтобы покрыть как поверхности, так и края бетона. Перед нанесением покрытия смочите поверхность тонкой струей воды. Сложите соседний пластик внахлест на 12 дюймов или больше и придавите их края, чтобы сформировать сплошное покрытие с закрытыми стыками. Оставьте покрытия на месте в течение всего периода отверждения.

Пластмассовые опалубочные материалы иногда используются для отверждения бетона. Они обеспечивают легкие, эффективные барьеры от влаги, которые легко наносятся как на простые, так и на сложные формы.

Некоторые тонкие пластиковые листы могут обесцвечивать затвердевший бетон, особенно если поверхность была затерта стальной теркой до твердого состояния.

Требования к покрытию, перекрытию, утяжелению краев и смачиванию поверхности пластиковой пленки аналогичны требованиям водонепроницаемой бумаги.

Отвердители подходят не только для отверждения свежего бетона, но и для дальнейшего отверждения бетона после удаления формы или первоначального отверждения во влажном состоянии. Вы можете наносить их с помощью распылительного оборудования, такого как ручные распылители, на плиты нестандартной ширины или формы из свежего бетона, а также на открытые бетонные поверхности после снятия опалубки. Если в течение 3 часов после нанесения идет сильный дождь, необходимо повторно окрасить поверхность. Вы можете использовать щетки для нанесения отвердителя на сформированные поверхности, но не используйте щетки на неформованном бетоне из-за риска повреждения поверхности, открытия поверхности для слишком большого проникновения состава и нарушения непрерывности поверхностной пленки. Эти составы позволяют продолжать отверждение в течение длительного времени, пока бетон используется.