За какое время бетон набирает 100 прочность. От чего зависит и как быстро происходит набор прочности бетона. Как бетон набирает прочность и как эти параметры контролировать
В этой статье мы расскажем о том, сколько времени бетон набирает прочность и о том, какие способы контроля этого параметра доступны сегодня.
Тема статьи неслучайна, так как большая часть строительных объектов из года в год возводится с применением бетона. Популярность этого материала не снижается, а напротив увеличивается, несмотря на повсеместное внедрение альтернативных технологий в строительстве объектов различного назначения.
Именно поэтому так актуален вопрос, через какое время бетон набирает прочность и как это влияет на сроки проведения строительных работ?
Средние темпы набора прочности
Перед тем как ответить на вопрос, когда бетон набирает 70 прочности, разберёмся с тем, что означает число 70. По сути, это процентное обозначение марочных параметров. При достижении этого параметра, конструкции и сооружения условно соответствуют требованиям ГОСТа.
Не секрет, что в соответствии с присвоенной маркой бетона определяется не только цена, но и максимальная нагрузка из расчета кгс/см², которая может быть оказана на ЖБИ без ущерба для целостности изделия. Именно поэтому, все промышленные ЖБИ производятся с отпускной прочностью 70% от марочной нормы в летний период и 90% — в зимний период.
Так как все промышленно произведённые ЖБИ по умолчанию соответствуют требованиям ГОСТа, строительные организации могут применять его по назначению сразу же после получения заказанного изделия.
В отличие от строительных организаций, которые заказывают ЖБИ с завода, частные пользователи раствора при заливке опалубки должны иметь четкое представление о том, за какое время бетон набирает прочность.
На фото — работа с бетоном в холодное время года
В среднем, марочный контроль технологи проводят через 28 дней по окончании заливки раствора в опалубку. Можно предположить, что это и есть усреднённый временной показатель, необходимый для набора оптимальных параметров твердости.
При теплой погоде в течение первой недели после укладки происходит интенсивный набор прочности материалом вплоть до условных 70% от марочной нормы. В ходе этого процесса происходит взаимодействие цементных зерен и жидкой среды вплоть до образования гидросиликатов калия.
Важно: Процесс твердения может продолжаться и после набора условных 70% от марочной нормы.
К примеру, некоторые ЖБИ с первоначальной маркой бетона М 200, по прошествии нескольких лет, приобретают прочность, соответствующую материалам с маркой М 400.
Время снимать опалубку
Теперь, когда мы определились с тем, сколько дней набирает прочность бетон, определимся с тем, когда можно приступить к демонтажу опалубки.
- Если своими руками, но с учетом технологических требований и рекомендаций, то приступать к демонтажу опалубки можно уже через трое суток
.
За это время будут достигнуты оптимальные параметры твердости, при которых возможна резка железобетона алмазными кругами. Но, несмотря на это, нагружать конструкцию можно не раньше, чем через неделю. - Если заливка конструкций и сооружений осуществляется в зимнее время, рост прочности существенно замедляется . Поэтому опалубка может быть снята не ранее, чем через неделю. Нагружать конструкции такого типа и проводить алмазное бурение отверстий в бетоне можно не раньше, чем через 2 недели.
Важно: Заливка опалубки в зимнее время должна осуществляться с применением специальных укрывных материалов, так как не укрытый раствор промёрзнет и вообще не наберет требуемую прочность.
Надо понимать, что эта инструкция важна, так как, если произвести демонтаж раньше времени, велика вероятность появления трещин в толще готовой конструкции. Но надо учитывать то, что передерживать опалубку также нежелательно, поскольку она препятствует свободному доступу воздуха, вследствие чего бетон просыхает неравномерно.
Темпы схватывания и способы контроля данных параметров
На фото — фундамент после своевременного демонтажа опалубки
Возвращаясь к тому, за сколько бетон набирает прочность, рассмотрим темпы поэтапного твердения:
- За первые трое суток после укладки при нормальных температурных условиях материал набирает около 30% от марочной прочности.
- По прошествии 7-14 суток после укладки при нормальных температурных условиях материал набирает свыше 60% от марочной нормы.
- За 28 суток по окончании укладки бетон способен набрать 100% от марочной нормы.
- В течение 90 суток после укладки материал способен набрать до 120% от марочной нормы.
- Дальнейшее твердение и упрочнение конструкций при доступе влаги также происходит, но интенсивность процесса на порядок ниже.
Сильнее всего темпы твердения цементосодержащих растворов тормозит снижение температуры. В результате похолодания, частицы цемента менее активно взаимодействуют с водой. В итоге химические реакции протекают крайне медленно.
Снижение температуры до минусовых значений вообще останавливают процесс твердения. При последующем повышении температуры окружающей среды материал будет твердеть, но на марочный набор прочности в этом случае рассчитывать не приходится.
На фото — результат пересыхания раствора в процессе схватывания
В то же время, повышение температуры в толще материала позволяет резко ускорить темпы твердения. Но, повышая температуру, следует проследить за тем, чтобы раствор в опалубке не высох раньше положенного времени.
Так, например, при нагреве бетона водяным паром до температуры 80°С, для набора 70% от марочной прочности потребуется не менее 16 часов. Таким образом, выполняется промышленная пропарка при изготовлении свай и ряда других железобетонных изделий.
Важно: Нельзя нагревать бетон больше 90 °С, так как при температуре закипания воды химическая реакция, при которой твердение цементосодержащего раствора становится невозможным.
Еще один момент, на который следует обратить особое внимание — твердение цементосодержащего раствора является экзотермическим процессом, при протекании, которого бетон выделяет тепло. В итоге, увеличивая температуру для более интенсивного набора прочности, вы рискуете пересушить бетон, так как к температуре разогрева добавится тепло высвобожденное в ходе экзотермического процесса.
Вывод
Теперь вы знаете о том, сколько набирает прочность бетон и какие факторы определяют интенсивность протекания этого процесса. В результате, вы сможете проследить за тем, чтобы осуществлялось в рамках технологических рекомендаций.
Больше полезной и познавательной информации вы сможете обнаружить, посмотрев видео в этой статье.
Уход за бетоном
Стоп-халтура!
Очень и очень многие дачные строители думают, что следующая важная операция после окончания укладки бетона в опалубку - это распалубка и наслаждение результатами своего труда. На самом деле это не так. После окончания укладки бетона в опалубку начинается следующий серьезный строительный технологический процесс - уход за бетоном. С помощью создания оптимальных условий для гидратации в процессе ухода за бетоном достигается планируемая марочная прочность бетонного камня. Отсутствие этапа ухода за бетоном может привести к деформациям, возникновению трещин и уменьшению скорости набора прочности бетоном.
Уход за бетоном - это комплекс мероприятий по созданию оптимальных условий для выдерживания бетона до набора установленной марочной прочности. Основные цели ухода за бетоном:
- Минимизировать пластическую усадку бетонной смеси;
- Обеспечить достаточную прочность и долговечность бетона;
- Предохранить бетон от перепадов температур;
- Предохранить бетон от преждевременного высыхания;
- Предохранить бетон от механического или химического повреждения.
Уход за свежеуложенным бетоном начинается сразу же после окончания укладки бетонной смеси и продолжается до достижения 70 % проектной прочности [пункт 2.66 СНиП 3.03.01-87] или иного обоснованного срока распалубки .
По окончании бетонирования необходимо осмотреть опалубку на предмет сохранения заданных геометрических размеров, течей и поломок. Все выявленные дефекты следует устранить до начала схватывания бетона (1-2 часа от укладки бетонной смеси). Твердеющий бетон необходимо предохранять от ударов, сотрясений и любых других механических воздействий.
В начальный период ухода за бетоном, сразу же после окончания его укладки во избежание размыва и порчи его поверхности, бетон следует укрыть полиэтиленовой пленкой, брезентом или мешковиной.
Особенно тщательно следует сохранять температурный и влажностный режим твердения бетона. Нормальная влажность для твердения это 90-100% в условии избытка воды. Как показано выше в таблице № 52 набор прочности в условиях влажности существенно увеличивает итоговую прочность цементного камня.
При преждевременном обезвоживании (которое также может произойти при утечке цементного молока из негидроизолированной опалубки) бетон получает недостаточную прочность поверхностей, склонность к отслаиванию песка от бетона, увеличенное водопоглощение, сниженную устойчивость против атмосферных и химических воздействий. Также при преждевременном обезвоживании возникают ранние усадочные трещины, и возникает опасность последующего образования поздних усадочных трещин. Преждевременные усадочные трещины образуются в первую очередь вследствие быстрого уменьшения объема свежеуложенного бетона на открытых участках поверхности за счет испарения и выветривания воды. При высыхании бетона он уменьшается в объеме и дает усадку. В результате этой деформации возникают структурные и внутренние напряжения, которые могут привести к трещинам. Усадочные трещины появляются сначала на поверхности бетона, а затем могут проникать вглубь. Поэтому необходимо позаботиться об отсроченном высыхании бетона. Оно должно начаться только тогда, когда бетон наберет достаточную прочность, чтобы выдерживать усадочное напряжение без образования трещин. При образовании ранних трещин, когда бетон еще остается пластичным, образующиеся усадочные трещины можно закрыть с помощью поверхностной вибрации.
Высыхание бетона ускоряется на ветру, при пониженной влажности и при температуре воздуха ниже, чем температура твердеющего бетона. Поэтому поверхность бетона надо предохранять от высыхания в период ухода за бетоном. После того как бетон наберет прочность 1,5 МПа (примерно 8 часов твердения) нужно регулярно увлажнять поверхность бетона водой путем рассеянного полива (не струей!). Можно укрыть поверхность мешковиной, брезентом или опилками и смачивать их водой, укрывая сверху полиэтиленовой пленкой, создавая условия по типу влажно-высыхающего компресса. Увлажнение бетона не проводится при среднесуточных температурах ниже +5°С. При угрозе промерзания бетон можно укрыть дополнительно теплоизолирующими материалами (пенопластом, минеральной ватой, ветошью, сеном, опилками и т.п.).
Даже если постоянное увлажнение бетона водой невозможно, бетон следует укрыть полимерной пленкой толщиной не менее 0,2 мм (200 микрон). Полотнища пленки должны быть уложены максимально возможными цельными кусками с минимум швов. Соединяют полотнища пленки внахлест с перекрытием в 30 см с проклейкой клейкой лентой. Кромки пленки должны плотно прилегать к бетону, чтобы минимизировать испарение воды из-под пленки.
Во избежание повреждения свежеуложенного бетона движущими грунтовыми водами необходимо оградить его от размывания до достижения прочности не ниже 25% (1-5 суток в зависимости от условий при положительной температуре).
Срок окончания ухода за бетоном совпадает со сроком его безопасной распалубки.
Таблица №69. Относительная прочность бетона на сжатие при различных температурах твердения
Бетон |
Срок |
Среднесуточная температура бетона, °С |
|||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
прочность бетона на сжатие % от 28-суточной |
|||||||
|
М200 - М300 на |
|||||||
*Условно безопасный строк начала работ на фундаменте.
Уход за бетоном и температурный режим
Температура свежеприготовленной бетонной смеси не должна превышать 30 °C. При бетонировании при среднесуточной температуре воздуха от + 5°C до - 3°C, температура бетонной смеси при массе цемента более 240 кг /м3 (марка бетона М200 и выше) должна быть не менее +5°C, а при меньшем количестве цемента не менее +10°C.
Безопасное бетонирование при температуре воздуха менее - 3°C и однократное замораживание бетона и его оттаивание возможно только тогда, когда температуру бетонной смеси как минимум в течение 3 дней поддерживалась на уровне не ниже + 10 °C.
Бетонирование при холодной погоде
При холодной погоде наблюдается замедление схватывания и нарастания прочности бетона. При среднесуточной температуре + 5 °C требуется в два раза больше времени, чтобы бетон достиг такой же прочности, как при температуре +20 °C. При температуре, близкой к температуре замерзания, набор прочности бетона практически прекращается. Если свежий бетон замерзает, то его структура может разрушиться. Неиспользованная при гидратации цемента избыточная вода образует в твердеющем бетоне систему капиллярных пор.
При воздействии мороза вода, находящаяся в порах, полностью или частично замерзает, а образуемый в результате замерзания лед оказывает давление на стенки пор, которые могут привести к разрушению их структуры. Замерзание бетона в раннем возрасте влечет за собой значительное понижение его прочности после оттаивания и в процессе дальнейшего твердения по сравнению с нормально твердевшим бетоном. Это происходит из-за разрыва кристаллами льда связей между поверхностью зернистого заполнителя и цементным клеем (цементным камнем).
Устойчивости свежеуложенного бетона к замерзанию можно добиться специальным составом бетонной смеси и требуемыми сроками твердения бетона при положительной температуре.
Таблица №70. Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию (директива RILEM*)
|
Температура бетона (среднесуточная температура) |
|||
|---|---|---|---|
|
Класс прочности цемента |
5 °C |
12 °C |
20 °C |
|
Необходимое время твердения (дни) для достижения устойчивости к замерзанию бетона с водоцементным отношением 0,60 |
|||
|
М400 Д20 32,5 Н (32,5N) |
|||
|
32,5R (быстротвердеющий) |
|||
|
4 2,5N |
|||
|
45 ,5R (быстротвердеющий) |
|||
*Международный союз лабораторий и экспертов в области строительных материалов, систем и конструкций.
Таблица № 71 Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию *
Класс (марка) бетона |
Прочность бетона монолитных конструкций к моменту замерзания, % |
Количество суток выдержки бетона при температуре бетона |
|
|---|---|---|---|
|
В7,5-В10 (М100) |
|||
|
В12,5-В25 (M150 - М 350) |
|||
|
В30 (М400) и выше |
|||
|
Бетон в водонасыщенным состоянии с попеременными циклами замораживания |
|||
|
Бетон с противоморозными добавками, рассчитанными на определенную температуру |
|||
*Адаптировано с упрощением из таблицы №6 СНиП 3.03.01-87
К эффективным мерам для производства работ по бетонированию в зимнее время относятся:
- использование цемента с быстрым набором прочности (литера “R” в классе прочности),
- повышение содержания цемента в бетонной смеси,
- снижение водоцементного отношения,
- предварительный подогрев заполнителей (до + 35°C) и воды (до + 70°C) для бетонной смеси [таблица 6 СНиП 3.03.01-87] ,
- использование противоморозных и воздухововлекающих добавок.
При применении подогрева бетона нельзя нагревать его до температур выше +30°C. При применении горячей воды с температурой до + 70°C ее предварительно следует смешать с зернистым заполнителем (до введения цемента в бетонную смесь), чтобы не «запарить» цемент. Для этого соблюдают следующую очередность загрузки материалов в бетоносмеситель:
- одновременно с заполнителем подают основную часть нагретой воды,
- после нескольких оборотов подают цемент и заливают остальную часть воды,
- продолжительность перемешивания увеличивают в 1,25 -1,5 раза по сравнению с летними нормами для получения более однородной смеси (минимум 1,5 - 2 минуты),
- продолжительность вибрирования бетонной смеси увеличивают в 1,25 раза.
При предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание (песчаную подушку) или старый бетон, если по расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания [пункт 2.56 СНиП 3.03.01-87]. После укладки бетона и вибрирования, его необходимо укрыть полимерной пленкой и теплоизолирующими материалами (в том числе возможно использование снега), чтобы сохранить выделяющееся тепло при гидратации цемента (на протяжении 3-7 суток в нормальных условиях). При морозах следует построить над фундаментом парник и подогревать его.
Для самодеятельных дачных строителей без опыта можно рекомендовать придерживаться следующего правила: производить бетонные работы при ожидаемых среднесуточных температурах в пределах
28 суток
от момента заливки фундамента ниже
+5
°C
не рекомендуется.
Также следует помнить, что не допускается оставлять малозаглубленные (незаглубленные) фундаменты незагруженными на зимний период
. Если это условие по каким-либо обстоятельствам оказывается невыполнимым, вокруг фунда-ментов следует устраивать временно теплоизоляционные покрытия из опилок, шлака, керамзита, шлаковаты, соломы и других материалов, предохраняющих грунт от промерзания [пункт 6.6 ВСН 29-85]. Выпуски арматуры забетонированных конструкций должны быть укрыты или утеплены на высоту (длину) не менее чем 0,5 м.
Бетонирование при жаркой погоде
Повышение температуры бетона активизирует взаимодействие воды и цемента и ускоряет твердение бетона. С другой стороны, избыточный нагрев бетонной смеси приводит к расширению, которое фиксируется при схватывании бетона и твердении цементного камня. В дальнейшем, при охлаждении бетон сжимается, однако возникшая структура препятствует этому, и в бетоне возникают остаточные напряжения и деформации. Обычно бетон сильнее нагревается с поверхности, поэтому и избыточное напряжение в первую очередь возникает у его поверхности, где могут образовываться трещины. Критический период времени, когда образуются усадочные трещины, часто начинается через час после приготовления бетонной смеси и может продолжаться от 4 до 16 часов.
При прогнозируемой среднесуточной температуре воздуха выше + 25°C и относительной влажности воздуха менее 50% для бетонирования рекомендуется использовать быстротвердеющие портландцементы, марка которых должна превышать марочную прочность бетона не менее чем в 1,5 раза. Для бетонов класса В22,5 и выше допускается применять цементы, марка которых превышает марочную прочность бетона менее чем в 1,5 раза при условии применения пластифицированных портландцементов или введения пластифицирующих добавок [пункт 2.63 СНиП 3.03.01-87]. Либо использовать добавки, замедляющие сроки твердения бетона.
Также разумным может быть укладка бетона в утреннее, вечернее или ночное время при падении температуры воздуха и исключения воздействия на бетонную смесь солнечных лучей.
При бетонировании температура поверхности бетона не должна превышать + 30 +35°C. При появлении на поверхности уложенного бетона трещин вследствие пластической усадки допускается его повторное поверхностное вибрирование не позднее чем через 0,5-1 ч после окончания укладки. В особых случаях для охлаждения бетона можно использовать чешуйчатый лед.
Свежеуложенную бетонную смесь надо защищать от обезвоживания из-за воздействия температуры воздуха, солнечных лучей и ветра. После набора бетоном прочности 0,5 МПа, уход за бетоном должен заключаться в обеспечении постоянного влажного состояния поверхности путем устройства влагоемкого покрытия и его постоянного увлажнения, выдерживания открытых поверхностей бетона под слоем воды или непрерывного распыления влаги над поверхностью конструкций с помощью распылителя для газонов или перфорированного шланга. При этом только периодический полив водой открытых поверхностей твердеющих бетонных и железобетонных конструкций не допускается.
Во избежание возможного возникновения термонапряженного состояния в монолитных конструкциях при прямом воздействии солнечных лучей свежеуложенный бетон следует защищать отражающей (фольгированной) полимерной пленкой или бумагой в комбинации с теплоизолирующими материалами. При использовании деревянной опалубки, ее также нужно постоянно поливать водой.
Особенно актуальны меры по охлаждению твердеющего бетона при минимальном размере сечения фундаментной ленты 80 см и более. В этом случае при гидратации выделяется слишком много тепла и перегрев бетона и последующее образование трещин возможно даже при обычных температурных условиях.
Таблица №72. Мероприятия по уходу за бетоном в зависимости от температуры воздуха.
Мероприятия по уходу за бетоном |
Температура воздуха °C |
|||||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
< -3°C |
от -3°C до +5°C |
от +5°C до +10°C |
от +10°C до +15°C |
от +15°C до +25°C |
> + 2 5°C |
|
|
Накрыть пленкой, увлажнять поверхность, увлажнять опалубку, покрыть бетон влагосохраняющим материалом |
Да при сильном ветре |
|||||
|
Накрыть пленкой, увлажнять поверхность. |
||||||
|
Накрыть пленкой, положить теплоизоляцию |
||||||
|
Накрыть пленкой, положить теплоизоляцию, устроить парник, подогревать 3 дня до T +10°C |
||||||
|
Постоянно поддерживать тонкий слой воды на поверхности бетона |
||||||
Во время строительства дома приходится пройти этап сооружения железобетонных конструкций. Узнаем все физико-химические процессы, происходящие в бетоне и можно ли на них повлиять.
После завершения монолитных работ наступает достаточно продолжительный этап выдержки и набора железобетонными конструкциями прочности. Мы расскажем, в каком уходе нуждается бетон во время твердения, как его ускорить и какие физико-химические явления сопровождают этот процесс.
Процесс твердения бетона
Химия процесса твердения
Сооружение бетонных конструкций, полностью отвечающих расчётным характеристикам - настоящее искусство, которое невозможно постичь без понимания сложной и непрерывной последовательности преобразований, происходящих в структуре материала. Прообразы строительных вяжущих, отдаленно напоминающих современный цемент, появились ещё во 3–2 тысячелетии до н.э.
Однако состав и соотношение компонентов таких смесей подбирались исключительно экспериментальным путём вплоть до конца XVIII века, когда был запатентован так называемый «романцемент». Это стало первой вехой в научном подходе к развитию строительного бетона.
Химическая природа твердения современного цемента весьма сложна, она включает длинную цепочку перетекающих друг в друга процессов, в ходе которых формируются сначала простейшие химические, а затем всё более прочные физические связи, приводящие к образованию монолитного камнеподобного материала.
Подробно рассматривать эти процессы для человека, неискушённого в химии как науке, нет никакого смысла, гораздо полезнее оценка внешних признаков таких явлений и их практического смысла.
В современном строительстве используется преимущественно портландская цементная смесь, состоящая из обожжённой глины, гипса и известняка, а с точки зрения химии - из оксидов кальция, кремния, алюминия и железа. Первичное сырье проходит термическую обработку и тонкое измельчение, после чего компоненты смешиваются в точно определённой пропорции.
Главная цель обработки в процессе производства - разрушить природные химические и физические связи веществ, которые впоследствии восстанавливаются в присутствии воды. Цемент, в отличие от необработанной глины и извести, твердеет вследствие не высыхания, а гидратации, поэтому его намокание после окончательного отверждения не приводит к размягчению и повышению вязкости.
В отличие от атмосферных вяжущих, быстро отвердевающих на воздухе, цемент твердеет практически весь срок эксплуатации бетонных конструкций. Связано это с тем, что в толще застывшего изделия остаются вещества, не успевшие вступить в реакцию с водой.
В действительности при производстве бетонной смеси воду в нее добавляют в количестве, заведомо недостаточном для реагирования всех частиц минерального вяжущего. Связано это с тем, что повышенное содержание воды в бетоне приводит к его расслоению, значительной усадке при твердении и появлении внутренних напряжений.
Тем не менее, остатки минеральных веществ продолжают реагировать, ведь в толще своей бетон имеет ненулевую влажность. Из-за этого его твердение происходит не мгновенно, а в течение продолжительного времени. Из всего срока твердения можно выделить наиболее интенсивный период, который для бетона на портландцементе составляет 28–30 дней.
Если в течение этого времени бетонное изделие находится в соответствующих условиях, оно принимает 100% расчётной прочности. При этом всего за 6–8 дней твердения прочность бетона достигает 60–70% от марочной, а треть расчётной прочности изделие приобретает уже на 2–3 сутки.
Сезонная специфика
Твердение смесей на цементном вяжущем сопровождается двумя процессами - незначительным увеличением объёма и выделением тепла. Из-за этого протекание реакций отверждения может существенно отличаться в зависимости от внешних условий.
Сначала нужно разобраться с увеличением объёма. Этот процесс имеет определённую практическую пользу: способствует более лёгкому отделению опалубки и предварительно растягивает арматуру, увеличивая качество сцепления и позволяя стали воспринимать растягивающую нагрузку практически сразу после её возникновения, минуя стадию упругой деформации.
Негативные последствия от расширения возникают в ситуациях, когда бетон стеснён формой, например при заливке бетонных стяжек, шпонок в сборно-монолитных конструкциях и производстве изделий в жёсткой несъёмной опалубке. В подобных случаях обязательно требуется устройство сжимаемой оболочки, компенсирующей линейное расширение.
Выделение тепла может иметь как положительный, так и отрицательный эффект. Для начала нужно понимать, что нагрев твердеющей бетонной массы наиболее ярко выражен в первые 50 часов после приготовления смеси. Интенсивность нагрева возрастает соразмерно габаритам изделия, ведь из толщи бетона сложнее отводить тепло. Также нужно учесть, что бетон с высоким содержанием цемента будет нагреваться сильнее низкомарочного.
При низких температурах воздуха способность бетона нагреваться в процессе твердения позволяет относительно легко поддерживать нормальный температурный режим. При том, что в обычных условиях минимальная температурная отметка для проведения бетонных работ составляет +5 °С, заливать изделия в несъёмную опалубку из пенополистирола можно даже при морозе до -3 °С: собственное выделение тепла позволит поддерживать необходимую температуру.
Даже обычные бетонные конструкции можно защищать утепляющими материалами для поддержания нужного температурного режима или обустраивать тепляки, в которых просто сохраняется плюсовая температура. Важно отметить, что после набора бетоном 50–60% прочности мороз не оказывает разрушительного воздействия по той причине, что большинство воды уже успело вступить в реакцию. Однако скорость твердения при этом падает практически до нуля, что нужно учитывать при определении сроков выдержки.
В жаркую погоду естественный нагрев бетонной смеси оказывает негативное влияние. Вода с поверхности испаряется слишком быстро, к тому же нагрев провоцирует линейное расширение, сопровождающееся раскрытием трещин, что в процессе твердения бетона недопустимо.
Поэтому массивные изделия, находящиеся под открытым солнцем, нужно постоянно увлажнять и охлаждать проточной водой хотя бы в первые 7–10 суток после заливки. Остаток срока выдержки бетон может оставаться под укрытием из полиэтиленовой плёнки.
Ускорение схватывания и набора прочности
В зависимости от марки, бетону достаточно 20–30 часов чтобы окончательно принять форму, после чего его можно обильно поливать водой, чтобы сделать процесс набора прочности более интенсивным.
Высокая температура также способствует ускоренному твердению, но только при условии, что нагрев будет однородным по всей толщине отливаемого изделия. Так, на заводах ЖБИ твердение ускоряют, обдавая изделие паром при температуре 70–80 °С, но нужно помнить, что нагрев свыше 90 °С для твердеющего бетона губителен.
Обеспечить максимальную скорость набора прочности можно правильным водоцементным отношением приготовленной смеси, установленным ГОСТ 30515 2013. Также ускорить процесс можно внесением различных добавок: хлорида кальция, сульфата и хлорида натрия, углекислого натрия (соды).
Но нужно помнить, что применение ускорителей схватывания ограничено их предельным содержанием, а также типом бетонной конструкции, маркой бетона и арматуры, типом используемого цемента. Больше ясности в этот вопрос может внести ГОСТ 30459–96.
В заключение следует отметить, что в гражданском строительстве необходимость ускорить твердение бетона возникает крайне редко. Бетон приобретает большую часть марочной прочности достаточно быстро, поэтому в случае заливки перекрытий или армированных поясов продолжать строительные операции можно уже спустя 7–10 дней после выполнения монолитных работ.
Если же речь идёт о фундаменте, то ускорять твердение не имеет практически никакого смысла: основание здания должно пройти усадку в течение года чтобы опорный слой грунта успел стабилизироваться и возможный перекос мог быть устранён корректирующим слоем или в процессе возведения коробки. опубликовано
Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .
Изготовление различных конструкций предполагает заливку бетона, главной характеристикой которого является прочность на сжатие. При этом нагружать конкретный элемент нельзя, пока не завершится набор прочности бетона. Данный процесс зависит от ряда факторов, к которым относятся не только внешние условия, но и состав самой смеси.
Для достижения марочного значения, как правило, требуется четыре недели (28 дней). Чтобы будущая конструкция прослужила достаточно долго, необходимо ясно представлять, как осуществляется сам процесс, и сколько времени требуется для его завершения. Процесс включает две стадии. На первой происходит схватывание бетона. На второй он твердеет и набирает прочность.
Стадия схватывания
Схватывание происходит в течение первых суток с момента его приготовления. Сколько времени потребуется для завершения первой стадии напрямую зависит от температуры окружающей среды.
Теплая погода
В летний период, когда температура 20 °C и выше, на схватывание может потребоваться около часа. Процесс начнется приблизительно через два часа после приготовления смеси и завершится, следовательно, через три.
Прохладное время года
При похолодании время начала и завершения стадии сдвигается. Для схватывания требуется больше суток. При нулевой температуре процесс начинается, как правило, только через 6 – 10 часов после приготовления раствора и может длиться до 20 часов после заливки. В жаркую погоду время, наоборот, уменьшается. Иногда для схватывания достаточно 10 минут.
Уменьшение вязкости раствора
На первой стадии приготовленная смесь остается подвижной. В этот период еще можно оказать механическое воздействие, придав изготавливаемой конструкции требуемую форму.
Продлить стадию схватывания позволяет механизм тиксотропии, способствующий уменьшению вязкости смеси при оказании механического воздействия. Именно поэтому перемешиваемый в бетономешалке раствор намного дольше может находиться на первой стадии.
Однако следует учесть, что ряд процессов вызывает необратимые изменения в смеси, что негативно отражается на качестве затвердевшего бетона. Особенно быстро «сваривание» происходит в летний период.
Стадия твердения
После схватывания бетон начинает твердеть. Для завершения процесса и окончательного набора прочности может потребоваться несколько лет. Марку бетона можно будет определить через четыре недели.
Стоит учесть, что прочность бетон набирает с различной скоростью. Наиболее интенсивно процесс протекает в первую неделю после заливки бетона. Уже в первые трое суток данный показатель в нормальных условиях составляет около 30% от марочного значения, определяемого через 28 дней после заливки.
В течение первых 7 – 14 суток раствор набирает до 70 % от указанного значения, а через три месяца на 20 % превышает его. После этого процесс замедляется, но не прекращается.
Через три года показатель может вдвое превысить значение, полученное через 28 дней после заливки. Специальная справочная таблица позволяет узнать, какой процент от марочного значения наберет состав при конкретной температуре через определенное количество дней.
От чего зависит набор прочности?
На процесс набора прочности влияет множество факторов. Однако основными можно считать:
- температуру;
- влажность;
- марку бетона;
- время.
Температура
Чем холоднее на улице, тем медленнее повышается прочность бетона. При отрицательных температурах процесс останавливается, так как замерзает вода, обеспечивающая гидратацию цемента. Как только температура воздуха повысится, набор прочности бетона продолжится. При снижении температуры может опять остановиться.
При наличии в составе различных модификаторов время твердения может уменьшаться, а температура, при которой процесс останавливается, снижаться. Производители предлагают специальные быстротвердеющие составы, способные набрать марочную прочность уже через две недели.
Потепление способствует ускорению процесса созревания бетона. При 40 °C марочное значение может быть достигнуто уже через неделю. Именно поэтому заливку бетона на приусадебном участке для сокращения сроков строительства лучше производить в жаркую погоду.
Зимой может потребоваться подогрев бетона, что выполнить собственными силами крайне проблематично: требуется специальное оборудование и знание технологии выполнения работ. Следует учесть, что нагрев раствора свыше 90 °C недопустим.
Чтобы понять, как температура оказывает влияние на процесс твердения, стоит изучить график набора прочности бетона. Кривые построены на основании информации, собранной для марки М400 при различных температурах. По графику можно определить, какой процент от марочного значения будет достигнут через определенное количество суток. Каждая кривая соответствует конкретной температуре. Первая линия 5°C, последняя – 50° С.
График позволяет определить срок распалубки монолитной конструкции. Опалубку можно снимать, как только прочность превысит 50% от своего марочного значения. Следует обратить внимание, что согласно графику, если температура воздуха ниже 10 °C, марочное значение не будет достигнуто даже через две недели. При таких погодных условиях уже стоит задуматься о подогреве заливаемого раствора.
Время
Для определения нормативно-безопасного срока начала работ часто используется следующая таблица. В ней в зависимости от марки бетона и его среднесуточной температуры приведена информация о наборе прочности через определенное количество суток:
| Марка бетона | Среднесуточная температура бетона в °C | Срок твердения в сутках | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 14 | 28 | ||
| Прочность бетона на сжатие (процент от марочной) | ||||||||
| М200–300, замешанный на портландцементе М 400–500 | -3 | 3 | 6 | 8 | 12 | 15 | 20 | 25 |
| 0 | 5 | 12 | 18 | 28 | 35 | 50 | 65 | |
| +5 | 9 | 19 | 27 | 38 | 48 | 62 | 77 | |
| +10 | 12 | 25 | 37 | 50 | 58 | 72 | 85 | |
| +20 | 23 | 40 | 50 | 65 | 75 | 90 | 100 | |
| +30 | 35 | 55 | 65 | 80 | 90 | 100 | – | |
Если нормативно-безопасный срок установлен на уровне приблизительно 50%, то безопасным сроком начала работ можно считать 72 – 80% от марочного значения.
В зависимости от времени выдержки искомое значение можно определить по следующей формуле:
прочность на n-ый день = марочная прочность *(lg (n) / lg (28)). Причем n не может быть меньше 3-х дней.
Состав и характеристики цемента
Если сразу после заливки цемент способен набирать прочность благодаря своему тепловыделению, то после замерзания воды процесс неизменно остановится. Именно поэтому при выполнении работ в зимний и осенне-весенний период предпочтительно использовать смеси с противоморозными добавками.
Глиноземистый цемент после укладки способен выделить в семь раз больше тепла, чем обычный портландцемент. Именно поэтому приготовленная на его основе смесь набирает прочность даже при отрицательной температуре.
Марка также оказывает влияние на скорость процесса. Чем ниже марка, тем выше критическая прочность. Таблица наглядно отражает такую зависимость:
Влажность
Пониженная влажность негативно отражается на процессе. При полном отсутствии влаги гидратация цемента становится невозможной, и твердение практически останавливается.
При максимальной влажности и высокой температуре (70 – 90 °C) скорость нарастания прочности значительно повышается. В таком режиме осуществляется пропаривание состава в автоклавах паром высокого давления.
Нагрев до столь высоких температур при минимальной влажности неизбежно приведет к высыханию залитого раствора и снижению скорости набора. Чтобы этого не произошло, следует своевременно производить увлажнение. В таком случае в жаркую погоду прочность будет набрана в минимально возможные сроки.
При строительстве встречаются случаи, когда после бетонирования прошло 1-6 месяцев и оказалось, что бетон не набрал требуемую прочность, и его класс по прочности не дотягивает до нормы на 10%-20%.
Чаще всего такое наблюдается после "зимнего" бетонирования или бетонирования в жаркую погоду.
Что делать? Демонтировать бетонные конструкции и возводить заново - крайне затратно и требует много времени и усилий. Оставить "как есть" и не обращать внимания в случае несущих конструкций - недопустимо, т.к. требуется вести дальнейшие строительные работы, связанные с нагрузкой таких конструкций.
Решение есть!
Применимость метода
Метод вторичного запуска (активизации) набора прочности цементного камня применим для достижения прочности, возможной именно для этого бетона. То есть той прочности, которую обеспечивает:
- состояние цементного камня, возникшее в ходе твердения бетона (цементный камень не должен быть разморожен или растрескаться);
- фактическая рецептура бетона, получившаяся при бетонировании, учитывая реальное содержание и марку цемента, включая всю воду, добавленную или попавшую в бетонную смесь.
Рабочее "окно" для использования метода вторичного запуска (активизации) набора прочности цементного камня составляет до одного года с окончания укладки бетонной смеси. При этом чем быстрее начать применять метод, тем интенсивнее протекает активизация набора прочности бетона и необходимо меньше времени для достижения требуемой прочности бетона. Оптимально, если с момента укладки бетонной смеси прошло не более 3-4 месяцев (за вычетом продолжительности твердения бетона при температуре ниже плюс 10°С).
Например, при практическом применении метода увеличена прочность фундаментных плит, несущих стен, колонн до 24%, что обеспечило их соответствие требованиям проекта и позволило вести дальнейшие работы по строительству в обычном режиме.
