Бетон застывание: Как происходит схватывание и отвердевание бетона

Содержание

Застывание бетона, какие марки сколько застывают

13.03.2018


Со времен Древнего Рима люди используют уникальные свойства бетона. Смесь цемента, воды, песка и прочих компонентов становится твердой, как камень, через некоторое время. Изобретение железобетона на рубеже 19-20 веков открыло эру строительства многоэтажных зданий, позволило перекрывать большие пролеты. Чтобы ни строилось — фундамент времянки или двадцатиэтажный монолитный многоквартирный дом, необходимо знать время застывания бетона, указывающее, когда он приобретет нужные параметры. В противном случае не получится создать конструкцию, имеющую нормативную прочность.


Купить бетон в Ростовской области у зарекомендовавшей себя фирмы гораздо выгоднее, чем размешивать его вручную или в бетономешалке. Ведь у профессионалов имеется все необходимое оборудование.

Процесс застывания бетона


Застывание бетона — это химический процесс, в результате которого начинается реакция компонентов с водой, а на выходе получаются гидросиликаты калия.


Факторы застывания бетона:

  1. толщина слоя;
  2. температура;
  3. марка — то есть, содержание цемента в бетоне;
  4. наличие добавок, например, антиморозных;
  5. влажность окружающей среды;
  6. наличие ветра.


Оптимальная температура для застывания от 15 до 20 градусов Цельсия. Но если бетон схватывается при жаркой погоде, а также дует сильный ветер, то раствор быстро обезвоживается. Застынет раствор максимально быстро, но в итоге не будет достигнуто максимальной твердости.


Застывание включает два этапа — схватывание от затвердение бетона, то есть перемешивания компонентов с водой до того момента, когда раствор становится твердым. Обычно на это уходит несколько часов. На время схватывания бетона влияет температура, состав раствора, влажность. Он длится от 15 минут до одних суток. Например, если в раствор добавлено немного гипса, химическая реакция займет менее получаса. Твердение — это растянутая во времени реакция, когда бетон набирает нормативную прочность.

Факторы, влияющие на твердение цементного раствора


Для набирания максимальной прочности нужно снизить отрицательное влияние к минимуму. В числе параметров, влияющих на твердение:

  1. Влажность — оптимальные показатели составляют не менее 90%. Для ее регулирования бетонный фундамент могут закрывать мокрыми опилками, поливать из лейки, закрывать пленкой. При высыхании бетон уменьшается в размерах. Если процесс идет неравномерно, верхние слои буду содержать трещины. Это отрицательно скажется на прочность конструкции.
  2. На открытом воздухе наличие ветра может негативно сказаться на прочности. Под солнечных лучей и порывов ветра, наружные части будут высыхать быстрее, наберут меньшую прочность, чем внутренние. Для защиты от негативных воздействий фундамент покрывают пленкой или мешковиной.
  3. Температура — оптимальный показатель 20 +/- 10 градусов. Если бетонирование происходит при отрицательной температуре, чтобы достичь нормальной твердости, добавляют соль, хлорид калия и прочие. Но чаще на стройках используют тепловые пушки, чтобы процесс шел более равномерно. При сильном морозе на фундамент кладут маты для сохранения температуры. При жаре вода испарится быстро, и не успеет произойти нужная химическая реакция. Стараются повысить влажность бетона.
  4. Состав смеси — чем выше марка, тем больше цемента в растворе и быстрее он твердеет. Различные добавки могут ускорять процесс — хлорид калия, сульфат натрия.
  5. Наличие пузырькой воздуха — избавиться от них помогает тромбовка вручную, виброплитой или с помощью штыкования лопатой.


Время схватывания бетона М200 2-2,5 часа, время твердения 14-28 суток. Бетон марки М400 схватывается 1-2 часа, твердеет — 7-14 суток. Подробнее узнать все параметры можно узнать из таблицы:

Таблица застывания бетона






марка бетона


время (количество дней)


марочная прочность (в процентах)


максимальная прочность (кгс/см²)

м-200,  

1-3

до 30 % включительно

196,45

м-300,

7-14

60-80

от 327,42 до 360,18

м-400⁠

28

100

392,9


Заказать бетон любой нужной марки в Ростове-на-Дону можно в нашей компании. Необходимое Вам количество от одного до нескольких десятков кубометров будет доставлено на стройплощадку в сжатые сроки.

Источник: 
КСМ-8

Сколько сохнет бетон на улице и в помещении, время схватывания

От времени застывания бетона зависит продолжительность строительных или ремонтных работ. Так как пока он не наберет достаточной прочности, на него не должна создаваться нагрузка, иначе могут появиться трещины. После того как раствор был замешан и залит в опалубку, процесс его затвердевания проходит 2 этапа – схватывание и набор прочности.

Оглавление:

  1. Как долго сохнет бетон?
  2. Способы ускорения застывания
  3. Особенности набора прочности

Что влияет на скорость высыхания и сколько сохнет смесь в помещении и на улице?

Время схватывания бетона во многом зависит от окружающей его температуры. М200 и М300 при +20°С начинает схватываться уже через час. При высокой температуре это проходит еще быстрее – за 20 мин. Если же она крайне низкая, но выше нуля, то может длиться около 5 ч. Схватывание при температуре 0 градусов крайне долгое и может достигать 10 ч. При низких температурах химическая реакция значительно замедляется. При отрицательных значениях все процессы останавливаются до тех пор, пока они не станут выше 0°С.

Определить время застывания в помещении или на улице может только опытный специалист и лишь приблизительно. Также это зависит от типа конструкции и ее размеров. Демонтировать опалубку ленточного основания, построенного для забора на улице, можно уже через 5-7 дней. Монолитный фундамент для частного дома из марок М200 и М300 должен набирать прочность не менее 28 дней.

На то, сколько сохнет бетонная стяжка внутри помещения, тоже влияет температура и влажность. Самой оптимальной считается +23°С, необходимо постоянно поддерживать высокий процент влажности. Для этого поверхность опрыскивается водой. В частном доме пол сохнет столько же времени, сколько и основание – 28 дней. Но приступать к другим строительным работам можно уже через 4-5 дней.

Чтобы бетон правильно схватывался и застывал в зимнее время, необходимо постоянно его стимулировать. В этом случае применяется один из двух методов:

  • использование внутренней теплоты раствора;
  • обогрев снаружи.

Для первого способа потребуется использовать цемент не обычной марки, а быстро застывающей и с высокими прочностными характеристиками, как, например, у портландцемента или глиноземистого. Рекомендуется добавить компоненты, ускоряющие процесс высыхания – хлористый кальций. Уплотнение и уменьшение воды в составе тоже поспособствует более быстрому затвердению. Все это вместе поможет сократить время высыхания с 28 дней до 3-5 суток.

Для увеличения температуры бетона подогревают все его ингредиенты кроме цемента. Воду можно разогреть до +90°С, заполнитель – до +40°С. Главное, чтобы при смешивании всех компонентов температура раствора не была больше +30°С, так как иначе раньше времени начнется схватывание. Заливать загустевшую смесь будет значительно сложнее, а добавлять в нее воду ни в коем случае нельзя, так как это ухудшит прочностные характеристики.

Как ускорить застывание?

Для ускорения схватывания при холодных температурах применяются специальные добавки, которые засыпаются еще на этапе замешивания раствора. Второй метод – это обустройство теплой опалубки, но она не способствует ускорению процесса схватывания, а лишь делает условия для застывания оптимальными.

Летом бетон в опалубке сохнуть должен сам себе, без дополнительного нагревания. Так как из-за сильного нагрева вода начнет быстрее испаряться. В итоге часть цемента не успеет вступить в химическую реакцию с водой. Прочность станет низкой, к тому же могут появиться трещины из-за неравномерной и быстрой усадки.

На промышленном производстве на смесь воздействуют высокой температурой и давлением. Для этого форму с ней помещают в автоклав. Всего через сутки плита полностью готова к использованию. Чтобы она не растрескалась во время высыхания, ее обрабатывают паром.

Набор прочности

Как только раствор схватился, начинается набор прочности. Наилучшими условиями для этого считается температура +15-20°С и коэффициент влажности около 70%. Нагревать больше +85° нельзя, так как тогда вода будет слишком быстро испаряться, и материал начнет трескаться из-за неравномерной усадки.

От прочности зависят все эксплуатационные характеристики, в том числе, какую нагрузку бетон будет способен выдерживать без деформации.

Влияют на нее следующие факторы:

  • объем внесенного цемента и его качество;
  • однородность смеси;
  • температура и влажность окружающей среды;
  • активность цемента;
  • плотность раствора (применялось ли уплотнение виброустановкой).

Наибольшее влияние оказывает цемент, а точнее его активность и количество: чем его больше, тем прочнее будет конструкция.

Чем больше прошло времени с момента заливки состава, тем большую прочность он приобрел и тем сильнее застыл. При оптимальных условиях он полностью затвердевает и набирает прочность через месяц. На 7-ой день – 60-80%, а на 3-ий – 30%.

Рассчитать, какой прочности достиг бетон, можно по следующей формуле: Rb(n)=марочная прочность*(lg(n)/lg(28)), где: n – количество дней, Rb(n) – прочность на день n. Число n не берется меньше 3-х.

Чтобы пол в частном доме набрал наилучшую прочность, после заливки его обрабатывают виброустановкой. Она удалит воздух из смеси и уплотнит ее. После этого поверхность закрывают полиэтиленовой пленкой, чтобы влажность как можно дольше сохранялась в растворе, а не испарялась.

Если бетон на улице или в помещении замерз, не набрав максимальной прочности, то после оттаивания этот процесс возобновляется. Но до полного замерзания он должен успеть затвердеть приблизительно на 50%. Если замерзнет раньше, то из-за избытка воды в составе значительно снизятся его прочностные характеристики. Вода при замерзании расширяется, разрывая тем самым соединения между всеми компонентами. Из-за преждевременного промерзания снижается степень сцепления раствора с арматурой.

Пока бетон сохнет на улице или в помещении, его нужно беречь от механических воздействий и стараться избегать больших перепадов температуры.

сколько схватывание в опалубке, затвердевание М 200, сроки твердения в зависимости от температуры

Прочность бетона – это главная его характеристика, благодаря которой удается определить качество монолитно сооружения. Причина в том, что прочность напрямую связана с структурой бетонного камня. Процесс застывания очень сложный и зачастую это происходит от зависимости температуры воздуха. В ходе таких мероприятий происходит взаимодействие цемента и воды. 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.

Здесь указано сколько времени застывает бетон.

Условия для застывания бетона

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

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.

Бетон м200 цена и другие технические данные указаны в статье.

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

Бетон марки м200 технические характеристики и другие данные указаны в статье.

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.

Какова прочность бетона в15 указано в статье.

Состав

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.

Каково время набора прочности бетона, можно узнать из статьи.

Для того чтобы сделать процесс испарения благи 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. 

Добавки

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. 

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.

Расчет времени прогрева бетона в зимнее время указано в статье.

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 скорость времени высыхания и 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

Марка бетона Время затвердения бетона Среднесуточная температура бетона, оС
-3 0 +5 +10 +20 +30
Прочность бетона на сжатие, % от 28-суточной
М200-М300 на основе портландцемента М400-М500 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

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. А о том, при какой температуре можно класть кирпич читайте в нашей статье.

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 все 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.

Время застывания бетона в опалубке

Если у вас есть сомнения в собственных навыках установки опалубки, можете вместе с основной заливкой отливать небольшой объем из такой же бетонной смеси. Это послужит вам своеобразным контрольным вариантом и даст возможность определить максимально точные сроки схватывания вашего бетона, а также возможности снятия опалубки. Не нужно торопиться. Спешка вероятнее всего приведет к необходимости проведения реконструкции вашего фундамента. Лучшим вариантом будет снять доски немного позже истечения необходимого срока.

Действительно, точно и правильно отлитый фундамент послужит основой всего будущего здания. От того, насколько продолжительно будет высыхать бетон в опалубке, напрямую может зависеть качество его застывания. В конце летнего сезона делать заливку фундамента лучше всего. При этом можно будет убедиться в его прочности или обнаружить недостатки с наступлением весны. Но опалубку с фундамента обязательно необходимо снимать на зиму. Выполнять демонтаж опалубки следует аккуратно, чтобы не наносить повреждений вашему бетонному фундаменту, начиная с элементов, расположенных по углам конструкции. Прежде всего убираются все сваи, которые служат опорами фундамента, а затем сами листы. Но для этого принципиально важно знать, как осуществляется заливка, и сколько высыхает бетон под опалубкой.

Как протекает процесс застывания бетона?

Для нормального застывания бетона огромное значение имеет влажность и температура окружающей среды. В том случае, если в регионе строительства объекта после заливки бетона будет засуха, то фундамент можно будет поливать для равномерной кристаллизации цементного соединения, и чтобы бетон не начал лопаться и трескаться. Именно правильная кристаллизация может указывать на возможность аккуратного демонтажа опалубки. А увлажнение поспособствует не только быстрому схватыванию, но и повышению качества заливки.

Процесс застывания бетонной конструкции не заключается в испарении воды из него. Застывание бетона представляет собой усложненную химическую реакцию, во время которой протекает процесс химического преобразования вяжущих компонентов изначального состава в гидраты кальция. Процесс протекает под постоянным воздействием воды и соответственно называется гидратацией. Вещество связывающих компонентов минерализуется и в результате реакций связывает весь раствор в единый цельный монолит. Прочность вашей цементной конструкции будет зависеть прежде всего от качества и правильных пропорций компонентов, составляющих цементный раствор. В частности, от марки производителя цемента, а также доли, которую составляют дополнительные наполнители. В среднем на застывание оснований требуется месяц, если благоприятные внешние погодные факторы будут способствовать этому процессу.

Контрольный период отвердевания бетонной конструкции

Большинство строителей считают, что в нормальных условиях период твердения бетонных смесей после заливки должен составлять четыре недели. Это не совсем верно. Процесс схватывания цемента может быть затянут на месяцы, а время от времени даже на несколько лет. Только по истечении длительного периода бетонная конструкция может достигнуть пиковых значений своей прочности, а через один месяц вещество просто находится в таком состоянии, когда может выдержать минимальные расчетные нагрузки после заливки. Этот период схватывания цементных смесей называется контрольным.

В контрольном периоде высыхания бетонных конструкций заложены самые разные значения. В простом строительстве они могут варьироваться от четырех до пяти недель. Этого может быть вполне достаточно, чтобы раствор мог выдерживать минимальные расчетные нагрузки как в процессе возведения многоэтажных зданий, так и при строительстве малых загородных домов. Контрольный период продолжительностью в один месяц применяется для фундаментов, монолитных перекрытий и стен, а по сути таких конструкций, которые могут без проблем застывать в нормальных естественных условиях.

Монтаж опалубки

В подготовленную траншею необходимо укрепить доски на опалубке, при этом стараясь максимально сцеплять их друг с другом по углам и краям. Если не сделать этого, то в раствор в результате будет выливаться. После застывания конструкция будет смотреться очень не эстетично. К тому же качество заливки будет желать лучшего.

Всегда помните, что перед началом установки листов, перед заливкой бетонной смеси опалубку обязательно необходимо смазывать специальной жидкостью, каким-нибудь маслом или на самый крайний случай обернуть монолит полиэтиленом или бумагой. Так будет гораздо проще производить демонтаж опалубки. Подготовка материалов для опалубки осуществляется тогда, когда уже полностью определено, какой будет ее ширина и высота. Лучше всего конструировать деревянную опалубку из простых досок. Необходимо сразу же упомянуть, что строителям нет никакой необходимости оставлять на своем месте опалубку до завершения контрольного периода высыхания.

Демонтаж опалубки

Демонтаж опалубки можно будет осуществлять примерно через неделю после завершения этапа заливки бетонной смеси. За первую неделю затвердевания он схватится настолько, что уже не может быть разрушен при нормальном демонтаже формовочных изделий. Однако скорость, необходимая для затвердевания бетонной смеси замедляется в период сильных холодов, и убирать опалубку, застывшую при такой погоде, через неделю после заливочных работ допустимо исключительно в теплое время года.

Самым главным показателем для возможности проведения безопасного демонтажа опалубки является среднесуточная температура окружающего пространства. Чем выше она будет, тем быстрее бетон застынет, и можно будет намного быстрее убрать сформировавшуюся конструкцию. Как правило, в летний период опалубку разрешается демонтировать уже через два или три дня. Но важно всегда помнить то, что наиболее предпочтительным периодом в году для заливки является конец лета или начало осени. Время, когда можно убирать конструкцию в определенных случаях, можно обозначить более детально.

Влияние природных факторов

Если средний температурный показатель составляет приблизительно 1-2°С, то разрешается демонтировать все доски только спустя несколько недель. При приблизительной температуре 5°С демонтаж проводится примерно через 10 дней. В том случае, если на улице относительно теплая погода в районе 10°С, опалубка может быть снята по прошествии 5 дней.

Как правило, заливка способна набирать примерно 50% своей основной прочности по истечении указанного периода. Возможность демонтировать опалубку еще не означает готовность застывшей бетонной смеси производить какие-нибудь работы со свежим фундаментом. После демонтажа опалубки монолит лучше просто накрыть обыкновенной полиэтиленовой пленкой. Не следует буквально укутывать фундамент пленкой. Пусть полежит в таком виде до наступления морозов. После этого пленку необходимо убрать. Конструкции предстоит простоять целую зиму, чтобы пройти минимальное достаточное испытание на устойчивость и прочность под воздействием внешних природных факторов.

Застывание при пониженных температурах

При пониженной температуре нельзя производить демонтаж опалубки раньше, чем пройдет половина контрольного периода твердения. Составляющие элементы опалубки могут быть разобраны только через пару недель после заливки. Такое условие следует соблюдать, когда процесс застывания протекает при пониженных температурах. Когда бетонная конструкция расположена в теплом помещении или опалубка бетона предварительно была оснащена материалами, которые способствовали ее обогреву, допустимо проводить демонтаж немного раньше. Следует добавить, что опалубка с приспособлениями для подогрева конструкции устанавливается не для понижения периода, необходимого для качественного застывания, а только для поддержания приемлемой температуры. Если у вас вдруг появилась идея для ускорения застывания подобным образом в летний период, лучше откажитесь от нее потому, что бетон не сможет набрать прочность в ускоренном темпе. Качество конструкции понизится значительно потому, что повышение температуры будет способствовать ускоренному обезвоживанию раствора и в итоге лишит его одного из реагентов, без наличия которого гидратация в принципе невозможна.

Рассмотрим контрольный период застывания с другой стороны. Теперь можно определить, сколько времени он требует при монолитном возведении строительных объектов обычного назначения. Но для укрепленных конструкций специалисты сумели определить контрольный срок 90 дней. К подобным сооружениям могут относиться дамбы, плотины или мосты. Следует упомянуть, что за указанный период бетон не будет прочнее в три раза, в сравнении с раствором, который выдерживался на протяжении трех месяцев. Его показатели станут выше только на пятую часть, по сравнению с прежними.

Возможно ли повысить скорость застывания в бытовых условиях?

Определить степень прочности бетонной конструкции можно при помощи специального прибора. Рассмотрим основные принципы изменения скорости застывания цементных растворов. На предприятиях, специализирующихся на выпуске изделий из железобетона, для ускорения процесса применяется методика повышения температуры и давления. При возрастании температуры ускоряются химические реакции, но одновременно с этим испарение жидкости может быть гораздо более интенсивным. Чтобы приостановить этот процесс, бетонные изделия размещаются в автоклавах, которые поддерживают повышенное давление. Другой метод поддержки активности гидратации связующих компонентов называют подачей пара. Подобный процесс осуществляется в специализированных пропарочных камерах, где размещаются блоки из железобетона. Для пара свойственно создание повышенной температуры и одновременно препятствие обезвоживанию бетона. Подобные технологические новшества позволяют значительно ускорить застывание в несколько десятков раз. Меньше, чем спустя одни сутки ЖБИ может использоваться на стройке.

Существует ли возможность использования таких методов при заливке фундаментов в частных домах? Конечно же, нет! Выше был рассмотрен период высыхания цемента в нормальных условиях. Легко определяется то, что при повышении температуры застывание будет не таким качественным. Препятствовать данному процессу в жаркую погоду поможет обрызгивание конструкции водой и ее накрытие под пленку, которая не пропустит влагу. Подобные способы в некоторой степени смогут препятствовать обезвоживанию конструкции и активизируют реакцию, но обсуждать какое-то ускорение процесса пока не представляется возможным.

Срок застывания бетона зависит от окружающих условий

18.02.2015

Нужен бетон?
Мы доставим его Вам!
Звоните!
+7 (961) 018-50-00
+7 (903) 630-01-02
+7 (4822) 57-77-48

При выполнении любых строительных работ, связанных с использованием бетонной смеси, очень важным моментом является срок застывания бетона, то есть, скорость его твердения и набора необходимой прочности. Застывание бетонной смеси – довольно сложный физико-химический процесс, в результате протекания которого цемент вступает во взаимодействие с водой и образует новое соединение.

Вглубь цементных частиц вода проникает не сразу, а постепенно, что способствует более полному протеканию химической реакции. Вследствие этого застывание бетона происходит постепенно, в течение долгого срока – даже спустя несколько месяцев после производства бетона и его укладки некоторая часть внутренних зерен цемента вступить в реакцию с водой не успевает. Этим и объясняется тот факт, что срок набора прочности бетона практически не ограничен.

Условия застывания

Если окружающие условия благоприятные, то застывание происходит очень быстро, а твердение постоянно повышается. Для нормального застывания рекомендуемая температура окружающего воздуха должна быть на уровне +20 градусов, а относительная влажность – 90 и более процентов. Такие условия можно создать искусственно, поместив железобетонную конструкцию в специальную камеру. Если же бетон укладывается на открытом воздухе, то его можно укрывать влажными опилками или песком. 

В нормальных условиях срок застывания небольшой, а нарастание прочности бетонной смеси происходит довольно интенсивно на начальной стадии. Если товарный бетон изготовлен на основе портландцемента, то уже спустя две недели он достигает 60-70 процентов расчетной прочности. После этого набор прочности замедляется, но полностью не прекращается в течение долгого срока.

Если застывание бетонной смеси происходит в условиях стопроцентной влажности (в воде), прочность ее будет намного выше, чем если это происходит на открытом воздухе. Ведь в сухой среде из бетона вода испарится через несколько месяцев, так и не вступив во взаимодействие с цементными частицами. В результате твердение прекратится практически полностью и заданная прочность достигнута не будет. Следовательно, пока бетон не достигнет нужной твердости, допускать преждевременное высыхание категорически запрещается. В теплую ветренную и сухую погоду открытые поверхности, углы и ребра бетона застывают быстрее, нежели то, что находится внутри, поэтому эти элементы рекомендуется защищать от высыхания.

Процесс твердения

В течение всего срока застывания бетона и его твердения объем также изменяется. Застывая, бетон дает усадку, причем на поверхностных участках она происходит интенсивнее, нежели внутри, что и является причиной образования на его поверхности мелких усадочных трещин. Помимо этого образование трещин также возможно из-за неравномерного разогрева бетонной конструкции в результате выделения тепла во время застывания цемента. Допускать образование трещин не рекомендуется, так как это снижает срок эксплуатации конструкции и уменьшает качество.

Доставку бетона на строительный объект лучше осуществлять специализированным транспортом, особенно, если он находится на значительном удалении. Это не даст влаге преждевременно испариться и сохранит все полезные свойства смеси.

Специалисты утверждают, что срок застывания бетона имеет важное практическое значение при выполнении строительных работ. Ускорять застывание нежелательно, разве только в исключительных случаях, когда надо чтобы конструкции быстро достигли требуемой эксплуатационной нагрузки или когда надо срочно снять опалубку.

Смотрите также:

Все статьи

все новости

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.

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.

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.

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.

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.

Какое время схватывания у бетона М100


Схватываемость бетонной смеси — один из важнейших параметров, который необходимо учитывать при работе с бетоном. От скорости схватывания зависит план строительных работ, затраты на обогрев бетона в зимнее время. На сегодняшний день скорость схватывания можно прогнозировать с точностью до 95% путем выбора оптимального температурного режима при выполнении бетонных работ и введения в смесь специальных добавок.

Что такое схватывание бетона?


Схватывание бетона – это процесс, в течение которого происходит переход бетонной смеси из подвижного состояния в твердое. Сразу после этого наступает затвердение материала, в результате которого он набирает проектную прочность. Время схватывания для всех марок составляет в среднем от 2 до 24 часов. Пока длится процесс на бетонную смесь можно оказывать физическое воздействие, например, производить выравнивание, формование.


В период схватывания проявляется одно из главных качеств жидкого бетона — тиксотропность. Суть тиксотропности заключается в том, что материал способен оставаться в вязком виде под влиянием физических факторов, т.е. пока смесь перемешивается, ее схватывание не начнется длительное время. На этом принципе основана доставка материала миксерами, в которых происходит постоянное перемешивание бетона.


Скорость схватывания в первую очередь зависит от температуры окружающей среды. Косвенно на скорость влияет класс прочности, состав (водоцементное соотношение), удобоукладываемость. Методика определения скорости схватывания описана в ГОСТ Р 56587-2015.

Зависимость схватывания от температуры


Чем выше температура окружающего воздуха, тем быстрее твердеет бетон. Например, бетонная смесь М100 при температуре +20 С начнет схватываться через 2 часа после приготовления, а длительность процесса будет составлять 1 час.


Скорость и продолжительность схватывания в зависимости от температуры воздуха:

  • отрицательные значения — без использования специальных добавок процесс схватывания не начинается по причине замерзания воды, входящей в состав смеси;
  • ноль градусов — начало схватывания через 6-12 часов, длительность — 20-24 часа;
  • от +15 до +25 С — в этом диапазоне достигаются лучшие эксплуатационные показатели, начало процесса — через 1,5-2,5 часа, длительность — 1-1,5 часа;
  • от +30 С и выше — вода испаряется быстро, бетон начинает твердеть через 20-60 минут, длительность — 1-2 часа.


При производстве некоторых видов ЖБИ используются высокотермальные камеры, в которых схватывание происходит за 5-15 минут.

Специальные добавки: ускорители и замедлители


Быстрое схватывание отрицательно сказывается на прочности материала, а длительное — повышает расходы на уход за бетонированной поверхностью, особенно в зимнее время. Для коррекции времени схватывания применяются специальные добавки по ГОСТ 24211-2008. Существует два вида добавок, регулирующих кинетику твердения:

  1. Ускорители. Ускоряют начало затвердевания на 30% и одновременно увеличивают прочность, электропроводимость, теплоотдачу бетона. Самый дешевый ускоритель — хлористый кальций. Также используются такие добавки как: Конкрит-Ф, Релаксор, Форт-УП2 (Россия), серия Аддимент (Германия), Лития карбонат (Италия) и другие.
  2. Замедлители. Замедляют процесс схватывания. Используются при температуре окружающей среды более +25 С, а также для доставки смеси на дальние расстояния. Снижают прочность бетона не более чем на 5%, повышают подвижность и удобоукладываемость. Популярные марки: нитрилотриметиленфосфоновая кислота, цитрат натрия, SikaPlast 520 N, Линамикс.


Выбор добавок осуществляется на этапе подбора состава бетонной смеси с учетом требований заказчика, условий бетонирования, дальности доставки.

Возврат к списку

3 метода отверждения для повышения прочности бетона на сжатие

Что такое отверждение бетона?

Отверждение бетона — это процесс поддержания адекватной влажности в бетоне в надлежащем температурном диапазоне, чтобы способствовать гидратации цемента в раннем возрасте. Гидратация — это химическая реакция между цементом и водой, в результате которой образуются различные химические вещества, способствующие схватыванию и затвердеванию. На процесс гидратации влияют начальная температура бетона, температура окружающего воздуха, размеры бетона и конструкция смеси.Следовательно, для того, чтобы этот процесс шел хорошо, монолитный бетон должен иметь достаточную влажность и температуру, которая способствует быстрой и непрерывной химической реакции.

Американский институт бетона (ACI) рекомендует минимальный период выдержки, соответствующий достижению 70% прочности бетона на сжатие. Часто указывается, что этого можно достичь после семи дней отверждения. Однако 70% прочности можно достичь быстрее, если бетон отверждается при более высоких температурах или когда в бетонную смесь используются определенные добавки.Точно так же для отверждения может потребоваться больше времени, когда бетон или температура окружающей среды ниже. Обычно идеальной температурой отверждения считается 20 градусов Цельсия (68 ° F).

Почему важно отверждение бетона

Тщательный контроль влажности и температуры монолитного бетона во время отверждения является важной частью контроля качества и обеспечения качества вашей бетонной конструкции. Правильные методы отверждения предотвратят высыхание, усадку и / или растрескивание монолитного бетона и, в конечном итоге, повлияют на характеристики вашей конструкции, особенно в зоне покрытия.Отверждение бетона должно происходить сразу после его укладки. Также важно, чтобы непрерывный мониторинг условий твердения бетона проводился в течение семи дней. Если вода испаряется из бетона до того, как он достигнет максимальной прочности, в бетоне не останется воды, достаточной для полной гидратации цемента и достижения максимальной прочности на сжатие. Это особенно актуально в экстремальных погодных условиях, когда бетонная плита подвергается воздействию различных факторов окружающей среды, и рост прочности вашего бетона может быть затруднен.

3 Методы эффективного отверждения бетона

Многие факторы влияют на скорость испарения воды из свежеуложенного бетона. Сюда входят температура воздуха, влажность, температура бетона и скорость ветра. В результате было разработано множество методов, помогающих бетону удерживать влагу в раннем возрасте. Эти методы используются для:

  1. Поддержания присутствия воды в бетоне в течение раннего периода твердения,
  2. Сокращения потерь воды с поверхности бетона и
  3. Ускорения увеличения прочности бетона путем подачи тепла и дополнительной влаги. .

Выбор метода (или комбинации методов) зависит от таких факторов, как доступность материалов для отверждения, размер, форма и возраст бетона, производственные мощности (на месте или на заводе), эстетический внешний вид и экономичность. В результате отверждение часто включает в себя серию процедур, используемых в определенное время по мере того, как бетон стареет. Время проведения каждой процедуры зависит от степени затвердевания бетона, необходимой для предотвращения повреждения бетонной поверхности процедурой.

1) Поддержание влажности

Пруд и погружение

Пруд обычно используется для отверждения плоских поверхностей, таких как тротуары и полы, поскольку земля и песок по периметру бетонной поверхности могут удерживать пруд с водой.Пондинг — идеальный метод предотвращения потери влаги из бетона; он также эффективен для поддержания равномерной температуры по всему бетону. Погружение готового бетонного элемента обычно используется для отверждения образца для испытаний.

Подробнее о важности условий отверждения в цилиндре читайте в этой статье.

Распыление и распыление

Распыление и распыление используются, когда температура окружающей среды значительно выше точки замерзания, а влажность низкая.Туман распыляется через форсунки или распылители, чтобы повысить относительную влажность воздуха над ровной поверхностью, тем самым замедляя испарение с поверхности. Запотевание используется для минимизации растрескивания при пластической усадке. Если орошение производится через определенные промежутки времени, необходимо предотвратить высыхание бетона между нанесениями воды, используя мешковину или аналогичные материалы; в противном случае чередование циклов смачивания и сушки может вызвать растрескивание поверхности.

Насыщенные влажные покрытия

Влажные покрытия, пропитанные водой, такие как мешковина, хлопчатобумажные маты, коврики или другие влагоудерживающие ткани, обычно используются для отверждения.Материалы следует укладывать, как только бетон достаточно затвердеет, чтобы предотвратить повреждение поверхности. Они должны быть постоянно влажными, чтобы на поверхности бетона оставалась водяная пленка в течение всего периода отверждения.

Несъемные формы

Оставленные формы обычно обеспечивают удовлетворительную защиту формованных бетонных поверхностей от потери влаги. Формы обычно оставляют на месте до тех пор, пока это позволяет график строительства. Если формы изготовлены из дерева, их следует поддерживать во влажном состоянии, особенно в жаркую и сухую погоду.

2) Снижение потерь воды

Покрытие бетона непроницаемой бумагой или пластиковыми листами

Непроницаемые бумажные и пластиковые листы можно наносить на полностью влажный бетон, например, на полиэтиленовую пленку. Этот материал является легким и эффективным замедлителем влажности, который легко наносится. Во время укладки бетонная поверхность должна быть достаточно твердой, чтобы предотвратить повреждение поверхности.

Нанесение мембранообразующих отвердителей

Мембранообразующие отвердители используются для замедления или уменьшения испарения влаги из бетона.Они могут быть прозрачными или полупрозрачными с белой пигментацией. Составы с белыми пигментами рекомендуются для жарких и солнечных погодных условий для отражения солнечного излучения. Отвердители следует наносить сразу после окончательной отделки и должны соответствовать ASTM C3094 или ASTM C13155.

3) Ускорение набора прочности бетона

Острый пар

Острый пар и пар высокого давления — это два метода парового отверждения. Температура острого пара должна поддерживаться на уровне около 140 градусов по Фаренгейту или ниже, пока не будет достигнута желаемая прочность бетона.

Нагревательные змеевики

Нагревательные змеевики обычно используются в качестве закладных элементов вблизи поверхности бетонных элементов. Их назначение — защитить бетон от промерзания при бетонировании в холодную погоду.

Электрообогреваемые формы или опоры

Электрообогреваемые формы или опоры в основном используются производителями сборного железобетона.

Бетонные покрытия

Бетонные изоляционные покрытия используются для покрытия и изоляции бетонных поверхностей, подверженных отрицательным температурам в период отверждения.При использовании бетонных покрытий убедитесь, что бетон достаточно твердый, чтобы предотвратить повреждение поверхности.

Здесь все, что вам нужно знать о бетонировании в холодную погоду. однако чрезмерная потеря воды за счет испарения может задержать или предотвратить адекватную гидратацию, особенно на поверхности плиты. Эти методы удержания влаги в монолитном бетоне, следовательно, важны для надлежащей гидратации, чтобы бетон мог получить достаточную прочность на сжатие.

Отверждение напрямую влияет на качество вашей общей структуры. Увеличение силы происходит быстро в раннем возрасте, но продолжается медленнее в течение неопределенного периода времени. Правильное отверждение увеличит долговечность, прочность, водонепроницаемость, сопротивление истиранию, стабильность объема и устойчивость к замерзанию и оттаиванию.

Процесс укладки и выдержки бетона на месте требует точных температур, чтобы не повредить структурную целостность бетона. С SmartRock® , беспроводным датчиком измерения температуры и прочности бетона, вам больше не придется беспокоиться о неоднозначном времени ожидания.SmartRock доставляет точные данные в реальном времени на ваше мобильное устройство каждые 15 минут с помощью бесплатного приложения SmartRock.

Этот полностью беспроводной датчик позволяет членам команды работать эффективно, не беспокоясь о торчащих проводах или необходимости искать провода под нагревательными одеялами, полагаясь на внешние регистраторы данных. Датчик полностью встроен в бетон и закреплен на арматуре внутри опалубки. SmartRock постоянно отслеживает влияние температуры окружающей среды и внешней среды на ваш монолитный бетон, облегчая контроль твердения бетона и обеспечивая оптимальные условия для увеличения прочности на сжатие.Кроме того, результаты в реальном времени позволяют подрядчикам оптимизировать процесс нагрева, снизить затраты на электроэнергию и сэкономить время в своем графике проекта, зная, когда бетон наберет достаточную прочность для последующих строительных операций, таких как снятие опалубки или последующее натяжение.

Прочтите, как S&F Concrete Contractors использовала SmartRock для мониторинга твердения бетона

Источники
CCANZ
PCA
NRMCA

Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован в январе 2019 года и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

Лечить или не лечить?

Получите максимум от множества превосходных преимуществ бетона, уделяя особое внимание правильному отверждению.

Эван Герли

Лечить или не лечить? Это никогда не должно быть вопросом для тех, кто играет активную роль в производстве бетона, будь то сборный или монолитный. Шекспир — не единственная аналогия, которая здесь работает; медицина — другое. Для отверждения бетона нельзя использовать белые халаты и залы ожидания; однако это требует правильного лечения для хорошего здоровья.Без надлежащей обработки (рациональной практики отверждения для сохранения достаточной внутренней влажности) здоровье бетона будет ухудшаться.

Зрелость в бетоне имеет значение
Специалисты по прекастерингу уделяют так много внимания обеспечению соответствия сырых ингредиентов стандартам качества, рассчитывают лучший дизайн смеси и всесторонне обучают персонал тому, как дозировать, размещать и консолидировать. Несмотря на то, что все это важные шаги в производстве качественного бетона, все они тщетны без надлежащего отверждения.

Специалисты по разработке проектов во всем мире полагаются на сборный железобетон из-за его исключительных свойств твердения, таких как долговечность, прочность и устойчивость к суровым условиям окружающей среды. Отверждение определяет эти свойства.

Почему лечением часто пренебрегают? Наше стремление к быстрому производству обычно является виновником №1. Время — деньги, и очень немногие производители сборного железобетона могут позволить себе оставить продукт в формах на семь дней и более. Кроме того, это в основном процесс невмешательства: ожидание. Людям часто не хватает терпения, особенно когда время — деньги, а лечение требует серьезного терпения и внимания к деталям.

Отверждение — это гораздо больше, чем просто отверждение из-за химической реакции воды и вяжущих ингредиентов. Полностью затвердевший бетон является результатом гидратации воды и цемента (см. Рисунок 1).

Во время гидратации гель гидрата силиката кальция (CSH) образует «клей», который позволяет бетону затвердеть. CSH связывает все компоненты бетона вместе, значительно увеличивая его прочность, водонепроницаемость и срок службы. Без клея: без бетона.

Бетон со временем затвердевает до созревания, но скорость затвердевания зависит от состава смеси и окружающей среды (горячая, холодная, ветреная, дождливая).Когда мы думаем об отверждении, мы обычно думаем о том, чтобы на поверхности бетона оставалась влага. Но мокрой поверхности недостаточно. Для полной расчетной прочности и предоставления всех услуг бетон должен быть должным образом отвержден на своей поверхности и глубоко внутри своей матрицы.

Гидратация зависит от наличия воды и среды отверждения. Если внутренней воды недостаточно, частицы цемента остаются негидратированными и не кристаллизуются с образованием необходимых нам прочных связей (см. Рисунок 2). 1

Ключом к прочности и долговечности бетона является не столько степень гидратации частиц цемента, сколько степень заполнения пор между частицами продуктами гидратации. Кроме того, важную роль играет начальное водоцементное соотношение (в / ц). Смеси с более низким содержанием влаги лучше заполняют поры, потому что смеси с низким содержанием влаги начинаются с низкой пористости. И наоборот, для гидратации смесей с высоким содержанием воды требуется больше усилий.

Таким образом, гидратация напрямую зависит как от водоснабжения, так и от доступной воды.Дизайнеры знают, что низкая влажность означает более прочный, водонепроницаемый и долговечный продукт. С другой стороны, воды должно быть достаточно, чтобы обеспечить цемент достаточным количеством воды для обеспечения высокой степени гидратации (см. Рисунок 3).

Для достижения указанной расчетной прочности смеси большинство вяжущих материалов необходимо гидратировать для образования клея, необходимого для связывания цемента с заполнителем. Для смесей с низкой влажностью (менее 0,40) могут потребоваться особые условия отверждения.Низкая влажность окружающей среды может привести к высыханию смеси с низким содержанием влаги до точки, при которой гидратация фактически прекратится. Вот почему в сухую погоду для правильного отверждения требуется внешняя вода. Если внутренняя влажность (относительно воздуха) упадет ниже 80% в течение первых семи дней, прочность и срок службы могут оказаться под угрозой (см. Рисунок 4).

Наряду с правильным сантехническим оборудованием, контролируемая среда облегчает отверждение свежеуложенного бетона, поскольку гидратация всегда является термически зависимым процессом. Высокие температуры ускоряют гидратацию, а низкие — замедляют.Температура окружающей среды ниже 50 F (10 C) — плохая новость, потому что, когда бетон опускается ниже 40 F (4,5 C), гидратация практически прекращается.

Гидратация настолько зависит от температуры, что увеличение всего на 18 F (10 C) эффективно удваивает скорость гидратации. Чем выше температура отверждения, тем быстрее происходит гидратация, тем больше прирост прочности и, в целом, тем короче время отверждения. Чрезмерная потеря воды из-за испарения может задержать или помешать адекватной гидратации. Плохо гидратированный (затвердевший) бетон приводит к снижению проницаемости и уязвимости к условиям замерзания и оттаивания (см. Рисунок 5).

Три этапа отверждения методом мокрого литья
Отверждение обычно рассматривается как одноэтапный процесс. Однако адекватный контроль влажности никогда не бывает простой процедурой (см. Рисунок 6).

1. Первоначальное отверждение: Начальное отверждение происходит между укладкой бетона и окончательной отделкой, чтобы уменьшить потерю влаги с готовой поверхности. На этом этапе меры по отверждению следует начинать сразу после исчезновения блеска стекающей воды, так как поверхность защищена от высыхания, пока она покрыта сливной водой.Если отделка начинается сразу после исчезновения стекающей воды, в первоначальных мерах по отверждению нет необходимости. Первоначальные меры по отверждению обычно требуются для бетонов с низким или незначительным просачиванием, таких как смеси с микрокремнеземом, мелкодисперсный цемент (или другие мелкодисперсные вяжущие материалы), низкое содержание воды в воде, высокое содержание воздуха или водоредуцирующие добавки. Первоначальное отверждение снижает вероятность растрескивания из-за пластической усадки и часто включает средства, снижающие испарение (мешковину, солому, брезент), и запотевание (запотевание поверхности).

2. Промежуточное отверждение: Промежуточное отверждение включает в себя процедуры после отделки, но до окончательного схватывания бетона. Это период, когда может потребоваться уменьшить испарение с поверхности, но когда бетон не готов для покрытия из пластика или ткани (поскольку покрытия могут повредить поверхность). Если позволяют спецификации, можно использовать жидкие отверждаемые мембраны.

3. Окончательное отверждение: Окончательное отверждение относится к процедурам, выполняемым после окончательной отделки и после достижения окончательного схватывания.На этом этапе разрешается окончательное отверждение, такое как использование пропитанных покрытий из мешковины / дополнительных влажных покрытий или жидких мембранообразующих отвердителей.

Методы и материалы для отверждения мокрым способом
Повышенное содержание цемента, примесей и других средств ускоряет нормальное отверждение на заводах по производству сборного железобетона. Помимо этих ускорителей отверждения, хорошие физические методы также могут ускорить и улучшить отверждение и, следовательно, производительность.

Эффективные методы отверждения зависят от используемых материалов, предполагаемого использования затвердевшего бетона, методов строительства и, особенно, от жарких или холодных погодных условий.Обычное отверждение влечет за собой непрерывное насыщение открытой поверхности свежеуложенного бетона в течение заданного времени. Меры по отверждению следует начинать, когда бетон больше не подвержен повреждениям при температуре окружающей среды и поверхность начинает высыхать (поскольку скопившаяся стекающая вода испаряется быстрее, чем вода, поднимающаяся на поверхность). 2

Методы отверждения обычно включают:

  • Сохранение воды для затворения в бетоне во время раннего затвердевания и после окончательного схватывания (затуманивание или распыление; использование натуральных, насыщенных покрытий)
    • Туман. Запотевание или распыление включает использование относительно недорогой форсунки, которая распыляет воду в виде тумана, повышая влажность воздуха над бетонной поверхностью и уменьшая скорость испарения бетонной поверхности. Бетон необходимо постоянно поддерживать во влажном состоянии. Запотевание очень эффективно, когда температура окружающей среды значительно выше нуля, а влажность относительно низкая. Вода от запотевания не должна попадать на поверхность, ее следует удалить или дать испариться перед отделкой.Запотевание или распыление — эффективный способ минимизировать растрескивание пластической усадки, но, очевидно, требует хорошего источника воды и пристального внимания.
    • Натуральные покрытия. При использовании мешковины, хлопка, соломы или других влагоудерживающих тканей они должны быть всегда пропитаны и не содержать вредных веществ (масло, чрезмерная грязь, абразивные металлы). Как только свежеуложенный бетон достаточно затвердеет, можно наносить влажные покрытия. Покрытия должны быть постоянно влажными, чтобы избежать циклов намокания и высыхания, которые могут привести к растрескиванию или растрескиванию поверхности.Несмотря на кажущуюся простоту процедуры, покрытие считается одним из самых эффективных методов лечения.
    • Снижение потерь воды при замесе со свежеуложенных открытых бетонных поверхностей (пластиковая или полиэтиленовая пленка, отверждающие составы, образующие мембраны, внутреннее влажное отверждение с оставленными на месте формами)
      • Пластиковая пленка. Полиэтиленовая пленка — это эффективный способ отверждения бетона за счет сохранения влаги и тепла на свежеуложенном бетоне. Пластиковая пленка, используемая в качестве барьера для влаги при затвердевании бетона, должна соответствовать ASTM C171, 3 , который определяет минимальную толщину пленки равной 0.004 дюйма (0,10 мм). Полиэтиленовую пленку следует также нанести на бетон, как только он достаточно затвердеет. Лист должен быть нахлест примерно 18 дюймов (455 мм) и взвешен по мере необходимости, чтобы предотвратить потерю влаги. Все открытые поверхности, включая открытые края и стыки, должны быть закрыты.
      • Мембранообразующие соединения. Мембранообразующие отвердители должны соответствовать ASTM C309 или ASTM C1315. 4 Применяются для уменьшения потери влаги с поверхности свежеуложенного бетона.Обычные мембранообразующие отвердители состоят из смол, парафина, хлорированного каучука и других материалов и являются прозрачными или полупрозрачными. Мембранообразующие отвердители должны быть:
        • Равномерно распыляется на бетонные поверхности сразу после исчезновения водяного блеска после окончательной отделки (от одного до трех часов после укладки)
        • Перемешать перед использованием
        • Применяется в двух перпендикулярных направлениях
        • Оставлено без изменений и никогда не разбавлялось
  • Формы остались на месте. Сохранение стальных или деревянных форм на свежеуложенном бетоне как можно дольше — эффективный способ защиты от потери влаги. Формы помогают герметизировать открытые бетонные поверхности и удерживать влагу.
  • Ускорение набора прочности за счет подачи внешнего тепла и влаги (электрическое нагревание, нагрев масла, микроволновая и инфракрасная вулканизация, а также обработка паром)
    • Электротехническое, масляное, микроволновое и инфракрасное отверждение. Альтернативные методы отверждения включают электрические, масляные, микроволновые и инфракрасные приложения.Циркуляция горячего масла через стальные формы для нагрева бетона или использование инфракрасных лучей под покрытием или в стальных формах используются некоторыми сборщиками железобетона вместо традиционных методов отверждения. Другие примеры включают арматурную сталь в качестве нагревательного элемента, электрические одеяла, электрически нагреваемые стальные формы, использование проволоки в качестве нагревательного элемента и использование самого бетона в качестве электрического проводника.
    • Отверждение паром. Отверждение паром значительно ускоряет скорость гидратации за счет добавления влаги и повышения температуры.Пар особенно важен, когда необходимо на раннем этапе набрать силу или когда требуется дополнительное тепло для увлажнения (холодная погода). См. Боковую панель «Основы отверждения паром» для получения более подробной информации.

Отверждение сухим литьем
Процесс отверждения особенно важен для смесей сухого литья. Как и в случае смесей, полученных методом мокрого литья, адекватное отверждение сухого бетона значительно увеличивает прочность, непроницаемость, твердость поверхности и трещиностойкость. Раннее отверждение очень важно для защиты от экстремальных температур и сухих ветреных условий, которые могут вызвать растрескивание.

Сухой бетон не может должным образом гидратироваться без достаточного количества воды в смеси. Поскольку формы удаляются немедленно, изделия, полученные методом сухого литья, имеют тенденцию к слишком быстрому высыханию без защиты. Таким образом, для сухого бетона выгодно использовать изолированные корпуса для отверждения с помощью мистера или пара. Во многих случаях полная прочность конструкции может быть достигнута за один день.

Само по себе отверждение — это вопрос
Невозможно переоценить важность правильного отверждения. Он может буквально производить или разрушать сборный железобетон, несмотря на самые технологически продвинутые системы дозирования, высококвалифицированный персонал или высококачественное сырье.Более пристальный взгляд на процедуры отверждения и обучение персонала предприятия критическому явлению адекватной гидратации цемента, без сомнения, приблизят производство сборного железобетона на один шаг к тому успешному завершающему этапу, которого оно заслуживает.

Боковая панель
Автоклавы, системы сухого нагрева и острого пара используются для ускоренного теплового отверждения. Поскольку производители сборного железобетона редко используют дорогостоящие автоклавные печи, обычно предпочтительными методами являются сухое тепло и свежий пар.

  • Сухой нагрев: Если он достаточно влажный, чтобы влага на свежем бетоне не испарялась, системы сухого нагрева могут быть эффективными.Проблема с использованием сухого тепла, конечно, заключается в недостаточной влажности окружающей среды, что может привести к растрескиванию поверхности или растрескиванию. При использовании сухого тепла очень важно, чтобы вода в смеси не терялась во время отверждения. Примеры систем сухого отопления включают электрическое отопление, лучистые обогреватели и использование тепловых одеял (в дополнение к использованию системы запотевания для обеспечения надлежащей влажности). Использование воздуходувных обогревателей не рекомендуется, так как сухой горячий воздух может иссушать свежий бетон, оставляя слабую и меловую поверхность.
  • Влажное тепло: Отверждение острым паром дает дополнительное преимущество по сравнению с другими методами отверждения, поскольку этот метод обеспечивает как необходимое тепло, так и влажность, необходимые для успешного ускоренного отверждения. Кожухи для отверждения острым паром могут быть сконструированы с использованием брезентовых навесов, где пар циркулирует через отверстия в распределительных трубопроводах или шлангах. При использовании парового отверждения помните, что нельзя использовать другие средства ускоренного отверждения до тех пор, пока бетон не достигнет своего первоначального схватывания.Начальная установка может быть определена в соответствии с ASTM C403 5 . Раннее применение тепла может нанести непоправимый ущерб.

Типичный цикл паровой отверждения состоит из:

  1. Начальная задержка перед приготовлением на пару или «заданное время». Бетон должен оставаться в течение определенного периода времени (минимум 30 минут, рекомендуется два-три часа) или до первоначального схватывания.
  2. Период повышения температуры или «время линейного изменения». Продолжительность времени, необходимого для повышения температуры ячейки отверждения от начальной до целевой.Температура линейного изменения должна быть ограничена минимальным повышением 20 F (11 C) / час и максимальным повышением 40 F (22 C) / час. Любое повышение температуры, превышающее 40 F / час, может вызвать тепловой удар, что приведет к растрескиванию; все, что ниже 20 F / час, замедлит быстрое отверждение. Руководство NPCA по контролю качества гласит: Температура отверждения не должна превышать 150 F (65 C), если не используются меры по предотвращению замедленного образования эттрингита (DEF).
  3. Период времени, в течение которого поддерживается постоянная максимальная температура или «время выдержки.Продолжительность времени, в течение которого бетон выдерживается при заданной целевой температуре, которая должна поддерживаться до тех пор, пока бетон не достигнет желаемой прочности. Время выдержки будет зависеть от бетонной смеси и температуры пара в корпусе.
  4. Период времени для снижения температуры или «время выдержки». Продолжительность времени, в течение которого бетону дают остыть после отключения подачи пара и до снятия ограждения.

Эти циклы отверждения зависят от типа отверждаемого продукта.Изготовители прекастеров, использующие методы отверждения паром, должны принять надлежащие меры для контроля температуры и циклов отверждения, а также убедиться в отсутствии утечек в корпусе. Датчики температуры литья можно использовать для контроля времени.

Эван Герли — штатный инженер NPCA.

Отверждение — Основное

Отверждение — Основное
Твердый бетон нормальный,
Жаркая и холодная погода

Введение

Портландцемент состоит из нескольких сложных химических соединений (см.
состав цемента).в
подготовка бетона, цемент действует как клей, который склеивает
агрегаты для получения конечного литого продукта. Бетон достигает
его сила благодаря серии химических реакций, известных как гидратация,
которые инициируются добавлением воды к смеси. Скорость
реакции влияют на свойства затвердевшего бетона, такие как
прочность, проницаемость, долговечность, стойкость к истиранию и стойкость
замораживанию и оттаиванию. Пока присутствует вода, гидратация будет
продолжаться много лет.Окончательная прочность бетона, сформированного в
процесс будет зависеть от компонентов исходной смеси, а
среда, в которой происходят реакции.

Лечение и его важность

Отверждение — это процесс поддержания удовлетворительного содержания влаги
и температура в свежеуложенном бетоне в течение определенного периода времени
сразу после размещения. Этот процесс служит двум основным целям:

    • Он предотвращает или восполняет потерю влаги из бетона;
    • Он поддерживает температуру, благоприятную для гидратации, в течение определенного периода времени.
      период.

    Самое ответственное время для набора прочности бетона — сразу
    следующее размещение. В полевых условиях жара и ветер могут высушить
    влага из уложенной смеси. На прилагаемом рисунке показано, как бетон
    прочность зависит от условий отверждения. Бетон, которому дают высохнуть
    на воздухе наберет только 50% прочности бетона непрерывного влажного отверждения.

    Недостаток воды также вызывает усадку бетона, что приводит к растяжению.
    напряжения в бетоне.В результате может произойти растрескивание поверхности,
    особенно если напряжения развиваются до того, как бетон достигнет достаточного
    предел прочности.

    Гидратация — это экзотермический химический процесс, увеличивающий
    температура увеличит скорость гидратации и, следовательно, прочность
    развитие, а его понижение будет иметь противоположный эффект. Слишком много
    тепло снижает конечную прочность бетона. Выбор подходящего отверждения
    процесс помогает контролировать температуру во время гидратации

    Методы отверждения

    Бетон можно поддерживать во влажном состоянии и часто при благоприятной температуре с помощью
    любой из трех методов:

    • Поддержание наличия перемешивания
      вода в период раннего застывания.Используемые методы включают прудинг.
      или погружение, распыление (или затуманивание) и влажные покрытия. Эти методы будут
      также охладите бетон по мере испарения воды.
    • Предотвращение потери воды при смешивании
      поверхность путем герметизации. Этого можно добиться, используя непроницаемую бумагу, пластик.
      защитное покрытие, нанесение мембранообразующих составов или оставление форм
      на месте.
    • Ускорение набора силы
      за счет подачи тепла и дополнительной влаги в бетон.Это может быть
      выполняется с использованием острого пара (отверждение паром), изолирующих одеял или покрытий,
      и различные методы нагрева, включая змеевики и формы.

    Выбранный метод или комбинация методов будет зависеть от того, какой из
    доступны вышеупомянутые отвердители, размер и форма бетона
    члены, на месте по сравнению с производством растений, экономикой и эстетикой.

    Отверждение в различных погодных условиях

    В нормальных погодных условиях основной проблемой при отверждении является уход за
    влажной среды вокруг бетона.Температурные колебания
    не большая проблема, если температура бетона поддерживается выше
    5 градусов по Цельсию. Следовательно, отверждение может быть достигнуто либо путем поддержания
    смешивание воды в бетоне во время раннего затвердевания или предотвращение попадания влаги
    выпадение с поверхности при пломбировании. Окончательный выбор конкретного
    метод использования будет учитывать такие факторы, как экономичность, эстетика,
    форма члена и т. д.

    В жарких погодных условиях могут возникнуть высокие температуры.
    при чрезмерной потере влаги.Поддержание воды для затворения в бетоне
    главная проблема. Необходимо проводить непрерывное влажное отверждение всего
    период отверждения. Если это невозможно, бетонные поверхности следует
    защищен от высыхания любым из ранее упомянутых методов
    и поверхности оставались влажными. Поверхности должны медленно высыхать после отверждения.
    для уменьшения возможности растрескивания поверхности.

    Отверждение в холодную погоду будет отличаться, так как в этом случае самый большой
    заботой будет поддержание адекватной и благоприятной температуры
    для увлажнения.Для массивных элементов тепло, выделяемое бетоном
    во время гидратации будет достаточно для обеспечения удовлетворительной температуры отверждения.
    Для немассивных элементов хорошей альтернативой является отверждение паром, которое обеспечивает
    и влага, и тепло. В любом случае минимальная благоприятная температура в
    диапазон 10 — 21º C должен поддерживаться в бетоне для
    минимально необходимый период отверждения (см. ниже). Где не проводится влажное отверждение,
    очень низких температур можно избежать путем соответствующей изоляции элемента.

    Время и температура отверждения

    Период отверждения зависит от типа используемого цемента, пропорций смеси,
    требуемая прочность, размер и форма элемента, окружающая погода, будущее воздействие
    условия и способ отверждения. Поскольку все желаемые свойства улучшаются
    с отверждением период должен быть максимально продолжительным. Для большинства бетонных
    структуры, период отверждения при температуре выше 5 ° C (40 ° C).
    F) должно составлять минимум 7 дней или до 70% от указанного значения сжатия.
    или достигается прочность на изгиб.Срок может быть сокращен до 3 дней, если
    используется высокопрочный бетон и температура выше 10º.
    C (50º F).

    Артикул:

    Сидни Миндесс и Дж. Фрэнсис Янг (1981): бетон, Прентис-Холл,
    Inc., Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси, стр. 671.

    Стив Косматка и Уильям Панарезе (1988): Разработка и контроль
    Concrete Mixes, Portland Cement Association, Skokie, Ill. Стр. 205.

    Майкл Мамлук и Джон Заневски (1999): Материалы для гражданских и
    Инженеры-строители, Addison Wesley Longman, Inc.,


    Составитель информации:
    Карл Балина

    Департамент гражданской и экологической инженерии

    Государственный университет Пенсильвании

    University Park, PA 16802

    Методы отверждения бетона | Укажите бетон

    Опубликовано 02.07.2019

    Процесс отверждения бетона — важный этап в обеспечении достаточной гидратации строительного материала.Это достигается за счет использования специальных методов для поддержания определенного уровня влажности и предотвращения падения температуры, вызванного потерей тепла.

    Отверждение бетона также позволяет достичь оптимальной прочности. Чем дольше он будет отверждаться, тем прочнее он будет.

    Вот некоторые из популярных методов отверждения бетона:

    Методы поддержания влажности бетона

    Эти методы обычно включают поддержание поверхности бетона в исключительно влажном состоянии.Этого можно добиться с помощью:

    Пондинг

    Этот метод идеально подходит для отверждения бетона на плоских поверхностях, таких как полы или тротуары. Это очень трудоемко, поэтому лучше всего подходит для небольших проектов.

    Ponding — это метод термического отверждения, при котором песчаные дамбы устанавливаются по периметру площади поверхности, а вода собирается по периметру для удержания влаги на поверхности. Это эффективно регулирует температуру, но может быть сложно выполнить в холодную погоду.

    Для этого метода можно использовать воду с температурой не выше 11 ° C (20 ° F), поскольку она предотвращает растрескивание. Кроме того, для обеспечения безупречного вида бетона лучше использовать воду без загрязнений.

    Запотевание

    Метод туманообразования лучше всего подходит для плоских поверхностей и предполагает частое распыление на поверхность бетона струями воды. Этот метод лучше подходит для строительных площадок, где влажность низкая, температура близка к нулю или где высока вероятность испарения.

    Этот метод также обеспечивает изоляцию от перепадов температуры и замедляет процесс испарения. Доказывает свою эффективность при использовании для уменьшения растрескивания при пластической усадке; однако затраты на поддержание стабильного водоснабжения могут сделать это дорогостоящим.

    Бетон должен сохранять определенный уровень влажности между интервалами распыления, чтобы избежать образования трещин. Однако перед распылением бетон необходимо эффективно затвердеть, иначе это может привести к водной эрозии строительного материала.

    Насыщенные влажные покрытия

    Пропитанные влажной тканью мешковины, размещенные на бетонных поверхностях, также помогают предотвратить испарение влаги и действуют как защитные средства для поверхностей. Этот метод наиболее эффективен при использовании вместе с полиэтиленовыми покрытиями.

    Предпочтительная ткань должна быть постоянно влажной во время процесса отверждения. Использование влажного песка, опилок или сена идеально подходит для небольших работ; однако это может привести к обесцвечиванию или ухудшению качества используемых материалов.

    Методы уменьшения потерь воды

    Эти методы предотвращают испарение влаги в атмосферу. Этого можно добиться с помощью:

    Бумага или пластиковые листы

    Использование полиэтиленовых листов или листов бумаги — простой способ ограничить сжатие воздуха и бетонной поверхности; что приводит к уменьшению испарения.

    Этот метод также предотвращает чрезмерную потерю влаги и контролирует скорость испарения, что делает его идеальным как для вертикальных, так и для горизонтальных поверхностей.Кроме того, он предотвращает прилипание частиц пыли к бетону благодаря дополнительному слою защиты.

    Важно отметить, что непроницаемая водонепроницаемая строительная бумага дает лучшие результаты, чем обычные паропроницаемые листы, при попытке контролировать испарение. Бумажные покрытия включают асфальтовые или битумные покрытия, а пластиковые и медные листы на бумажной основе отлично подходят для отверждения.

    Однако этот метод не восполняет потерю влаги в бетоне.Кроме того, при проведении этого процесса требуется строгий контроль, так как сильный ветер может сдуть простыни.

    Нанесение мембранных соединений

    Это самый популярный и простой в применении метод, поскольку его можно распылять и требовать минимального контроля.

    Слой непроницаемого компаунда покрывает бетонную поверхность, тем самым герметизируя воду, эффективно предотвращая испарение. Они могут поддерживать до 80% влажности бетонной смеси в течение недели.

    Доступен в трех различных базах; синтетические основы, восковые основы и их комбинация. Рекомендуется нанести два слоя, чтобы в дальнейшем предотвратить попадание влаги в воздух через отверстия. Предлагаемые стандартные марки доступны с эффективностью отверждения 75% или 90%.

    Алюминированная разновидность подходит для использования на открытом воздухе, поскольку она отражает солнечные лучи, в то время как на сухих поверхностях следует избегать использования летучих красителей.

    Методы подачи тепла

    Бетон подвергается воздействию тепла для ускорения процесса гидратации.Это достигается за счет:

    Применение Live Steam

    Бетон подвергается воздействию пара под низким давлением до 140 градусов по Фаренгейту или ниже. Это ускоряет процесс твердения и сохраняет влажность бетона, что приводит к эффективному процессу твердения.

    Однако важно отметить, что этот процесс более эффективен для более холодного климата.

    Бетон, отвержденный этим методом, может достичь оптимальной прочности за 3 дня, что обычно достигается за 28 дней с помощью других методов.

    Этот метод также идеально подходит для закрытых конструкций или крупных сборных железобетонных изделий и требует специальных материалов и рабочей силы; Кроме того, первоначальная стоимость этого процесса сравнительно выше.

    Использование нагревательных змеевиков

    Этот метод используется для предотвращения замерзания бетона в очень холодную погоду и требует размещения нагревательных спиралей вблизи поверхности бетона.

    Нагревательные змеевики регулируют внутреннюю температуру бетона и обеспечивают циркуляцию теплого воздуха по поверхности, что снижает усадку до 30%.Однако этот метод требует тщательного контроля и присмотра за продуманным процессом.

    Есть множество методов, которые можно использовать для отверждения бетона; и точная техника, которая будет использоваться, обычно зависит от качества используемых материалов и применяемого метода строительства.

    Кроме того, при выборе наиболее подходящего метода отверждения вашего бетона важно учитывать предполагаемое использование бетона.

    Затвердевший бетон: свойства затвердевшего бетона

    Затвердевший бетон — это бетон, который должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать структурные и эксплуатационные нагрузки, и он должен быть достаточно прочным с учетом экологического риска, для которого он предназначен.

    Это самый прочный и долговечный строительный материал.

    Характеристическая прочность, усадка при высыхании, модуль упругости, проницаемость и устойчивость к химическому воздействию — это жесткие и зависящие от времени свойства бетона, которые могут влиять на характеристики конструкции.

    Свойства затвердевшего бетона:

    1. Прочность:

    Прочность бетона определяется как максимальное напряжение, которое он может выдержать, или максимальное значение, которое он может выдержать.

    Кубики, цилиндры и призмы — это 3 типа образцов для испытаний на сжатие.

    Испытания на гибкое растяжение используются для оценки нагрузки, при которой бетонные элементы могут растрескаться, в то время как прочность на сжатие принимается как максимальная нагрузка сжатия, которую он может принять на единицу площади.

    Факторы, влияющие на прочность затвердевшего бетона:

    1. Влияние составляющих материалов:

    A) Цемент:

    Химический состав, тонкость и типы цемента (например, RHPC, SRPC, LHPC). увеличивает прочность цемента.

    B) Вода:

    Водоцементное соотношение (в / ц) требуется для процесса гидратации, чем ниже в / ц, тем больше сила сжатия и наоборот.

    C) Заполнитель:

    Прочность на сжатие затвердевшего бетона увеличивается с уменьшением размера крупных заполнителей.

    Из-за того, что заполнители меньшего размера обеспечивают большую площадь поверхности для сцепления с матрицей раствора.

    На прочность сцепления (большую шероховатость, большую прочность сцепления) значительно влияет улучшение механической прочности, чем шероховатость поверхности заполнителя.

    D) Примесь:

    В частности, эффект проникновения (т.е.г. ускоритель, замедлитель схватывания, пластификатор и т. д.) зависит от конкретной природы добавки.

    2. Степень уплотнения:

    Правильное уплотнение увеличивает прочность.

    Когда бетон сжимается, у него очень маленькие поры, что обеспечивает очень высокую прочность.

    На увеличение прочности затвердевшего бетона, вероятно, влияет количество пустот в бетоне, то есть захваченный воздух, капиллярная перфорация, гелевое отверстие или захваченный воздух.

    3. Влияние отверждения:

    Отверждение используется для ускорения гидратации цемента и контроля температуры и скорости увлажнения бетона.

    Чем больше продолжительность обработки, тем выше ее предел прочности.

    • Ранний возраст: младше 7 дней.
    • Поздний возраст: старше 28 дней.
    4. Влияние условий испытаний:
    • Размер и форма образца: куб, цилиндр и квадратная призма.
    • Укажите влажность и температуру.
    • Способ загрузки.
    2. Деформация под нагрузкой:

    Это соотношение напряжение-деформация при нормальной нагрузке и непрерывной нагрузке следующим образом:

    При нормальной нагрузке:

    Первый эффект приложения нагрузки к бетону — это упругая деформация i.е. по мере увеличения нагрузки деформация увеличивается.

    При непрерывной нагрузке:

    Непрерывное приложение натяжения вызывает медленную деформацию, называемую ползучестью, увеличение деформации непропорционально, поскольку деформация уменьшается с течением времени.

    Упругая деформация:

    Когда приложенная нагрузка снимается, затвердевший бетон не полностью восстанавливает свою первоначальную форму.

    При многократном нагружении и разгрузке деформация увеличивается при заданном уровне нагрузки.

    3. Долговечность:

    Она определяется как устойчивость к процессам ухудшения, которые могут происходить в результате взаимодействия с окружающей средой (внешней) или между составляющими веществами или их реакцией с загрязнителями (внутренними).

    Способность противостоять вредным воздействиям окружающей среды в течение длительного периода времени.

    Отсутствие прочности связано с окружающей средой, которой подвергается бетон, то есть внешними или внутренними причинами.

    4. Проницаемость:

    Затвердевший бетон имеет тенденцию становиться пористым из-за наличия пустот, образовавшихся во время или после укладки бетона.

    Проникновение вещества может отрицательно сказаться на долговечности, т.е. выщелачивание Ca (OH) 2 и коррозия происходит из-за недостатка воздуха и влаги.

    Удерживающая жидкость структура важна с точки зрения водонепроницаемости.

    Для производства бетона с низкой проницаемостью необходимо полное уплотнение и надлежащее отверждение, в то время как низкая проницаемость важна для повышения устойчивости к морозу, химическому воздействию и защиты закладной стали от коррозии.

    Проницаемость цементного теста изменяется с прогрессом гидратации или с возрастом, проницаемость уменьшается, поскольку гель медленно заполняет исходное переувлажненное пространство.

    При том же соотношении вода / цемент проницаемость пасты с крупными частицами цемента выше, чем у мелкодисперсного цемента.

    В целом, чем выше прочность цементного теста, тем ниже проницаемость.

    Факторы, влияющие на проницаемость затвердевшего бетона, следующие:

    i. Соотношение W / C.

    ii. Лечение.

    iii. Метод уплотнения.

    iv. Работоспособность.

    v. Прочность и пористость заполнителя.

    vi. Возраст. (проницаемость уменьшается с возрастом)

    vii. Сортировка агрегата.

    viii. Виды строений.

    5. Усадка:

    Это вызвано удалением твердых частиц и потерей воды из пластичного бетона (пластическая усадка), химическим соединением цемента с водой и высыханием (усадка при высыхании) бетона.

    Усадка зависит от степени высыхания.

    Зависит от влажности и температуры окружающего воздуха, скорости воздушного потока на поверхности и площади поверхности к объему бетона.

     Также прочтите: Самовосстанавливающийся бетон, автоклавный газобетон и зеленый бетон 

    Заключение:

    Технологичность и связанные с этим свойства свежего бетона важны для транспортировки и укладки, свойства, которые определяют качество затвердевшего бетона, — это прочность , долговечность и стабильность размеров.

    Как вылечить бетон с помощью воды и пластиковых мембран

    Процесс отверждения бетона включает в себя реакцию между портландцементом и водой, способствующую выделению тепла из бетона с желаемой и контролируемой скоростью.Без отверждения влага теряется слишком быстро, и для роста кристаллов недостаточно воды, что приводит к более слабому бетону.

    Важность температуры

    Бетон в идеале следует размещать в условиях от 50 до 75 градусов по Фаренгейту, и эта температура должна поддерживаться во время отверждения бетона. Если слишком жарко или слишком холодно, процесс роста кристаллов либо замедляется, либо ускоряется, что приводит к слабым результатам. Правильный процесс отверждения жизненно важен для качества, долговечности, прочности, водонепроницаемости и устойчивости к замерзанию и оттаиванию.

    Традиционный способ отверждения бетона

    Обработка бетона водой предотвращает чрезмерную потерю влаги, поскольку вода в течение длительного периода времени создает слой, который может контролировать испарение влаги с поверхности. Через некоторое время в бетоне начнется химическая реакция, которая в конечном итоге приведет к его затвердеванию.

    Даже если используются альтернативные процедуры отверждения, желательно, чтобы определенное количество отверждения проводилось в воде, чтобы предотвратить растрескивание.

    Лечение водой

    Отверждение в воде можно проводить следующими способами:

    • Погружение: Погружное отверждение обычно проводится во время испытаний бетона при отверждении испытательных образцов бетона.
    • Ponding : Используется для отверждения плоских поверхностей на рабочих местах или контролируемых участках, где вода может легко удерживаться на поверхности бетонной плиты. Плиту окружают насыпи из песка или земли, а поверх плиты поддерживается слой воды.
    • Запотевание : Запотевание или запотевание используется в условиях, когда температура выше нуля и низкая влажность. Запотевание повышает влажность над застывающим бетоном за счет регулярного распыления на него тонкого водяного тумана для поддержания влажности.
    • Мокрое покрытие: Отверждение бетона с мокрым покрытием происходит после того, как бетон достаточно затвердеет и водное покрытие не повредит поверхность бетона. Покрытие обычно представляет собой песок, мешковину, брезент или солому, которые в процессе отверждения постоянно остаются влажными.

    Использование пластиковых мембран

    Отверждение бетона с помощью мембраны или пластикового покрытия является наиболее практичным и эффективным способом отверждения бетона в современной строительной отрасли — иногда вода недоступна для отверждения водой или, если это сделано неправильно, это может повлиять на прочность или отделку поверхности бетонного изделия. .

    Минимальная толщина требуется для обеспечения достаточной прочности листа; ASTM C 171 Sheet Materials для твердения бетона указывает 0.01 мм. Бетон должен быть покрыт мембраной из пластика или химического соединения, которая закроет поры и замедлит испарение воды из бетона.

    Два распространенных типа отверждения мембран:

    • Пластиковая пленка : Для отверждения бетона пластиковой пленкой необходимо как можно скорее покрыть все открытые участки бетона без повреждения отделки бетона. Когда пластиковая пленка используется на плоских поверхностях, таких как тротуары или плиты, она должна выходить за края плиты на длину, по крайней мере, в два раза превышающую толщину плиты.
    • Отвердители, образующие мембраны: Отвердители — это химические продукты, которые обычно распыляются непосредственно на поверхность бетона и позволяют ей высохнуть. Состав образует непроницаемую мембрану, которая замедляет потерю влаги из бетона.

    Спрей на компаунде

    В настоящее время наиболее распространенным процессом отверждения бетона является использование отвердителя. Химикат необходимо применять после того, как бетон затвердеет, но на нем все еще остается вода.Если вы подождете, пока вся вода испарится, отвердитель может не дать лучших результатов. Убедитесь, что вы используете правильный распылитель, чтобы создать равномерное покрытие, и наносите нужное количество состава. Есть много продуктов, которые можно использовать, поэтому обязательно ознакомьтесь с заявкой производителя перед ее применением.

    Как скоро вам нужно начать процесс?

    Отверждение бетона необходимо для обеспечения переходного и постоянного испарения воды из бетонной смеси . Итак, как скоро вам нужно начать процесс отверждения? Все зависит от условий окружающей среды, в которых укладывается бетон, и от того, размещается ли он между формами, непосредственно над землей, погружается в воду или в любой другой конкретной области или среде, которые будут влиять на процесс отверждения бетона.

    Лучше всего отверждать бетон вскоре после того, как началась химическая реакция, которая затвердевает. Бетону нельзя позволять быстро высыхать ни в какой ситуации, а условия отверждения должны поддерживаться в течение первых 24 часов или, по крайней мере, до тех пор, пока не пройдет окончательное время схватывания цемента.

    Методология расширенного тестирования и проектирования

    Растрескивание в раннем возрасте (EAC) — хорошо известная проблемная область, когда дело касается бетонных конструкций. Движущими силами EAC являются тепловое расширение и аутогенная деформация, но EAC также сильно зависит от материала и геометрических свойств, таких как выделение тепла при гидратации, предел прочности на разрыв, модуль упругости, ползучесть, размеры поперечного сечения и степень ограничения. Текущий документ содержит описание методологии проектирования EAC, которая в настоящее время внедряется в Норвегии.В основе методологии лежит определение и описание свойств материала конкретного бетона посредством лабораторных испытаний и последующей подгонки модели. Полученные параметры материала затем оцениваются и калибруются путем сравнения (1) развития напряжения, измеренного на машине для испытания температуры и напряжения, с (2) развитием напряжения, рассчитанным с использованием полученных свойств материала и различных подходов к мультифизическому расчету EAC. Особое внимание уделяется влиянию реалистичных температурных режимов отверждения на различные свойства материала и, следовательно, на EAC.

    1. Введение

    Растрескивание в раннем возрасте (EAC) может оказаться проблемой, когда дело касается бетонных конструкций. Когда дело доходит до EAC, наибольшее беспокойство вызывает «сквозное растрескивание», которое может пройти через всю толщину бетонного элемента и в дальнейшем привести к функциональным, долговечным и эстетическим проблемам. EAC вызывается ограниченными изменениями объема, происходящими в фазе упрочнения, где движущими силами являются тепловое расширение (TD) и аутогенная деформация (AD). EAC также сильно зависит от материала и геометрических свойств, таких как выделение тепла при гидратации, коэффициент теплового расширения (CTE), предел прочности при растяжении, модуль упругости, ползучесть, размеры поперечного сечения и степень ограничения.Оценка трещин в раннем возрасте представляет собой сочетание структурного анализа и материаловедения; изменения объема бетона и связанный с ними риск растрескивания можно предсказать, используя методы расчета для оценки структурного поведения бетона в раннем возрасте, когда вышеописанный материал и геометрические свойства являются важными входными параметрами. На основе таких расчетов EAC и в сочетании с хорошим знанием свойств материалов соответствующих бетонов, можно принять правильный выбор типа бетона, минеральных добавок и методов выполнения на месте, чтобы свести к минимуму или даже избежать растрескивания.

    В литературе можно найти различные подходы к расчету EAC. Примерами руководящих принципов и действующих нормативов, касающихся растрескивания и проектирования в предельном состоянии эксплуатационной пригодности (SLS) в отношении изменений объема в раннем возрасте, являются Еврокод 2, CIRIA C766, Модельный код 2010, CEOS.fr, NS3473, Руководство JCI и Руководство BAW [1 –7]. В то время как некоторые подходы к проектированию EAC представляют собой всего лишь оценку того, будет ли бетон трескаться или нет, другие подходы также предоставляют методы расчета, которые прогнозируют размер последующей ширины возникающей трещины.Общим для всех методов расчета EAC является то, что точность результата очень зависит от качества и правильности параметров материала, используемых в качестве входных. Поэтому точная характеристика развития соответствующих свойств материала имеет большое значение, когда речь идет о конструкции EAC.

    Свойства материала бетона можно определить с помощью лабораторных экспериментов или, чаще, с помощью моделей, приведенных в руководствах и правилах. Последнее автоматически вызовет некоторую неопределенность результатов расчета EAC, поскольку некоторые из требуемых входных параметров материала являются сложными и зависят от конструкции смеси, соотношения в / ц, времени, степени гидратации, температуры отверждения и т. Д.Например, недостатком большинства карт свойств конкретных материалов является то, что они основаны на изотермических условиях 20 ° C и не учитывают реалистичный температурный режим отверждения [8]. Это противоречит тому факту, что в нескольких исследованиях утверждается, что реалистичный режим отверждения может повлиять на свойства материала, такие как AD, CTE, прочность на растяжение, модуль упругости и прочность на сжатие бетона таким образом, который нельзя объяснить принципом зрелости [9– 16].

    Хотя это не очень распространено, развитие стресса в раннем возрасте можно измерить с помощью специально разработанного экспериментального оборудования.В 1969 году в Мюнхене, Германия, была разработана Cracking Frame [17]. Cracking Frame измеряет реакцию бетона на напряжение в раннем возрасте на изменение температуры в бетонном образце с высокой, но неизвестной степенью сдерживания. В 1984 году Springenschmid et al. разработала усовершенствованную машину для испытания температуры и напряжения (TSTM), которая контролировала температуру и деформацию, обеспечивая 100% -ное ограничение. Сегодня во всем мире можно найти несколько различных вариантов TSTM и других подобных устройств, измеряющих развитие напряжений в твердеющем бетоне [12, 18–25].TSTM в NTNU был построен в 1995 году, а в 2012 году он был реконструирован с использованием новой измерительной установки и нового программного обеспечения, которое, среди прочего, предоставило уникальную возможность определять и моделировать заранее заданную степень ограничения во время тестирования [15, 26] . TSTM в NTNU контролируется температурой и сконструирован для измерения генерации одномерного напряжения в герметизированном бетонном образце на стадии затвердевания при выбранной степени ограничения. Применяя репрезентативную степень удержания и температурную историю, TSTM может напрямую моделировать развитие напряжения во времени для данного участка бетонной конструкции.Таким образом, в сочетании с мультифизическим анализом EAC и «обратными расчетами» TSTM предоставляет уникальную возможность преодолеть разрыв между лабораторными экспериментами и реальным поведением на строительной площадке.

    Исследования в области EAC значительно расширились на международном уровне с начала 90-х годов с конференции RILEM в Мюнхене в качестве отправной точки [27]. В результате было проведено несколько крупных конференций, посвященных непосредственно этой теме, или специальных сессий на более крупных собраниях [28–34]. Кроме того, большое количество статей было опубликовано в обычных журналах.После конференции RILEM в Мюнхене в 1994 году конкретная группа в NTNU активно участвовала в области EAC как по материалам, так и по экспериментальным и вычислительным аспектам. Работа велась как в рамках ЕС, так и в рамках национальных проектов с участием промышленных, институциональных и университетских участников. Результатом стали многочисленные публикации, участие в международных конференциях и семинарах, а также несколько докторских диссертаций. диссертации [12, 15, 35–38].

    Несмотря на описанные выше исследования в данной области, специальные расчеты EAC традиционно не включались в структурное проектирование в Норвегии.Вместо этого решающими были требования относительно максимального повышения температуры и температурных градиентов по поперечному сечению бетона [39]. Однако за последнее десятилетие внимание к конструкции EAC усилилось из-за растущей осведомленности в отрасли, а также из-за более часто встречающегося варианта избежания требований к температуре путем выполнения специальных расчетов EAC. В связи с этим в последние годы в рамках исследовательских проектов COIN [40] и DACS [41] были разработаны и разработаны представленные в настоящее время характеристики свойств материалов и подход к проектированию EAC.Методология направлена ​​на то, чтобы быть прагматичной, поскольку она предполагает высокую активность в лаборатории, и основана на тесном сотрудничестве между исследователями и промышленностью Норвегии. Общая цель заключалась в том, чтобы сделать метод точным и современным, но при этом практичным и простым в применении для подрядчиков и проектировщиков конструкций. В основе методологии лежит определение и описание свойств материала конкретного бетона посредством обширных лабораторных испытаний и последующей подгонки модели. Полученные параметры материала дополнительно оцениваются и калибруются путем сравнения (1) развития напряжения, измеренного в TSTM, с (2) развитием напряжения, рассчитанного с помощью подходов к мультифизическому расчету EAC с использованием полученных свойств материала.В текущем исследовании особое внимание было уделено влиянию реалистичного температурного режима отверждения на различные свойства материала и, следовательно, на риск EAC.

    Основные цели текущей работы заключаются в разработке и улучшении описанной выше методологии проектирования EAC и соответствующих характеристик конкретных свойств, включая методы лабораторных испытаний. Лабораторная работа включает определение решающих параметров для оценки трещин в раннем возрасте, исследование параметров содержания летучей золы, чтобы показать актуальность метода, а также несколько тестов в TSTM, которые составляют основу работы.Общая цель заключалась в том, чтобы сделать методологию проектирования EAC и полученные данные доступными для норвежской бетонной промышленности. Потребность в надежных и эффективных характеристиках свойств бетона и методологии проектирования EAC также связана с экологическим аспектом. В ближайшие годы бетон изменится из-за его текущего вклада в выбросы CO 2 и использования природных ресурсов. Промышленность должна быть подготовлена ​​к определению характеристик и проектированию EAC следующего поколения бетонов с низким содержанием CO 2 цемента и переработанного заполнителя [42].

    2. Экспериментальное оборудование

    Экспериментальное оборудование, используемое в данном исследовании, описывается следующим образом.

    Тепловыделение бетона при гидратации измеряли с помощью полуадиабатических калориметрических испытаний. 15-литровые образцы бетона были залиты в фанерные ящики, изолированные со всех сторон 100-миллиметровым пенополистиролом. Во время испытаний ящик хранился на воздухе при 38 ° C, в то время как температура воздуха и бетона измерялась непрерывно в течение 5 дней. Измеренное развитие температуры было преобразовано в изотермическое выделение тепла в зависимости от зрелости.Потери тепла в окружающую среду рассчитывались исходя из предположения, что тепловой поток из коробки пропорционален разнице температур между бетоном и окружающей средой. Этот метод широко используется в Норвегии и описан в NS 3657: 1993 [43].

    Прочность на сжатие исследуемых бетонов определяли на кубах диаметром 100 мм, которые являются стандартным образцом для испытаний прочности на сжатие в Норвегии. Испытания проводились в соответствии с NS-EN 12390-3: 2009.

    Предел прочности на разрыв и модуль упругости при растяжении определялись с помощью испытаний на одноосную прочность в электромеханической испытательной системе INSTRON 5985 [44], которая в течение нескольких лет была стандартным методом определения прочности на одноосное растяжение в SINTEF / NTNU в Норвегии [45 ].К каждому концу вертикально ориентированного образца размером 100 × 100 × 600 мм прикладывалась растягивающая нагрузка с помощью специально разработанных захватов, предназначенных для обеспечения равномерного распределения напряжений. Развитие растягивающего напряжения измерялось непосредственно от центра оси нагружения с помощью системы тензодатчиков до тех пор, пока в образце не развилось разрушение при растяжении. Во время испытания два датчика смещения, установленные на противоположных сторонах образца, измеряют деформацию в среднем сечении 100 мм. Скорость деформации во время испытаний составляла приблизительно 100 × 10 -6 в минуту.Кривая нагрузка-деформация, полученная во время испытания на разрыв, также использовалась для расчета модуля упругости при растяжении. Модуль упругости при растяжении был определен как отношение напряжение / деформация между 10% и 40% разрушающей нагрузки.

    Развитие напряжений в фазе упрочнения было измерено на машине для испытания температурных напряжений (TSTM) в NTNU. Система TSTM состоит из установки для расширения и TSTM, подключенных к системе контроля температуры (Julabo FP45), которая обеспечивает точный контроль температуры бетона во время испытаний.

    Установка расширения — это «пустышка», следующая за TSTM (рис. 1). Он измеряет свободную деформацию, т.е. TD и AD, горизонтально ориентированного образца бетона размером 100 × 100 × 500 мм. Опалубка станка расширения изготовлена ​​из медных пластин толщиной 5 мм, окруженных медными трубами диаметром 5 мм с циркуляционной водой, подключенной к термостату. Опалубка и медные трубы покрыты изоляцией. Подвижные концевые пластины, изготовленные из полистирола и стали соответственно, размещаются на каждом коротком конце опалубки, что позволяет концевым пластинам и, следовательно, бетонному образцу свободно перемещаться во время эксперимента.Измерительные болты из инварной стали залиты непосредственно в каждый короткий конец бетонного образца. После литья на каждом коротком конце монтируется индуктивный датчик смещения (LVDT), обеспечивающий свободное соединение между измерительными болтами и LVDT. Изменение длины измерительных болтов, вызванное температурой, рассчитывается и компенсируется в каждом эксперименте. Измерения температуры начинаются сразу после заливки, а измерения изменения длины — примерно через 2 часа, в зависимости от бетона и его характеристик раннего застывания.Во время испытаний образец бетона тщательно герметизируется пластиком и алюминиевой фольгой.

    TSTM измеряет развитие напряжения на этапе упрочнения при заданной степени ограничения, R . TSTM состоит из внешней стальной рамы, которая почти без трения поддерживает две подвижные траверсы и подвижную среднюю часть (рис. 1 и 2). Вместе две траверсы и мидель образуют опалубку, в которую заливают горизонтально ориентированный образец бетона.Опалубка TSTM состоит так же, как и опалубка буровой установки, с медными пластинами 5 мм, окруженными 5-миллиметровыми медными трубками (с циркулирующей водой с регулируемой температурой), покрытыми изоляцией. Крейцкопфы и верхние крышки также контролируются по температуре, что обеспечивает равномерную температурную предысторию всего бетонного образца во время испытаний. Образец бетона TSTM имеет форму «собачьей кости». Центральные 700 мм миделя, измеряемая длина, имеют прямоугольное поперечное сечение с размерами 88 мм (ширина) × 100 мм (высота).За пределами измерительной длины ширина бетонного поперечного сечения линейно увеличивается с обеих сторон, пока не достигнет 100 мм на траверсах. Ширина поперечного сечения продолжает постепенно увеличиваться до 225 мм внутри крейцкопфа, обеспечивая сдерживание бетонного образца. Перед заливкой два измерительных болта устанавливаются в средней части TSTM на расстоянии 700 мм, определяя длину измерения. Измерительные болты проходят через форму с регулируемой температурой и закладываются в бетон во время заливки.Деформация образца бетона измеряется как изменение длины между двумя измерительными болтами двумя индуктивными датчиками смещения (LVDT), по одному с каждой стороны образца бетона (см. Рисунок 1). Датчик нагрузки установлен на правой траверсе, рис. 2, и измеряет удерживающую силу, передаваемую через поперечное сечение бетона во время испытания. Во время испытаний образец бетона тщательно герметизируется пластиком и алюминиевой фольгой.

    Программное обеспечение подключается к LVDT и датчику нагрузки, а также к высокоточному винту, перемещающему левую траверсу (Рисунок 2).Величина перемещения траверсы, вызванного программным обеспечением, определяется (1) изменением длины бетона, измеренным LVDT, (2) нагрузкой, измеренной датчиком нагрузки, и (3) параметрами, определяемыми пользователем в программном обеспечении. Таким образом, TSTM контролируется как деформацией, так и нагрузкой. Кроме того, новое программное обеспечение позволяет пользователю выбирать желаемую степень ограничения в диапазоне от 0 до 100%, где степень ограничения определяется как отношение между ограниченной и полной деформацией в тестах TSTM, умноженное на 100%.Для испытаний TSTM с реалистичным температурным режимом отверждения R обычно устанавливается на 50%, что соответствует типичным условиям удержания для стены на плите [47]. Степень ограничения 50% обеспечивает более длительный период измерения до того, как в образце разовьется разрушение при растяжении, и, таким образом, дает больше данных, чем если бы образец был полностью закреплен.

    Система TSTM имеет несколько областей применения. После испытания на ограниченную нагрузку коэффициент теплового расширения (CTE) можно определить, применив серию температурных шагов в ± 3 ° C вокруг начальной температуры 20 ° C к системе TSTM.Кроме того, результаты испытаний на ограниченную нагрузку в TSTM могут использоваться для определения возрастающего изменения модуля упругости с течением времени, а также времени начала развития напряжения t 0 [46]. TSTM также может использоваться для других экспериментальных целей, помимо ранее описанных измерений ограниченного напряжения. Испытания на ползучесть и релаксацию, а также определение удерживающих напряжений из-за усадки при высыхании могут быть выполнены в TSTM [38, 46, 48]. Подробное описание системы TSTM и ее возможностей дано в [15].

    Следует отметить, что в настоящем исследовании образцы бетона были тщательно запечатаны, поэтому усадкой при высыхании было решено пренебречь. Для массивных бетонных конструкций в краткосрочной перспективе усадка при высыхании будет небольшой, и ее, как правило, можно не учитывать.

    3. Программа проектирования и испытаний бетонной смеси

    Настоящее исследование включает четыре бетона: один эталонный бетон без летучей золы (ссылка ANL) и три бетона с различным количеством летучей золы (ANL FA17, ANL FA33 и ANL FA45 ).Состав бетона, а также общее содержание золы-уноса приведены в Таблице 1. Эталонный бетон, ссылка на ANL, не содержит золы-уноса и изготовлен из портландцемента CEM I «Norcem Anlegg» [49]. Бетоны из летучей золы, с другой стороны, изготавливаются из портландцемента с зольной пылью CEM II / A-V «Norcem Anlegg FA», где 17% летучей золы перемалывается с клинкером. Все бетоны были изготовлены с соотношением воды и вяжущего 0,4 и объемом цементного теста 292 л / м 3 . Содержание летучей золы было увеличено за счет замены цемента летучей золой 1: 1 по весу, при сохранении постоянного отношения воды к вяжущему и объема цементной пасты.Содержание летучей золы указано в процентах от общего количества цемента + летучей золы. Подробный состав цемента можно найти в [15].

    кг / м 3 )

    156,2

    0–8 (кг / м 3 )

    )

    плотность 3 )

    45%


    исх. ANL FA17 ANL FA33 ANL FA45

    Цемент (кг / м 3 ) 372,3 365,3 904,3 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 909 (ТВС в составе цемента) (кг / м 3 ) 0.0 60,6 47,2 38,1
    FA добавлен (добавлен дополнительный FA) (кг / м 3 ) 0,0 0,0 71,1 118,5 18,6 18,3 17,6 17,4
    Свободная вода (кг / м 3 ) 163,8 160,7
    1216.3 1216,3 1216,3 1216,3
    Гравий 8–16 (кг / м 3 ) 614,1 614,1 614,1 614,1
    2,05 2,01 1,56 1,56

    Предполагаемое содержание воздуха (%) 2,0 ​​ 2,0 ​​ 2,0 ​​ 2,0 ​​ 2400 2390 2370 2360

    Общее содержание FA, FA / (cem + FA) 0%

    %

    Содержание микрокремнезема, диоксид кремния / (cem + FA) 5% 5% 5% 5%

    900 04 Описанная в настоящее время методология разработки EAC является результатом тесного сотрудничества между исследователями и промышленностью Норвегии.Следовательно, исследуемый бетон и содержание летучей золы были выбраны на основе общепринятой практики в норвежской бетонной промышленности. Исключение составило 45% летучей золы, которая была включена, чтобы «оспорить» национальные правила. Норвежский стандарт допускает до 35% летучей золы, в то время как NPRA (Норвежская администрация дорог общего пользования) допускает до 40% летучей золы. К смеси был добавлен микрокремнезем, поскольку он является абсолютным требованием для всего бетона, используемого для инфраструктурных объектов в Норвегии [39].

    В таблице 2 представлена ​​экспериментальная программа, выполненная в данном исследовании. Программа включает выделение тепла при гидратации, развитие прочности на сжатие, прочности на прямое одноосное растяжение и модуля упругости при растяжении, а также испытания на свободную деформацию и ограниченное напряжение в TSTM.

    9079


    Бетон Испытание Количество образцов Возраст испытания (дни)

    ANL исх. Тепловыделение 1 0–5
    Прочность на прямое растяжение 2 + 2 2, 28
    Прочность на сжатие куба 3,8 1, 1.5, 2, 3 , 4, 5, 7, 28, 90
    TSTM (летние условия) 3

    ANL FA17 Тепловыделение 1 0–5
    Прочность на прямое растяжение 2 + 2 2, 28
    Прочность на сжатие куба 3 · 8 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 7, 28, 90
    TSTM (лето + зима) 2 + 1

    ANL FA33 Тепловыделение 1 0–5
    Прочность на прямое растяжение 2 + 2 2, 28, 91
    Прочность на сжатие куба 3 · 8 1, 1.5, 2, 3, 4, 5 , 7, 28, 90
    TSTM (лето) 1

    ANL FA45 Тепловыделение 1 0–5
    2 + 2 3, 28, 91
    Прочность куба на сжатие 3 · 8 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 7, 28, 91
    TSTM (лето + зима) 1 + 1

    Настоящее исследование фокусируется на растрескивание в раннем возрасте, когда модуль упругости при растяжении является основным свойством материала. Кроме того, сравнимое приращение E-модуля упругости в TSTM в основном основано на приложении растягивающей нагрузки. По этой причине в данной статье описывается только модуль упругости при растяжении. Соответствующие E-модули сжатия для исследованных бетонов сообщаются и сравниваются с представленными в настоящее время модулями E-сжатия при растяжении в [15].

    Испытания TSTM проводились в полуадиабатических условиях, то есть каждый бетон подвергался своей собственной полуадиабатической температурной истории, представляющей участок стены толщиной 800 мм, подвергнутый норвежским летним или зимним условиям. ANL FA17 и ANL FA45 также были протестированы с температурными режимами, соответствующими норвежским зимним условиям. Летние условия в Норвегии подразумевают температуру свежего бетона 20 ° C и температуру окружающей среды 20 ° C, в то время как зимние условия в Норвегии представлены температурой свежего бетона 10 ° C и температурой окружающей среды 5 ° C.Историю температуры определяли с помощью программы CrackTeSt COIN, используя полученное тепловыделение гидратации для каждого бетона и геометрию стены в качестве входных данных.

    4. Методология проектирования EAC

    Текущая методология проектирования EAC прагматична в том смысле, что предполагает высокую активность в лаборатории. Основное внимание было уделено тому, чтобы сделать метод точным и современным, но при этом практичным и легким для применения подрядчиками и проектировщиками конструкций. В основе методологии лежит определение и описание конкретного бетона посредством лабораторных испытаний и последующей подгонки модели.Полученные параметры материала затем оцениваются и калибруются путем сравнения (1) развития напряжения, измеренного на машине для испытания температуры и напряжения, с (2) развитием напряжения, рассчитанным с помощью различных подходов к расчету EAC с использованием полученных свойств материала. Основные этапы методологии проектирования EAC показаны на рисунке 3 и описаны следующим образом: (a) Свойства материала, такие как тепло, прочность и изменение модуля упругости с течением времени, определяются в результате специальных лабораторных испытаний исследуемого бетона (b ) Отобранные модели материалов подгоняются к результатам испытаний для обеспечения числовых описаний различных свойств (c) Создана база данных материалов, включающая свойства материалов и соответствующие параметры модели для данного бетона (d) Испытание на ограниченное напряжение выполняется в TSTM. , где образцы подвергаются температурному режиму отверждения, представляющему собой выбранный участок конструкции стенки толщиной 800 мм (e) Развитие напряжений TSTM «рассчитывается обратно» с помощью различных подходов к расчету EAC на основе установленной базы данных материалов (f) База данных материалов оценивается и калибруется путем сравнения рассчитанного развития напряжения с развитием напряжения, измеренным в TSTM

    Результатом описанных выше шагов является база данных материалов, которую можно использовать для оценки трещин в раннем возрасте и проектирования конструкций для данного бетона.Испытания в TSTM представляют собой ценную калибровку и проверку установленной базы данных материалов. Кроме того, тесты TSTM включают влияние реалистичного температурного режима отверждения на EAC и соответствующие параметры материала.

    5. Модели материалов и расчеты напряжения в раннем возрасте

    В данном исследовании применяется принцип зрелости, а прочность на сжатие, предел прочности на растяжение и модуль упругости моделировались уравнением (1), которое является модифицированной версией CEB- Модель FIP MC 1990 [50] (см. [51–53]): где — свойство как функция зрелости, — это свойство на 28 дней, с и n — параметры аппроксимации кривой, а t 0 — время начала развития стресса (время зрелости).

    Следовательно, уравнения, описывающие прочность на сжатие, прочность на разрыв и модуль упругости, представлены в уравнениях (2) — (4) соответственно. Параметр s одинаков для всех свойств, в то время как параметр n меняется [51, 52]:

    В описанных выше уравнениях время начала развития напряжения t 0 было найдено из испытания TSTM как время созревания, когда измеренное удерживаемое напряжение достигает 0,1 МПа для испытаний, проводимых при реалистичной (летней) температуре.Остальные параметры модели были найдены путем подгонки описанных выше моделей к соответствующим результатам испытаний с использованием метода наименьших квадратов.

    Развитие одноосного напряжения в TSTM рассчитывалось на основе обратных расчетов, т. Е. Моделировалось с помощью трех различных расчетных подходов: TSTM-sim, CrackTeSt COIN и DIANA. TSTM-sim служит специально разработанным методом с низким порогом для обратного расчета развития напряжения, измеренного в TSTM, с целью калибровки и / или проверки используемых параметров материала и моделей.Альтернативные методы расчета CrackTeSt COIN и DIANA были включены для оценки и проверки подхода TSTM-sim. Одновременно TSTM-sim в сочетании с ограниченными стресс-тестами в TSTM представляет собой оценку DIANA и CrackTeSt COIN для практических целей.

    TSTM-sim — это специально разработанная процедура одномерных расчетов, запрограммированная в Excel и Visual Basic. Программа моделирует развитие напряжения в TSTM, используя следующие входные параметры: (1) параметры материала, описывающие данный бетон, (2) температура, измеренная в TSTM, (3) свободная деформация и температура, измеренная на установке параллельного расширения, и ( 4) степень ограничения, применяемая в тесте TSTM.TSTM-sim применяет принцип зрелости и рассчитывает изменение модуля упругости и прочности на разрыв с течением времени. Затем вычисляются динамическая ползучесть и развитие напряжений. Зависящая от времени реакция бетона на напряжение описывается на основе линейной вязкоупругости стареющих материалов, что означает, что деформации ползучести при постоянном напряжении линейно связаны с уровнем напряжения. Эта линейность была смоделирована функцией податливости в сочетании с законом двойной степени [54]: где t (дней) — конкретный возраст, — это конкретный возраст, при котором было приложено фактическое напряжение, — это модуль упругости при, эквивалентный возраст (зрелость) при и φ 0 , d и p являются параметрами модели ползучести.

    Принцип суперпозиционного старения бетона можно интерпретировать как «… деформации, возникающие в любой момент времени t приращением напряжения, приложенным в возрасте < t, не зависят от эффектов любого напряжения, приложенного ранее или позже »[9]. Комбинируя теорию линейной вязкоупругости с принципом суперпозиции, общая деформация для истории переменного напряжения может быть выражена в дискретной форме уравнением (6), которое является основой для обратных расчетов TSTM в TSTM-sim [15] : где общее приращение деформации, генерируемое за интервал времени, определяется фактической степенью сдерживания в TSTM, — это функция податливости, — это приращение напряжения, вызванное во времени, и — это свободная деформация, измеренная в установке для растяжения.

    Модель ползучести, используемая в TSTM-sim, не уникальна, и в литературе можно найти несколько альтернативных подходов (например, [55–57]). Используемая в настоящее время модель представляет собой упрощение реальных характеристик материала, и она была выбрана на основе предыдущего опыта в NTNU, где она была признана подходящей и достаточно точной при оценке результатов испытаний на ползучесть и выполнении расчетов EAC.

    Специальная программа 2D CrackTeSt COIN [58] также использовалась для моделирования развития напряжения в TSTM во время тестирования.CrackTeSt COIN рассчитывает температуру, прочность, напряжение и риск растрескивания с течением времени в твердеющих бетонных конструкциях. Расчет напряжения в раннем возрасте в CrackTeSt COIN состоит из анализа теплового потока, за которым следует структурный анализ. Зависящая от времени реакция на напряжение описывается цепной моделью Максвелла, т. Е. Расчеты основываются на кривых релаксации. Поэтому параметры ползучести были преобразованы в данные релаксации программой RELAX [59] до моделирования TSTM в CrackTeSt COIN.В обратных расчетах TSTM развитие температуры бетона моделировалось как изменение внешней температуры во времени. К свободному расширению, измеренному в установке расширения, применялась модель TSTM следующим образом: (1) тепловое расширение, вызванное усиленным развитием температуры, и (2) автогенная деформация, применяемая как усадка бетона.

    DIANA [60], хорошо известная многоцелевая программа 3D FEM, была третьим подходом, используемым для моделирования развития напряжения в TSTM. В DIANA моделирование TSTM было выполнено как анализ ступенчатого течения и напряжения.Это включает в себя анализ переходного теплового потока с последующим структурным анализом. Также для анализа DIANA изменение температуры в смоделированном образце бетона использовалось в качестве истории внешней температуры с течением времени. Измеренное свободное расширение в установке для расширения применялось к модели TSTM как заданное смещение, зависящее от времени; следовательно, тепловое расширение и деформации усадки в модели материала были установлены равными нулю, поскольку они уже были учтены при измерениях на установке расширения.В DIANA для описания ползучести / релаксации бетона доступны как закон двойной степени, так и цепи Максвелла. В отличие от ранее описанных расчетов в Excel, коэффициент ползучести в DIANA не зависит от срока погашения. Для расчетов на основе релаксационных и максвелловских цепочек данные параметры ползучести были преобразованы в релаксационные данные с помощью программы RELAX [59].

    Используемые в настоящее время подходы для расчета стресса в раннем возрасте более подробно описаны в [15].

    6. Результаты и обсуждение

    Результаты испытаний и расчетные параметры модели для исследованных бетонов представлены в Таблице 3 и на Рисунке 4. Параметры энергии активации A и B в Таблице 3 были определены на основе испытаний прочности на сжатие на образцы отверждались при температуре ниже 5 ° C, 20 ° C и 35 ° C соответственно. Эти тесты и последующие выводы подробно описаны и представлены в [15].

    907 907


    A B t 0 s s E f c 28 (МПа) f t 28 (МПа) E a 28 99 (GPA) TSTM (ГПа) CTE ϕ 0 d

    ANL исх. 31500 300 8,8 0,200 0,484 0,348 80,3 3,9 32,5 32,8 9,0 9079 9079 9017 907 907 907 9017 31500 200 9,5 0,275 0,589 0,299 71,2 3,6 30,6 31,5 9,1 0.67 0,32 0,28
    ANL FA33 37000 0 12,0 0,356 0,486 0,252 53,6 3,1 907 0,22 0,33
    ANL FA45 42000 0 13,0 0,424 0,665 0,189 45,3 3.0 24,9 29,5 9,4 0,30 0,24 0,35

    . с увеличением количества летучей золы (рис. 4 (а)). Однако следует отметить, что используемый в настоящее время цемент ANL FA имел довольно агрессивное выделение тепла при гидратации по сравнению с ранее использовавшимися партиями цемента ANL FA.Фактически, выделение теплоты гидратации у используемой в настоящее время ANL FA (16,6% летучей золы) было почти таким же высоким, как у ANL ref. (без летучей золы). Это нерегулярное выделение тепла с высоким уровнем гидратации может быть вызвано неблагоприятным сочетанием довольно высокой дисперсности (Blaine: 389 м 2 / кг) и немного более низкого содержания летучей золы (16,6%) по сравнению с предыдущей испытанной партией, которая имела крупность и зольность 370 м 2 / кг и 17,8% соответственно. На выделение теплоты гидратации для данной партии цемента также влияют другие параметры, такие как состав цемента и партия летучей золы.Эти результаты показывают, что выделение тепла в фазе затвердевания может значительно различаться между разными партиями цемента, и подчеркивают важность регулярных испытаний тепловыделения в период строительства.

    28-дневная прочность на сжатие, которая является наиболее часто используемым параметром класса качества, систематически снижалась с увеличением содержания летучей золы. Однако, из-за значительного улучшения свойств бетонов из летучей золы за 28 дней, разница в прочности на сжатие между исследованными бетонами со временем уменьшалась.Через 91 день прочность на сжатие ANL исх. и ANL FA были в том же диапазоне (рис. 4 (c)). Выведенные параметры s , которые описывают развитие прочности бетона на сжатие, приведены в таблице 3. Значения s были в том же порядке величины, что и в других исследованиях (например, [51, 61]).

    28-дневная прочность на разрыв также снижалась с увеличением количества летучей золы (рис. 4 (d)). Однако разница в прочности на разрыв между бетоном со временем уменьшалась из-за значительного запоздалого развития свойств, наблюдаемых у бетонов из летучей золы.Модели фактически показывают, что прочность на разрыв ANL FA45 превосходит ANL FA33 примерно через 28 дней. Параметры модели были найдены в результате механических испытаний до 28 дней в соответствии с общепринятой практикой. Следовательно, модель и ее параметры не точно описывают значительное изменение свойств бетона из летучей золы после 28 дней. В то время как модель предсказывает предел прочности на разрыв 3,3 МПа и 3,4 МПа через 91 день для ANL FA33 и ANLFA45, соответственно, фактическая измеренная прочность на разрыв была намного выше: 4.1 и 4,0 МПа соответственно. Это следует принимать во внимание при оценке прочности на разрыв и риска растрескивания после 28 дней, но для большинства конструкций основной риск EAC будет возникать до 28 дней. Дальнейшие исследования и дополнительные данные необходимы для создания надежных моделей, которые учитывают позднее проявление свойств бетона из летучей золы.

    Было обнаружено, что модуль упругости при растяжении уменьшается с увеличением содержания летучей золы для всех возрастов испытаний (рис. 4 (е)). В ходе текущего исследования было замечено неудовлетворительное согласие между модулем упругости, найденным в программе испытаний, E 28 , и модулем упругости, полученным из приращений напряжения-деформации в TSTM, E TSTM .Предполагалось, что реалистичные температурные условия отверждения могут повлиять на механические свойства. Поэтому была проведена серия механических испытаний с целью изучения влияния температуры отверждения на прочность на сжатие, предел прочности при растяжении и модуль упругости [16]. Программа испытаний показала, что реалистичный температурный режим отверждения привел к увеличению начального изменения модуля упругости для бетонов из летучей золы, что не могло быть объяснено принципом зрелости.Поэтому было решено увеличить 28-дневный модуль упругости в соответствии с тестами TSTM в существующей базе данных материалов (см. Таблицу 3).

    Коэффициент теплового расширения (КТР) — это комплексный параметр, который изменяется как в зависимости от состава бетонной смеси, так и в зависимости от времени (степени самовысыхания) [62]. В данной работе применялось обычно используемое упрощение постоянного КТР, которое определялось как среднее значение, полученное из температурных контуров в конце испытаний на ограниченную нагрузку в TSTM.Тенденция небольшого увеличения CTE с увеличением количества летучей золы была замечена в таблице 3.

    Для каждого теста TSTM развитие AD определялось путем удаления TD из общей деформации, измеренной в установке расширения с использованием CTE. Развитие AD для исследуемых бетонов представлено на Рисунке 4 (f), где графики обнулены в начальный момент развития напряжения, t 0 . Следует отметить, что кривые AD представлены как функция времени, а не срока погашения, т.е.е., они представляют развитие AD с течением времени в определенной в настоящее время стене толщиной 800 мм для данного бетона, подвергающегося его собственной индивидуальной истории температур отверждения. Значительное изменение было замечено в выведенной AD, которая, как было обнаружено, сильно зависит от повышения температуры во время отверждения (см. [15, 63]). Примененное упрощение постоянного CTE внесет неточность в выведенный AD; однако текущие расчеты напряжения основаны на общей измеренной деформации и, следовательно, не зависят от выбора КТР.Если использовать вычисленную AD в сочетании с другой температурной историей, упрощение постоянного CTE будет иметь только ограниченное влияние на развитие напряжения, так как небольшая возможная погрешность AD возникает в фазе, где E-модуль все еще довольно низкий. [15, 63].

    Параметры ползучести, изначально использовавшиеся в расчетах, были приняты на основе предыдущего опыта с аналогичными бетонами. Однако обратные расчеты TSTM выявили отклонение между расчетным и измеренным развитием напряжения, которое систематически увеличивалось с увеличением содержания летучей золы.Предполагалось, что это отклонение вызвано предполагаемыми параметрами ползучести, и поэтому было решено провести специальные тесты на ползучесть для ANL FA и ANL FA33 в TSTM. Эти испытания на ползучесть и соответствующие результаты описаны и представлены Klausen et al. [46]. Новые параметры модели обеспечили гораздо лучшее согласие между измеренным и рассчитанным на основе исторических данных развитием напряжения (Таблица 3 и Рисунок 5 (а)). Это упражнение иллюстрирует основную концепцию текущей методологии TSTM, используя TSTM в качестве «решения» для оценки и калибровки определенных параметров модели исследуемого бетона.

    На рис. 5 (b) показаны измеренные и рассчитанные изменения напряжения для ANL ref. подвергнуты реалистичному температурному режиму отверждения, соответствующему норвежским летним условиям. Развитие напряжений было рассчитано с помощью TSTM-sim, CrackTeSt COIN и DIANA с использованием закона двойной степени (DIANA DPL), и все подходы были основаны на одних и тех же параметрах материала. Расчетные кривые напряжения показали очень хорошее согласие как друг с другом, так и с соответствующим измеренным напряжением. Все подходы к расчету обеспечивали точное описание фазы сжатия, в то время как расчет DIANA дал немного меньшее развитие растягивающего напряжения с течением времени, чем другие подходы.Причина этого заключается в расчетах ползучести, поскольку коэффициент ползучести в DIANA не зависит от зрелости. В целом, следует сказать, что подходы к расчету в сочетании с ранее определенными параметрами материала обеспечивают очень точное моделирование развития напряжений в TSTM. Соответствующее согласие между различными подходами к расчету было также замечено для других исследованных бетонов, и, следовательно, специально разработанная программа моделирования TSTM-sim в Excel была оценена и проверена CrackTeSt COIN и DIANA.В дальнейшем TSTM-sim использовалась для обратного расчета измеренного развития напряжений, чтобы оценить и проверить свойства материала для остальных бетонов.

    Измеренные и расчетные изменения напряжений для исследованных бетонов, подвергнутых реалистичным температурным режимам отверждения, представляющие норвежские летние условия, представлены на Рисунке 6. Следует отметить, что каждый бетон подвергался своей собственной полуадиабатической температурной истории, представляющей сечение 800 мм. толстая стенка (рис. 5 (б)).Чтобы различать бетоны и их индивидуальные температурные характеристики, использовались следующие обозначения: « Имя бетона ( T ini / T max )», где T ini — начальная температура. свежего бетона и T max — максимальная температура бетона во время испытания. Все реалистичные температурные испытания в TSTM применялись со степенью сдерживания R = 50%.

    На рис. 6 (a) показано измеренное и рассчитанное развитие напряжения для трех номинальных идентичных испытаний TSTM, выполненных с помощью ANL ref.Измеренное развитие напряжения показало очень хорошую воспроизводимость между испытаниями со стандартным отклонением через 48 и 96 часов всего 0,03 и 0,06 МПа соответственно. Кроме того, было также очень хорошее соответствие между измеренным развитием напряжения и соответствующим обратным расчетом. Для ANL FA были выполнены два номинальных идентичных теста TSTM (рисунок 6 (b)). Испытания показали очень похожие изменения измеренного напряжения, а также хорошее соответствие измеренного и рассчитанного напряжения.На рисунках 6 (c) и 6 (d) показаны измеренные и рассчитанные изменения напряжения для ANL FA33 и ANL FA45, соответственно. Оба теста показали довольно хорошее соответствие измеренного и рассчитанного напряжения; однако для ANL FA33 наблюдалась небольшая недооценка развития растягивающего напряжения с течением времени. Это небольшое отклонение может быть вызвано первоначальным увеличением модуля упругости под действием температуры. Хотя влияние температуры на 28-дневное значение модуля упругости было скорректировано заменой E 28 на E TSTM , соответствующее повышение скорости развития модуля упругости под действием температуры по сравнению с первым несколько дней не учтено (см. [15, 16]).Таким образом, TSTM обеспечивает очень хорошую воспроизводимость номинальных идентичных тестов. Кроме того, испытания TSTM и соответствующие обратные расчеты подтвердили подходы к расчету и созданную базу данных материалов для всех исследованных бетонов.

    Норвежский климат с его холодными зимами может быть сложным, когда дело касается бетонного строительства. Было замечено, что предел прочности на разрыв для бетонов с большим объемом золы-уноса может быть очень низким при низких / умеренных температурах, и предполагалось, что этот эффект может перекрыть положительный эффект снижения тепловыделения.Поэтому было решено провести испытания в TSTM, где бетон подвергался норвежским зимним условиям, которые в текущем исследовании были определены как температура свежего бетона 10 ° C и температура окружающей среды 5 ° C. На рисунке 7 показано измеренное и рассчитанное развитие напряжения для ANL FA17 и ANL FA45 в зимних условиях. Измеренные и рассчитанные назад изменения напряжений также дали хорошее согласие для этих температурных условий отверждения. Следовательно, текущая методология EAC доказывает свою надежность, так как установленная база данных материалов оказалась действительной также для температурных условий отверждения, представляющих другие климатические условия.

    На рисунке 8 (а) показан скомпилированный набор кривых развития напряжений, измеренных в TSTM. При рассмотрении только бетона из летучей золы (все они основаны на одном и том же цементе Anlegg FA) как сжимающие, так и растягивающие напряжения уменьшались с увеличением содержания летучей золы для данного примера стены и температурных условий (стена толщиной 800 мм, летние и зимние условия). Как видно на Рисунке 4 (a), максимальная температура во время отверждения, T max , снижается с увеличением содержания летучей золы.Следовательно, уменьшение T max снижает как расширение бетона, т.е. развитие начального напряжения сжатия, так и тепловое сжатие во время фазы охлаждения. Однако это вызванное летучей золой снижение развития растягивающего напряжения необходимо рассматривать в сочетании с соответствующим пониженным пределом прочности на растяжение. Таким образом, склонность бетона к растрескиванию оценивалась на основе индекса трещины, то есть возникающего растягивающего напряжения, деленного на соответствующую прочность на растяжение (см. Рисунок 8 (b)).Было обнаружено, что для исследуемых бетонов и структурного случая возрастающая замена цемента летучей золой снижает тенденцию к растрескиванию. Было обнаружено, что бетон с самым высоким содержанием золы, ANL FA45, обеспечивает самый низкий индекс трещин как в летних, так и в зимних условиях для данной стены толщиной 800 мм.

    Ссылка ANL. тесты внесли значительный вклад в документацию воспроизводимости TSTM; однако их нельзя было напрямую сравнивать с бетоном из летучей золы, поскольку они были изготовлены из другого цемента.Первоначально ANL исх. Ожидалось, что бетон без летучей золы будет давать самую высокую тенденцию к растрескиванию. Однако из-за сочетания нескольких неблагоприятных обстоятельств риск взлома как ANL FA17, так и ANL FA33 фактически превзошел ANL ref. с течением времени (рис. 8 (б)). Причинами этого были (1) нерегулярное выделение тепла с высоким уровнем гидратации у используемой в настоящее время партии цемента ANL FA, (2) высокая AD, наблюдаемая для бетонов из летучей золы, подвергшихся воздействию высоких температур отверждения, (3) вызванное температурой увеличение E -модуль упругости в раннем возрасте, наблюдаемый для бетонов из летучей золы, и (4) низкая скорость развития прочности на разрыв в раннем возрасте для бетонов из летучей золы.

    В данной статье показано, что замена цемента летучей золой может снизить склонность бетона к растрескиванию; тем не менее, риск EAC также зависит от нескольких других параметров, таких как, например, партия цемента, тип заполнителя, соотношение массы и материала и добавление добавок, уменьшающих усадку (SRA) [64]. Следовательно, при проектировании бетонных конструкций следует включать точную характеристику свойств бетона и соответствующие методологии проектирования EAC.

    7.Резюме и заключение

    В ходе текущей работы была разработана и разработана методология проектирования по растрескиванию в раннем возрасте (EAC) и соответствующий метод определения свойств бетона, основанный на лабораторных испытаниях и установке для испытания температурных напряжений (TSTM): (i) TSTM обеспечил очень хорошую воспроизводимость и надежные результаты во время исследования. Например, параметры ползучести, непосредственно выведенные из испытаний на ограниченную нагрузку в TSTM, дали очень хорошее согласие с соответствующими специализированными испытаниями на ползучесть.Благодаря своей надежности испытания в TSTM представляют собой ценную калибровку и проверку параметров материала и модели, установленных для данного бетона. Кроме того, тесты TSTM включают влияние реалистичного температурного режима отверждения на EAC и соответствующие параметры материала. (Ii) Было обнаружено хорошее согласие между развитием напряжения в раннем возрасте, рассчитанным с помощью TSTM-sim (Excel), CrackTeSt COIN и DIANA, соответственно. При корректировке влияния температуры на 28-дневное значение модуля упругости, расчеты также показали очень хорошее согласие с соответствующим развитием напряжения, измеренным в TSTM, как для летних, так и для зимних температурных условий отверждения.Это общее соглашение подтверждает достоверность и надежность подходов к расчету, а также параметров применяемой модели. (Iii) На основе текущего картирования свойств и калибровки в специальной программе CrackTeSt COIN была создана база данных материалов для исследуемых бетонов. CrackTeSt COIN и соответствующая база данных материалов теперь представляют собой средство, с помощью которого подрядчики и проектировщики конструкций могут оценить правильный выбор типа бетона, минеральных добавок и методов выполнения на месте, чтобы минимизировать или даже избежать растрескивания.(iv) Некоторые параметры материала, которые влияют на EAC, зависят от температуры отверждения бетона таким образом, что только до определенной степени можно описать принципом зрелости, например, предел прочности при растяжении, модуль упругости и автогенная деформация (AD). Следовательно, текущие результаты убедительно свидетельствуют о том, что такие параметры должны быть измерены при соответствующих реалистичных температурных условиях отверждения. (V) Для исследованных бетонов и структурного случая было обнаружено, что возрастающая замена цемента летучей золой снижает тенденцию к растрескиванию.

    Ожидается, что в ближайшие годы бетон изменится из-за его текущего вклада в выбросы CO 2 и использования природных ресурсов. Промышленность должна быть подготовлена ​​к определению характеристик и проектированию EAC следующего поколения бетонов с низким содержанием CO 2 цемента и переработанного заполнителя.

    Доступность данных

    Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

    Раскрытие информации

    Текущая публикация основана на Ph.Докторская диссертация Клаузена «Ранняя оценка трещин в бетонных конструкциях, экспериментальное определение решающих параметров» [15].

Leave a reply

Ваш адрес email не будет опубликован.