Кривая набора прочности бетона: Страница не найдена

Содержание

Набор прочности бетона.

 

            Твердение бетона представляет собой сложное физико-химическое явление, при котором цемент, взаимодействуя с водой, образует новые соединения. Вода проникает вглубь частиц цемента постепенно, в результате все новые его порции вступают в химическую реакцию. Поэтому бетон твердеет постепенно, даже через несколько месяцев твердения внутренняя часть зерен цемента еще не успевает вступить в реакцию с водой. Рост прочности бетона в значительной степени зависит от температуры, при которой происходит твердение. При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон на портландцементе через 7-14 дней после приготовления набирает 60-70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.

            Иногда используют дорогостоящий глиноземистый цемент, который через сутки твердения дает 80-90% 28-дневной прочности. Ускоряют процесс твердения быстротвердеющие портландцементы, а также жесткие бетонные смеси на обычных цементах.

            Для ускорения твердения бетона могут применяться добавки-ускорители, вводимые при приготовлении бетонной смеси.

При твердении бетона всегда изменяется его объем. Твердея, бетон дает усадку, которая в поверхностных зонах происходит быстрее, чем внутри, поэтому при недостаточной влажности бетона в период твердения на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины. Также, трещинообразование возможно в результате неравномерного разогрева бетона вследствие выделения тепла при схватывании цемента.

 

Рис. 6.1. Усредненные кривые набора прочности бетона В15-В25 на сжатие на портландцементе М400 — М500 по дням в зависимости от температуры выдерживания.

  

            Точно рассчитать срок набора прочности бетона в конструкции в условиях строительной площадки невозможно, даже при гарантированном качестве товарной смеси, из-за перепадов температур и изменения влажности окружающей среды.

            В условиях производства работ в зимнее время для обеспечения требуемого качества бетона проводят дополнительные технологические мероприятия. При отрицательных температурах замерзает содержащаяся в бетоне свободная вода, образуются кристаллы льда большего объема, чем имела вода. Поэтому в порах бетона развивается большое давление, приводящее к разрушению структуры еще не затвердевшего бетона и снижению его конечной прочности. Конечная прочность снижается тем больше, чем в более раннем возрасте замерз бетон. Наиболее опасно замерзание бетона в период схватывания цемента. Для снижения температуры кристаллизации воды в состав бетона вводят противоморозные химические добавки. Для создания благоприятных условий набора прочности бетоном применяют различные способы поддерживания температурно-влажностного режима выдерживания, такие как, электрообогрев, обогрев паром и устройство «термоса». Выбор противоморозных добавок и их оптимальное количество  зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных сред и блуждающих токов, температуры окружающей среды. Некоторые добавки могут вызывать коррозию арматуры, что снижает прочность сцепления бетона с профилем арматуры, ухудшать удобоукладываемость и вызывать образование высолов на поверхности конструкций. Противоморозные химические добавки в основном приводят к замедлению набора прочности бетоном по сравнению со скоростью твердения бетона в нормальных условиях.

Твердение бетона с добавками.

ПКБ Аксис 

график скорости твердения, методы определения прочности

Набор прочности бетона в среднем происходит в течение 28 суток, а полный срок твердения может составлять 3 года. Во время застывания цемент, реагируя с водой, образует монолитные соединения, которые по свойствам похожи на искусственный камень. 

Скорость и процент набора прочности бетона при нормальной температуре неравномерная. Например, М300 через 3 дня набирает 50% от заявленной прочности , через 2 недели — 90%, а на 28 день застывает полностью. 

Таблица времени набора прочности по классу и марке бетона:

График набора прочности бетона В15-В25 на сжатие на портландцементе М400– М500:

Процесс вызревания включает 2 стадии:

  1. Начальная — схватывание, которое зависит от температуры воздуха  и протекает от 20 минут до 20 часов. Дольше всего материал схватывается при температуре 0°С, а минусовые значения отрицательно сказываются на его прочности после оттаивания.
  2. Завершающая — твердение, после окончания стадии бетон может нагружаться. Оптимальный температурный коридор  —18–20°С, влажность примерно 100%. В первые 3 суток набор бетона по прочности составляет 30%, в первые 7–14 суток — до 70 % от марочной, а через 3 месяца — 90 %. Бетон может набирать прочность еще в течение трех лет. 

Добавки в бетон для повышения прочности

Если работы проводятся в условиях слишком высоких или слишком низких температур, необходимо использовать добавки для твердения бетона, уменьшения или увеличения скорости схватывания, повышения пластичности и придания других свойств. Чтобы обеспечить высокое качества бетона в зимнее время, нужно поддерживать оптимальный режима температуры и влажности с помощью электрообогрева, обогрева паром и обустройства «термоса».

Виды добавок:

  • антифризы — снижают точку замерзания жидкости, увеличивают схватываемость, не вызывают коррозию арматуры, безопасны для людей, употребляются в количестве 1%–2% в зависимости от температуры воздуха;
  • сульфаты — ускоряют твердение бетона благодаря активному выделению тепла, во время замешивания компоненты равномерно распределяются;
  • ускорители твердения бетона — помогают лучше растворять силикатные компоненты цемента, которые при гидратации образуют соли, снижающие температуру замерзания воды.  

Противоморозные добавки

Данные присадки увеличивают жидкую фазу, во время которой происходит процесс гидратации и созревания материала. Если вода в порах замерзнет, химические реакции соединения цемента с водой не пройдут как положено, а после оттаивания компоненты вместо того, чтобы соединиться в камень, рассыпятся. Нужно учитывать, что набор прочности бетона с противоморозными добавками происходит медленнее по сравнению со скоростью твердения в нормальных условиях. Прочность до замерзания составляет 30% от заявленной, остальные 70% материал набирает после оттаивания.

Выбор противоморозных добавок и количество зависят от вида конструкции, степени армирования, степени агрессивности среды, наличия блуждающих токов, температуры воздуха, так как некоторые виды приводят к коррозии металлических элементов, снижению прочности сцепления бетона с арматурой, появлению высолов на поверхности. 

Модификаторы

Модификаторы используют, когда нужно повысить прочность на 1-2 марки, долговечность, устойчивость к низким или высоким температурам, химическим веществам. Они снижают проницаемость бетона, улучшают подвижность раствора на стадии заливки. Благодаря им он ложится равномерно,проникая во все щели и углубления. Для разных сооружений и конструкций используют свои модификаторы — для колодцев, бассейнов одни, а для фасадов или стяжки полов другие. 

Пластификаторы

Пластификаторы придают раствору пластичность, увеличивают подвижность, адгезию, разжижают, при этом не снижая скорость схватывания и прочность. Присадки позволяют сократить количество воды, что увеличивает плотность, стойкость к морозам, уменьшает усадочные деформации. Добавки позволяют заполнить бетонной смесью труднодоступные места при заливке сложных конструкций. Их вводят 0,1–1,2% от общего объема смеси. Срок их действия составляет 2–3 часа.  

 

Методы определения прочности бетона

Разрушающие. Испытание прочности бетона на сжатие проводится на контрольных образцах или на образцах из застывшего бетонного монолита. При этом контрольные образцы помещают в в одинаковые с реальной конструкцией условия. Данные методы наиболее точные. 

Неразрушающие косвенные. С помощью ультразвукового прибора для измерения, методов упругого отскока и ударного импульса прочность бетона оценивают косвенно, а потом проводят более точные вычисления. Данные методы дают погрешность до 50%, их применяют вместе с прямыми.

Неразрушающие прямые. Включают 2 метода. Первый — когда производят отрыв заделанного в бетон металлического анкера и измеряют нагрузку с помощью  создаваемой при помощи измерителя прочности. Второй — когда измеряют усилие для скалывания участка ребра бетонной конструкции.

График набора прочности бетона — обзор

График набора прочности бетона

Всем хорошо известно, что бетонные конструкции сегодня сделали строительную индустрию самой высокотехнологичной и наиболее мобильной.

Однако его одновременно можно считать наиболее древним искусственным камнем. Наиболее древние упоминания о нем мы встретим в истории Древнего Египта, где он широко использовался в создании шедевров ранней архитектуры – величественных храмов и пирамид. До сих пор трудно представить, как египетские строители могли создать такие гигантские сооружения. Но именно технология работы с цементными растворами, что могло быть обеспечено наличием природных ресурсов – песка, позволила так быстро построить столько поистине величественных творений.

Рис.2

Подобные технологии можно встретить в истории Малой Азии, Средиземноморских государств, индийских и китайских культур. Здесь они приняли несколько иной вид, называясь глинобитием, землебитием, сухой набойкой при помощи замешивания гипса или известки, др

Основа бетона — песок

угих местных материалов. В прошлом веке произошел настоящий прорыв – появилась потребность в возведении солидных промышленных зданий, гидрозапорных сооружений, массового жилого строительства и других объектов. Не менее важно было применять этот замечательный раствор в период восстановления стран, которые сильно пострадали от Второй мировой войны. Именно тогда по существу был оценен технический и технологический потенциал бетона.

Преимущества бетонного строительства

Всем, кто хотя бы раз занимался строительством, хорошо известно, что конструкции можно делать непосредственно на строительной площадке. Это позволяет осуществить смесь из цемента, песка, щебня и воды – известный всем бетон.

Сфера работ с бетоном

Она, эта смесь, сегодня выпускается многочисленными производителями промышленным способом и продается в определенной расфасовке. Это позволяет строить скоростными темпами, обеспечивая высокий ритм работы. Однако в жизни может быть масса различных ситуаций. При небольших объемах – стройка на дачном участке, облагораживание придомовой территории или обновление отмостки вокруг дома или хозяйственной постройки, не имеет экономического смысла приобретать ненужные или излишние материалы. Поэтому, в данной ситуации лучше всего сделать замес собственными руками. Но для пущей прочности и надежности, а также для всемерного употребления запросов потребителей, промышленность выпускает сухую бетонную смесь в небольшой расфасовке – от 10-ти до 50-ти кг. Этот бетонный комплекс отличается следующими качествами и приоритетами:

  • функциональные качества и прочность значительно выросли из-за присутствия современных высокотехнологичных полимерных добавок и уплотнителей;
  • для достижения отменных показателей конечного продукта, нужно строго следовать инструкции и добавлять столько воды, сколько в ней указано;
  • сухая смесь не переносит попадания влаги, при соблюдении этих моментов она может достаточно долго храниться – до полугода и более;
  • этот раствор отлично функционирует, и ни при каких условиях не распадается на фракции. Водно-керамзитная и цементно-песчаная фракция этому бетону никогда не грозит;
  • отлично принимает современные пигменты для придания определенного оттенка и осуществления эстетических замыслов проектировщика.

Отличные качества современного бетона

Особенности материала

Профессиональные строители знают, что всевозможные бетонные смеси, которые используются сегодня, различаются по маркам содержащегося в нем цемента. Именно благодаря этому показателю конструкции, можно распределять по уровню эксплуатационной устойчивости. Все, кто пусть даже один раз сталкивался с бетонированием, знает, что оно требует определенного промежутка времени, чтобы приобрести проектную прочность, как говорят – «застыть». Процессы застывания и затвердевания лежат в основе стабилизации физических свойств и качеств бетона, то есть приобретения его марочной прочности. У профессионалов это носит название периода выдерживания раствора.

График созревания бетонного раствора

Немного технологии

Работа со строительными смесями имеет некоторые особенности, которые касаются и бетона. Технология бетонирования разделяет следующие этапы:

  • выравнивание площадки, где будет производиться бетонирование;
  • создание деревянной опалубки, при необходимости — армирование;
  • замес бетонного раствора;
  • заливка бетона при помощи специального желоба;
  • набор прочности – застывание;
  • снятие элементов опалубки.

Подготовка площадки под бетонирование

Именно процессы, происходящие в залитом бетоне, в значительной степени влияют на его дальнейшую эксплуатацию и прочность. Ведь именно от этих критериев зависит надежность конструкций, безопасность человеческого здоровья и многочисленных жизней.

Набор прочности бетона и его особенности

Климатические условия нашего отечества достаточно разнообразны, но большинство регионов располагается там, где преимущество холодных температур и природных осадков — очевидно. Сезонность строительства также сильно зависит от погодных естественных факторов. Это может выражаться в следующем. Недолгие летние дни, когда температура значительно превышает нулевые отметки, течение застывания бетона происходит при помощи естественных факторов, не требуя субъективного вмешательства – применения техники или других приспособлений. Пожалуй, бетонные изделия, произведенные в этот период, обладают наилучшими качествами и технологическими показателями. Всемерная оптимизация выдержки и разнообразных физических, технологических и механических качеств бетона с лучшими коэффициентами вариаций. Все, что необходимо, производится под руководством специалистов, основным документом для которых является график. Если летние условия позволяют бетону дозреть после снятия опалубки, то условия низких температур и повышенной влажности требуют дополнительного обслуживания и оптимизации. График набора прочности бетона отражает все необходимые для проектировщиков и строителей показатели. Он отражает самые тонкие нюансы того, что происходит внутри монолита под воздействием самых различных факторов. Например, осеннее-зимне-весенний период в наши дни не является препятствием для строительства. Для этого используют различные способы – согревание раствора, обработка теплом, усиление полимерными составляющими, всевозможные способы изоляции от попадания влаги.

Показатели графика

Стандарты – дело очень серьезное и придерживаться их очень важно. От этого зависит дальнейшая судьба строения и его безопасность. Согласно инструктивным материалам, конченое застывание и созревание бетона происходит в течение двадцати восьми – тридцати дней. В этот период происходят самые разнообразные процессы, в результате которых возникает монолит. При этом стоит учитывать следующее:

  • оговоренные в инструкциях сроки – до месяца актуальны для созревания раствора при температуре воздуха 300С, то есть в идеальных условиях;
  • пониженная температура и более жесткий погодный режим – 100С и ниже сильно замедляет все процессы – застывание происходит очень медленно и здесь требуется согревание и защита от попадания осадков;
  • когда бетону приходится созревать при морозе, то есть ниже 00С, без вмешательства в нем могут произойти непоправимые изменения. Поэтому в данном случае используются специальные вещества, которые можно считать присадками, добавляющиеся в раствор перед наполнением опалубки.

График набора прочности бетона

В графике отлично видны все без исключения важные моменты, где и когда нужно повлиять на происходящее внутри массы, чтобы превратить его в настоящий, прочный и надежный строительный камень, каким бетон и должен быть. Чтобы наши дома, мосты и дамбы служили десятки и сотни лет, пример древних строителей всегда нужно помнить.

Видео график набора прочности бетона

График набора прочности бетона в зависимости от температуры

Самым важным показателем качества бетонов является прочность материала. Согласно требованиям ГОСТ в условиях сжатия она может варьировать в диапазоне М50-800. Наибольшей популярностью пользуются марки цемента М100-500.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 219
Источник: http://aquagroup.ru/articles/nabor-prochnosti-betona.html

Стадии набора прочности и влияние температуры

Вы наверняка знаете, что для достижения марочного значения бетона требуется 28 дней. Это общая цифра, которая на деле может отклоняться в большую или меньшую сторону. Чтобы возвести надежную постройку, нужно понимать сам процесс набора прочности, он состоит из двух стадий:

  • На первой стадии смесь схватывается – все компоненты бетона соединяются между собой.
  • На второй материал набирает прочность и твердеет.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 456
Источник: http://okbeton.ru/raschet/nabor-prochnosti-betona-v-zavisimosti-ot-temperatury.html

Срок твердения бетона

Подавляющее большинство самодеятельных строителей считают по не совсем понятным причинам, что за окончанием укладки в опалубку либо завершением работ по выравниванию стяжки процесс бетонирования законченным. Между тем, время схватывания бетона значительно больше, чем время на его укладку. Бетонная смесь – живой организм, в котором по окончании укладочных работ происходят сложные и протяженные по времени физико-химические процессы, связанные с превращением раствора в надежную основу строительных конструкций.

Прежде чем производить распалубку и наслаждаться результатами приложенных усилий, нужно создать максимально комфортные условия для созревания и оптимальной гидратации бетона, без которой невозможно достижение требуемой марочной прочности монолита. Строительные нормы и правила содержат выверенные данные, которые приведены в таблицах времени схватывания бетона.

Температура бетона, ССрок твердения бетона, сутки
1 2 3 4 5 6 7 14 28
Прочность бетона, %
0 20 26 31 35 39 43 46 61 77
10 27 35 42 48 51 55 59 75 91
15 30 39 45 52 55 60 64 81 100
20 34 43 50 56 60 65 69 87
30 39 51 57 64 68 73 76 95
40 48 57 64 70 75 80 85
50 49 62 70 78 84 90 95
60 54 68 78 86 92 98
70 60 73 84 96
80 65 80 92

Содержащиеся в официальных таблицах данные, конечно, должны служить ориентиром при самостоятельном обустройстве бетонных или железобетонных конструкций. Но применение таких данных должно происходить в плотной практической привязке к реальным условиям строительства.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1437
Источник: https://betonshchik.ru/poleznoe/vremja-shvatyvanija-betona.html

Как бетон набирает прочность?

После укладки в смеси начинают происходить физико-химические процессы по превращению его в прочную основу для строительной конструкции. Как только под их влиянием вода и цемент вступают во взаимодействие, раствор постепенно теряет свою подвижность и изменяет свойства. Формирование новой структуры происходит в течение определенного времени. Вызревание бетона предполагает прохождение раствором двух стадий: начальной — схватывания, и завершающей — затвердевания. Их прохождение дает возможность получить прочностные свойства соответствующие бетону определенного класса и марки.

Стадия схватывания

Во время транспортировки в автобетоносмесителе смесь остается подвижной благодаря постоянному перемешиванию и тиксотропным ее свойствам. Прекращение механического воздействия на раствор после заливки увеличивает его вязкость, и он начинает схватываться. Все выявленные дефекты нужно устранять в начале первой стадии вызревания, она начинается сразу после заливки бетонной смеси и длится недолго.

Время схватывания зависит от температуры воздуха. Постоянная температура +20°С считается идеальным условием для первой стадии застывания раствора, позволяющим ему схватиться за 3 часа. При изменении этого условия длительность схватывания может уменьшиться или увеличиться. Дольше всего эта стадия длится при температурных значениях окружающего воздуха близких к 0 градусов.

Стадия твердения

После окончательного схватывания раствора начинается стадия твердения. На начальном этапе заполнитель, скрепленный кристаллизованными частицами цемента, не обеспечивает требуемую прочность. Но с началом реакции гидратации, твердение становится наиболее динамичным. Бетонная основа за 7 суток становится намного прочнее. За этот небольшой отрезок времени бетон набирает 70 процентов прочности. После происходит замедление этого процесса и еще 25% твердости набираются на протяжении трех недель. Полное затвердевание происходит через несколько лет.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 1955
Источник: https://betonpro100.ru/harakteristiki-i-svojstva/nabor-prochnosti-betona

Уход за бетоном после заливки: основные цели и методы

Процессы, связанные с проведением мероприятий, которые предшествуют распалубке, содержат несколько технологических приемов. Цель выполнения таких мероприятий одна – создание железобетонной конструкции, максимально соответствующей по своим физико-техническим свойствам параметрам, которые заложены в проект. Основополагающим мероприятием, безусловно, является уход за уложенной бетонной смесью.

Уход заключается в выполнении комплекса мероприятий, которые призваны создать условия, оптимально соответствующие происходящим в смеси физико-химическим преобразованиям, во время набора прочности бетона. Неукоснительное следование предписанным технологией ухода требованиям позволяет:

  • свести к минимальным значениям усадочные явления в бетонном составе пластического происхождения;
  • обеспечить прочностные и временные значения бетонного сооружения в параметрах, предусмотренных проектом;
  • предохранить бетонную смесь от температурных дисфункций;
  • препятствовать прелиминарному отвердению уложенной бетонной смеси;
  • предохранить сооружение от различного происхождения воздействий механического или химического генеза.

Процедуры ухода за свежеобустроенной железобетонной конструкцией следует начинать непосредственно по окончании укладки смеси и продолжаться до тех пор, пока ей не будет достигнуто 70 % прочности, предусмотренной проектом. Это предусматривается требованиями, изложенными в пункте 2.66 СНиПа . Распалубку можно провести и в более ранние сроки, если это обосновано сложившимися параметрическими обстоятельствами.

После окончания укладки бетонной смеси следует провести осмотр опалубочной конструкции. Цель такого осмотра – выяснение сохранения геометрических параметров, выявление протечек жидкой составляющей смеси и механических повреждений элементов опалубки. С учетом того, сколько времени застывает бетон, точнее сказать – с учетом времени его схватывания, проявившиеся дефекты необходимо устранить. Среднее время, за которое может схватиться свежеуложенная бетонная смесь, составляет около 2-х часов, в зависимости от температурных параметров и марки портландцемента. Конструкцию необходимо предохранять от любого механического воздействия в виде ударов, сотрясений, вибрационных проявлений столько, сколько времени сохнет бетон.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 2295
Источник: https://betonshchik.ru/poleznoe/vremja-shvatyvanija-betona.html

Факторы, влияющие на прочность

Практически все работы с раствором проводятся на открытом воздухе как летом, так и зимой. Погодные условия и температура воздуха оказывает непосредственное влияние на время застывания бетона. Таким образом, на набор прочности влияют следующие факторы:

  • температура;
  • влажность;
  • класс материала;
  • время.

Чем ниже температура на улице, тем медленнее и дольше будет происходить процесс затвердения. Зимой, в естественных условиях, эта процедура полностью останавливается, так как вода не испаряется, а замерзает. При повышении температуры застывание раствора опять продолжится. Чтобы это лучше понять, стоит обратиться к графику твердения бетона В25 или В30.

График представляет собой кривые линии, показывающие, как долго и при какой температуре достигается определенная прочность бетона. Если летом твердение бетона протекает естественным образом, то зимой необходимо принимать меры для его застывания. Для этого в бетонную смесь добавляют специальные противоморозные вещества, которые способствуют сохранению свойств приготовленного раствора.

При этом они не дают воде быстро замерзать и позволяют качественно провести заливку бетонной смеси. При более низких температурах сразу после заливки раствора обеспечивают его прогрев. Обычно для этого используют электрический ток или тепловые обогреватели. В первом случае с помощью проводов по контурам производят подключение непосредственно арматуры в опалубке или через электроды, погруженные в раствор.

Причем контуры не должны касаться друг друга, иначе будет короткое замыкание. Все подключение ведется через специальный масляный трансформатор для прогрева бетона. Во втором случае место бетонирования накрывают шатром и подключают несколько воздушных обогревателей. Большую роль играет повышенная влажность воздуха. Если ее показатели достигают 70—90%, то прочность раствора значительно увеличивается.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 1871
Источник: https://TvoiDvor.com/beton/grafik-nabora-prochnosti-betona-v-zavisimosti-ot-temperaturyi/

Вторая стадия

Когда первая стадия завершена, материал начинает твердеть. Необходимую прочность бетон набирает уже через четыре недели, но окончательный набор прочности завершится только через несколько лет. Марку бетона специалисты смогут определить через 28 дней. Набор прочности бетона в зависимости от влажности и температуры проходит с разной скоростью. В первые 5-6 дней после заливки процесс протекает наиболее интенсивно. После первых трех суток материал получит 30% прочности от марочного значения, которое мы узнаем только через 4 недели.

Через две недели после заливки бетон наберет до 70% прочности, а через 90-100 дней прочность превысит марочный показатель на 20%. Прекратится процесс через несколько лет, но прочность изменится незначительно. При проверке бетона, залитого 3 года назад, можно узнать, что его прочность вдвое превысила марочный показатель.

На таблице ниже показано, как длительность набора прочности зависит от температуры:

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 960
Источник: http://okbeton.ru/raschet/nabor-prochnosti-betona-v-zavisimosti-ot-temperatury.html

Методы ускорения застывания бетона

Очень часто в процессе строительства необходимо ускорить процесс набора прочности бетона. Так, при заливке монолитных конструкций и ограничении сроков строительных работ применяют смеси на основе сернокислых, углекислых и аммонийных солей, хлоридов и нитратов кальция.

Применение этих добавок позволяет сократить длительность застывания бетона в 2 раза. Стоит заметить, что такие работы проводят в летний период и антиморозные добавки здесь не подойдут. В сильно жаркую и сухую погоду проводят увлажнение залитого раствора, так как очень быстро испаряется вода и происходит нарушение графика набора прочности материала.

Для этого верхнюю часть раствора накрывают материалом или посыпают опилками и периодически смачивают их по мере испарения воды. На асфальтобетонных заводах для ускорения застывания раствора применяют способ пропаривания. Процедуру эту проводят на открытом воздухе или в специальных закрытых камерах, где за 6—16 часов изделия из бетона набирают 60—70% прочности.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 1014
Источник: https://TvoiDvor.com/beton/grafik-nabora-prochnosti-betona-v-zavisimosti-ot-temperaturyi/

График набора прочности бетона

Временной интервал, на протяжении которого происходит обретение раствором необходимых эксплуатационных свойств, называется периодом выдерживания бетона, после которого можно наносить защитный слой бетона. График набора прочности  отражает время, которое требуется бетону для достижения максимального значения прочности.

В нормальных условиях состав «созревает» за 28 дней. На протяжении первых 5-ти дней происходит интенсивное твердение бетона. Спустя 7 дней после заливки достигаются 70% прочности выбранной марки. Однако дальнейшие строительные работы специалисты советуют начинать лишь при достижении 100% — не ранее, чем через 28 дней после заливки.

Время набора прочности бетона для каждого отдельного случая может несколько отличаться. Для точного определения срока твердения состава проводят контрольные испытания образцов материала.

В теплое время года в монолитном домостроении для оптимизации процесса выдерживания состава и обретения им оптимальных механических и физические свойства достаточно следующих операций:

  • Выдерживание в опалубке бетона.
  • Дозревание состава после удаления опалубки.

Если мероприятия проводятся в холодное время года, для достижения должной марочной прочности следует обеспечить дополнительное обогревание бетона и его гидроизоляцию. Связано это с тем, что при снижении температуры происходит замедление процесса полимеризации.

Чтобы ускорить набор прочности и минимизировать время выдержки бетона рекомендуется использовать пескобетоны с низким водоцементным соотношением. При соотношении вода и цемент 1/4 сроки, приведенные в таблице, сокращаются в 2 раза. Для достижения такого результата в состав добавляются пластификаторы. Также сократить срок созревания состава можно, искусственно увеличив температуру.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1781
Источник: http://aquagroup.ru/articles/nabor-prochnosti-betona.html

Согласно ГОСТ

Необходимая марка и класс бетона определяется с учетом составленного проекта. Необходимые показатели прочности могут меняться в зависимости от применяемых строительных материалов. Например, при возведении дома на основе легких бетона для основания нет необходимости применять бетон высокой прочности. Когда стены строения будут выполнены из кирпича, то бетон должен иметь высокие прочностные характеристики. Например, для этого используют тяжелый и мелкозернистый бетон по стандарту 26633 ГОСТ.

Для определения прочности применяется ГОСТ 18105-86. В этом случае необходимо подготовить проект или же посмотреть информацию со схожего.

Прочность – это главный показатель качества для бетона ГОСТа любого уровня. Процесс его затвердения начинает происходить уже в первые часы после того, как соединили воду и цемент, а вот его длительность зависит от различных факторов: температуру, влажность, состав бетона. Если вес необходимые условия были соблюдены точно, то процесс набора прочности будет окончен по прошествии 28 дней, а вы сможете приступить к необходимым работам.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 1103
Источник: https://ResForBuild.ru/beton/rastvor/grafik-nabora-prochnosti-betona.html

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Логически понятно, что применение для приготовления бетонных составов разных марок портландцемента приводит к изменению времени твердения бетона. Чем выше марка портландцемента, тем меньше время для набора прочности требуется смеси. Но при использовании любой марки, будь это марка 300 либо 400, не следует прикладывать к железобетонной конструкции значительные механического характера нагрузки раньше, чем по истечении 28 дней. Хотя время схватывания бетона по таблицам, приведенным в строительных правилах, может быть и меньше. Особенно это касается бетонов, приготовленных с применением портландцемента марки 400.

Марка цементаВремя твердения различных марок бетона
за 14 суток за 28 суток
100 150 100 150 200 250 300 400
300 0.65 0.6 0.75 0.65 0.55 0.5 0.4
400 0.75 0.65 0.85 0.75 0.63 0.56 0.5 0.4
500 0.85 0.75 0.85 0.71 0.64 0.6 0.46
600 0.9 0.8 0.95 0.75 0.68 0.63 0.5

Проектирование, строительство и окончательное обустройство любых построек с применением железобетонных компонентов требует внимательного отношения ко всем стадиям возведения. Но от тщательности изготовления бетонных составляющих, в особенности фундаментов, в значительной степени зависит долговечность и надежность всего сооружения. Соблюдение сроков, за какое время схватываются бетонные смеси и составы, можно с уверенностью назвать основой успеха в любом строительном процессе.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 1416
Источник: https://betonshchik.ru/poleznoe/vremja-shvatyvanija-betona.html

Вывод

В реальности прочностные показатели бетонных конструкций могут изменяться по очень многим причинам. Важно обеспечить оптимальные параметры для реализации по времени графика роста прочностных свойств, соответствующих марке бетона.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 234
Источник: https://kladembeton.ru/poleznoe/nabor-prochnosti-betona.html

Заключение

Как показывает практика, существует множество причин изменения прочностных показателей бетона. Важно учитывать пропорции, качество компонентов, особенности местности и, конечно же, температуру.

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 231
Источник: http://okbeton.ru/raschet/nabor-prochnosti-betona-v-zavisimosti-ot-temperatury.html

Кол-во блоков: 18 | Общее кол-во символов: 20078
Количество использованных доноров: 7
Информация по каждому донору:

  1. https://TvoiDvor.com/beton/grafik-nabora-prochnosti-betona-v-zavisimosti-ot-temperaturyi/: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 2885 (14%)
  2. http://okbeton.ru/raschet/nabor-prochnosti-betona-v-zavisimosti-ot-temperatury.html: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 1647 (8%)
  3. https://betonpro100.ru/harakteristiki-i-svojstva/nabor-prochnosti-betona: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 1955 (10%)
  4. http://aquagroup.ru/articles/nabor-prochnosti-betona.html: использовано 5 блоков из 5, кол-во символов 4054 (20%)
  5. https://ResForBuild.ru/beton/rastvor/grafik-nabora-prochnosti-betona.html: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 4155 (21%)
  6. https://kladembeton.ru/poleznoe/nabor-prochnosti-betona.html: использовано 1 блоков из 6, кол-во символов 234 (1%)
  7. https://betonshchik.ru/poleznoe/vremja-shvatyvanija-betona.html: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 5148 (26%)

особенности, виды, технология и основные показатели

Одним из важных показателей качества бетона выступает прочность. Если ознакомиться с требованиями государственных стандартов, то можно найти информацию о том, что прочность может изменяться в пределах от М50 до 800. Однако одними из самых популярных выступают марки бетона от М100 до 500.

График набора прочности

Раствор бетона в течение определённого времени после заливки будет обретать нужные эксплуатационные свойства. Этот временной интервал называется периодом выдерживания, после него можно осуществлять нанесение защитного слоя. График набора прочности бетона отражает время, в течение которого материал будет достигать наивысшего уровня прочности. Если сохраняются нормальные условия, то на это уйдет 28 дней.

Первые пять суток — это время, в течение которого будет происходить интенсивное твердение. А вот через 7 дней после завершения работ материал достигнет 70% прочности. Дальнейшие строительные работы рекомендуется начинать после достижения стопроцентной прочности, что произойдет через 28 дней. График набора прочности бетона по времени может отличаться для отдельных случаев. Для того чтобы определить сроки, проводятся контрольные испытания над образцами.

Что еще необходимо знать

Если работы по монолитному домостроению осуществляются в теплое время, то для оптимизации процесса выдерживания смеси и обретения ею физических и механических свойств нужно будет выдержать конструкцию в опалубке и оставить дозревать после демонтажа ограждения. График набора прочности бетона в холодное время будет отличаться. Для того чтобы добиться марочной прочности, нужно обеспечить обогревание бетона и гидроизоляцию. Это обусловлено тем, что пониженные температуры способствуют замедлению полимеризации.

Для того чтобы набор прочности произошел как можно быстрее, а выдержка бетона по времени была минимизирована, необходимо добавлять к ингредиентам пескобетоны, у которых водопроцентное соотношение минимально. Если цемент и вода добавляются в пропорции четыре к одному, то сроки будут сокращены в два раза. Для получения такого результата состав должен быть дополнен пластификаторами. Смесь может созревать быстрее, если искусственно повысить ее температуру.

Контроль за набором прочности

Для того чтобы график набора прочности бетона был соблюден, в течение некоторого времени — до недели — необходимо осуществлять мероприятия, обеспечивающие условия для выдержки раствора. Его необходимо обогревать, увлажнять, а также укрывать влаго- и теплоизолирующими материалами.

Для этого довольно часто используются тепловые пушки. Особое внимание специалисты рекомендуют уделять увлажнению поверхности. Через 7 дней после завершения заливки при таких условиях, если температура внешней среды будет изменяться в пределах от 25 до 30 °С, конструкция может нагружаться.

Классификация бетонов

Если в процессе затворения раствора используется цемент и традиционные плотные заполнители, которые позволяют получать тяжелые составы, то данные смеси относятся к маркам М50-М800. Если перед вами бетон марки М50-М450, то для его приготовления использовались пористые заполнители, позволяющие получать лёгкие составы. Бетон имеет марку в пределах М50-М150, если он является особо легким или легким, а также ячеистым.

Проектная марка бетона должна быть определена ещё на этапе составления документации по возведению объекта. Эту характеристику дают, основываясь на сопротивлении осевому сжатию в образцах-кубах. В строящихся конструкциях основным является осевое растяжение, марка цемента при этом определяется по нему.

Набор прочности бетона (график набора по времени на растяжение) будет длиться дольше, когда повышается марка по прочности на сжатие. Но в случае с высокопрочными материалами рост сопротивления растяжению замедляется. В зависимости от того, каков состав и область использования смеси, определяется класс и марка по прочности.

Наиболее прочными считаются материалы со следующими марками:

Их применяют в строительстве ответственных конструкций. Когда возводятся сооружения и здания, требующие большой прочности, используется бетон марки М300. А вот при обустройстве стяжки лучше всего использовать состав марки М200. Наиболее крепкими являются цементы, марка которых начинается с М500.

Зависимость набора прочности от температуры

Если вы собираетесь использовать раствор в строительстве, то вам должен быть известен график зависимости набора прочности бетона от температуры. Как было упомянуто выше, схватывание происходит в течение первых нескольких суток после затворения раствора. А вот для завершения первой стадии будет необходимо время, на которое влияет температура внешней среды.

Например, когда столбик термометра удерживается на отметке в 20 °С и выше, на схватывание уходит час. Процесс начинается через 2 часа после того, как смесь будет приготовлена, а завершится через 3 часа. Время и завершение стадии при похолодании сдвинется, для схватывания будет необходимо больше суток. Когда столбик термометра удерживается на нулевой отметке, процесс начинается через 6-10 часов после приготовления раствора, а длится он до 20 часов после заливки.

Важно знать ещё и об уменьшении вязкости. На первой стадии раствор остается подвижным. В этот период на него можно оказывать механическое воздействие, придавая конструкции требуемую форму. Этап схватывания можно продлить, используя механизм тиксотропии, оказывая механическое воздействие на смесь. Перемешивание раствора в бетономешалке обеспечивает продление первой стадии.

Процент прочности бетона от марочной в зависимости от температуры и времени

Начинающих строителей обычно интересует график набора прочности бетона в25 °С. В этом случае всё будет зависеть от марки бетона и срока твердения. Если использовать при замешивании портландцемент марки в пределах М 400 до 500, в итоге удастся получить бетон М200–300. Через сутки при указанной температуре его процент прочности на сжатие от марочный составит 23. Через двое, трое суток этот показатель увеличится до 40 и 50% соответственно.

Через 5, 7 и 14 суток процент от марочной прочности будет равен 65, 75 и 90% соответственно. График набора прочности бетона в30 °С несколько изменяется. Через сутки и двое прочность составит 35 и 55% от марочной соответственно. Через трое, пять и семеро суток прочность будет равна 65, 80 и 90% соответственно. Важно помнить, что нормативно-безопасный срок равен 50%, тогда как начинать работы можно лишь тогда, когда прочность бетона достигла отметки в 72% от марочного значения.

Критическая прочность бетона в зависимости от марки: обзор

Сразу после заливки раствор наберет прочность благодаря тепловыделению, а вот после замерзания воды процесс остановится. Если работы предполагается выполнять зимой или осенью, то важно добавлять к раствору противоморозные смеси. После укладки глиноземистый цемент выделяет больше тепла в 7 раз, чем обычный портландцемент. Это указывает на то, что приготовленная на его основе смесь будет набирать прочность и при пониженных температурах.

На скорость процесса оказывает влияние ещё и марка. Чем она ниже, чем выше окажется критическая прочность. График набора прочности бетона, обзор которого представлен в статье, указывает на то, что критическая прочность для бетона марок от М15 до 150 составляет 50%. Для предварительно напряженных конструкций из бетона марки от М200 до 300 это значение составляет 40% от марочной. Бетон марок от М400 до 500 имеет критическую прочность в пределах 30%.

Твердение бетона в перспективе

График набора прочности бетона (СНиП 52-01-2003) не ограничивается месяцем. Для завершения процесса набора прочности может потребоваться несколько лет. Но определить марку бетона можно через 4 недели. Прочность конструкция будет набирать с разной скоростью. Наиболее интенсивно этот процесс протекает в первую неделю. Через 3 месяца прочность увеличится на 20%, после процесс замедляется, но не прекращается. Показатель может увеличиться в два раза через три года, на этот процесс будут влиять:

  • время;
  • влажность;
  • температура;
  • марка бетона.

Довольно часто начинающие строители задаются вопросом о том, в каком ГОСТе график набора прочности бетона можно отыскать. Если вы заглянете в ГОСТ 18105-2010, то более подробно сможете узнать об этом. В этих документах упомянуто, что температура напрямую влияет на длительность процесса. Например, при 40 °С марочное значение достигается уже через неделю. Поэтому зимой работы осуществлять не рекомендуется. Ведь подогревать бетон своими силами проблематично, для этого нужно использовать специальное оборудование и предварительно ознакомиться с технологией. А вот нагревать смесь больше, чем на 90 °С и вовсе недопустимо.

Заключение

Ознакомившись с графиком набора прочности, вы сможете понять, что распалубка осуществляется, когда прочность конструкции превышает 50% от марочного значения. Но если температура внешней среды опустилась ниже 10 °С, то марочное значение не будет достигнуто и через 2 недели. Такие погодные условия предполагают необходимость подогрева заливаемого раствора.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

Этапы твердения раствора

Уже довольно давно при строительстве любых объектов стали применять этот материал. Причем его применяют на любых стадиях этого процесса начиная с фундамента и заканчивая плитами перекрытия. Удобен этот материал тем, что способен в жидком состоянии принимать форму опалубки и, по мере его застывания, получается требуемая конструкция.

При этом необходимо знать промежуток времени, за сколько бетон набирает прочность. Обычно полная готовность бетона достигается через 28 суток. Обязательно все работы проводят согласно требованиям строительных норм и правил (СНиП). В этом документе полностью описано как работать с этим материалом в любое время года, чтобы объекты прослужили затем в течение 50—100 лет.

Причем при современном строительстве постоянно появляются новые технологии и конструктивные решения, позволяющие продлить этот срок. Но до сих пор процессу набора прочности уделяют большое внимание и следят за проведением каждого этапа, в которые входят:

  1. Застывание — начинается с первых минут, после залития бетонной смеси, которое производят с помощью автобетоносмесителя. В начальный период прямую зависимость имеет время набора прочности бетона от температуры. Чем температура выше, тем быстрее схватывается раствор. Например, при 20° C этот процесс протекает в течение часа, летом на открытом солнце — от 15 до 30 минут, а при 0° C — до 20 часов.
  2. Твердение — важный этап, при котором материал набирает до 70% расчетного значения прочности. Длительность этого процесса зависит от марки материала и протекает от 7 до 14 дней.

Во время заливки раствора одновременно берутся и контрольные пробы, которые затем проверяют специалисты и сравнивают с нормативами, через определенное время, по таблице твердения бетона.

От чего зависит и как быстро происходит набор прочности бетона

Изготовление различных конструкций предполагает заливку бетона, главной характеристикой которого является прочность на сжатие. При этом нагружать конкретный элемент нельзя, пока не завершится набор прочности бетона. Данный процесс зависит от ряда факторов, к которым относятся не только внешние условия, но и состав самой смеси.

Для достижения марочного значения, как правило, требуется четыре недели (28 дней). Чтобы будущая конструкция прослужила достаточно долго, необходимо ясно представлять, как осуществляется сам процесс, и сколько времени требуется для его завершения. Процесс включает две стадии. На первой происходит схватывание бетона. На второй он твердеет и набирает прочность.

Стадия схватывания

Схватывание происходит в течение первых суток с момента его приготовления. Сколько времени потребуется для завершения первой стадии напрямую зависит от температуры окружающей среды.

Теплая погода

В летний период, когда температура 20 °C и выше, на схватывание может потребоваться около часа. Процесс начнется приблизительно через два часа после приготовления смеси и завершится, следовательно, через три.

Прохладное время года

При похолодании время начала и завершения стадии сдвигается. Для схватывания требуется больше суток. При нулевой температуре процесс начинается, как правило, только через 6 – 10 часов после приготовления раствора и может длиться до 20 часов после заливки. В жаркую погоду время, наоборот, уменьшается. Иногда для схватывания достаточно 10 минут.

Уменьшение вязкости раствора

На первой стадии приготовленная смесь остается подвижной. В этот период еще можно оказать механическое воздействие, придав изготавливаемой конструкции требуемую форму.

Продлить стадию схватывания позволяет механизм тиксотропии, способствующий уменьшению вязкости смеси при оказании механического воздействия. Именно поэтому перемешиваемый в бетономешалке раствор намного дольше может находиться на первой стадии.

Однако следует учесть, что ряд процессов вызывает необратимые изменения в смеси, что негативно отражается на качестве затвердевшего бетона. Особенно быстро «сваривание» происходит в летний период.

Стадия твердения

После схватывания бетон начинает твердеть. Для завершения процесса и окончательного набора прочности может потребоваться несколько лет. Марку бетона можно будет определить через четыре недели.

Стоит учесть, что прочность бетон набирает с различной скоростью. Наиболее интенсивно процесс протекает в первую неделю после заливки бетона. Уже в первые трое суток данный показатель в нормальных условиях составляет около 30% от марочного значения, определяемого через 28 дней после заливки.

В течение первых 7 – 14 суток раствор набирает до 70 % от указанного значения, а через три месяца на 20 % превышает его. После этого процесс замедляется, но не прекращается.

Через три года показатель может вдвое превысить значение, полученное через 28 дней после заливки. Специальная справочная таблица позволяет узнать, какой процент от марочного значения наберет состав при конкретной температуре через определенное количество дней.

От чего зависит набор прочности?

На процесс набора прочности влияет множество факторов. Однако основными можно считать:

  • температуру;
  • влажность;
  • марку бетона;
  • время.
Температура

Чем холоднее на улице, тем медленнее повышается прочность бетона. При отрицательных температурах процесс останавливается, так как замерзает вода, обеспечивающая гидратацию цемента. Как только температура воздуха повысится, набор прочности бетона продолжится. При снижении температуры может опять остановиться.

При наличии в составе различных модификаторов время твердения может уменьшаться, а температура, при которой процесс останавливается, снижаться. Производители предлагают специальные быстротвердеющие составы, способные набрать марочную прочность уже через две недели.

Потепление способствует ускорению процесса созревания бетона. При 40 °C марочное значение может быть достигнуто уже через неделю. Именно поэтому заливку бетона на приусадебном участке для сокращения сроков строительства лучше производить в жаркую погоду.

Зимой может потребоваться подогрев бетона, что выполнить собственными силами крайне проблематично: требуется специальное оборудование и знание технологии выполнения работ. Следует учесть, что нагрев раствора свыше 90 °C недопустим.

Чтобы понять, как температура оказывает влияние на процесс твердения, стоит изучить график набора прочности бетона. Кривые построены на основании информации, собранной для марки М400 при различных температурах. По графику можно определить, какой процент от марочного значения будет достигнут через определенное количество суток. Каждая кривая соответствует конкретной температуре. Первая линия 5°C, последняя – 50° С.

График позволяет определить срок распалубки монолитной конструкции. Опалубку можно снимать, как только прочность превысит 50% от своего марочного значения. Следует обратить внимание, что согласно графику, если температура воздуха ниже 10 °C, марочное значение не будет достигнуто даже через две недели. При таких погодных условиях уже стоит задуматься о подогреве заливаемого раствора.

Время

Для определения нормативно-безопасного срока начала работ часто используется следующая таблица. В ней в зависимости от марки бетона и его среднесуточной температуры приведена информация о наборе прочности через определенное количество суток:

Марка бетона Среднесуточная температура бетона в °C Срок твердения в сутках
1 2 3 5 7 14 28
Прочность бетона на сжатие (процент от марочной)
М200–300, замешанный на портландцементе М 400–500 -3 3 6 8 12 15 20 25
0 5 12 18 28 35 50 65
+5 9 19 27 38 48 62 77
+10 12 25 37 50 58 72 85
+20 23 40 50 65 75 90 100
+30 35 55 65 80 90 100

Если нормативно-безопасный срок установлен на уровне приблизительно 50%, то безопасным сроком начала работ можно считать 72 – 80% от марочного значения.

В зависимости от времени выдержки искомое значение можно определить по следующей формуле:

прочность на n-ый день = марочная прочность *(lg (n) / lg (28)). Причем n не может быть меньше 3-х дней.

Состав и характеристики цемента

Если сразу после заливки цемент способен набирать прочность благодаря своему тепловыделению, то после замерзания воды процесс неизменно остановится. Именно поэтому при выполнении работ в зимний и осенне-весенний период предпочтительно использовать смеси с противоморозными добавками.

Глиноземистый цемент после укладки способен выделить в семь раз больше тепла, чем обычный портландцемент. Именно поэтому приготовленная на его основе смесь набирает прочность даже при отрицательной температуре.

Марка также оказывает влияние на скорость процесса. Чем ниже марка, тем выше критическая прочность. Таблица наглядно отражает такую зависимость:

Марка бетона (по прочности на сжатие) Критическая прочность (процент от марочной), минимум
для предварительно напряженных конструкций 70
М15 – 150 50
М200 – 300 40
М400 – 500 30
Влажность

Пониженная влажность негативно отражается на процессе. При полном отсутствии влаги гидратация цемента становится невозможной, и твердение практически останавливается.

При максимальной влажности и высокой температуре (70 – 90 °C) скорость нарастания прочности значительно повышается. В таком режиме осуществляется пропаривание состава в автоклавах паром высокого давления.

Нагрев до столь высоких температур при минимальной влажности неизбежно приведет к высыханию залитого раствора и снижению скорости набора. Чтобы этого не произошло, следует своевременно производить увлажнение. В таком случае в жаркую погоду прочность будет набрана в минимально возможные сроки.

tehno-beton.ru

Факторы, влияющие на прочность

Практически все работы с раствором проводятся на открытом воздухе как летом, так и зимой. Погодные условия и температура воздуха оказывает непосредственное влияние на время застывания бетона. Таким образом, на набор прочности влияют следующие факторы:

  • температура;
  • влажность;
  • класс материала;
  • время.

Чем ниже температура на улице, тем медленнее и дольше будет происходить процесс затвердения. Зимой, в естественных условиях, эта процедура полностью останавливается, так как вода не испаряется, а замерзает. При повышении температуры застывание раствора опять продолжится. Чтобы это лучше понять, стоит обратиться к графику твердения бетона В25 или В30.

График представляет собой кривые линии, показывающие, как долго и при какой температуре достигается определенная прочность бетона. Если летом твердение бетона протекает естественным образом, то зимой необходимо принимать меры для его застывания. Для этого в бетонную смесь добавляют специальные противоморозные вещества, которые способствуют сохранению свойств приготовленного раствора.

При этом они не дают воде быстро замерзать и позволяют качественно провести заливку бетонной смеси. При более низких температурах сразу после заливки раствора обеспечивают его прогрев. Обычно для этого используют электрический ток или тепловые обогреватели. В первом случае с помощью проводов по контурам производят подключение непосредственно арматуры в опалубке или через электроды, погруженные в раствор.

Причем контуры не должны касаться друг друга, иначе будет короткое замыкание. Все подключение ведется через специальный масляный трансформатор для прогрева бетона. Во втором случае место бетонирования накрывают шатром и подключают несколько воздушных обогревателей. Большую роль играет повышенная влажность воздуха. Если ее показатели достигают 70—90%, то прочность раствора значительно увеличивается.

Методы ускорения застывания бетона

Очень часто в процессе строительства необходимо ускорить процесс набора прочности бетона. Так, при заливке монолитных конструкций и ограничении сроков строительных работ применяют смеси на основе сернокислых, углекислых и аммонийных солей, хлоридов и нитратов кальция.

Применение этих добавок позволяет сократить длительность застывания бетона в 2 раза. Стоит заметить, что такие работы проводят в летний период и антиморозные добавки здесь не подойдут. В сильно жаркую и сухую погоду проводят увлажнение залитого раствора, так как очень быстро испаряется вода и происходит нарушение графика набора прочности материала.

Для этого верхнюю часть раствора накрывают материалом или посыпают опилками и периодически смачивают их по мере испарения воды. На асфальтобетонных заводах для ускорения застывания раствора применяют способ пропаривания. Процедуру эту проводят на открытом воздухе или в специальных закрытых камерах, где за 6—16 часов изделия из бетона набирают 60—70% прочности.

Набор прочности по графику

Набор прочности бетона в зависимости от температуры определяется графиком, который представляет собой временной интервал. В процессе этого раствор обретает эксплуатационные свойства, после чего можно проводить формирование финишного слоя. График набора прочности – это время, которое необходимо бетону для достижения нужного значения прочности. Если поддерживаются нормальные условия, то состав созреет за 28 дней.

В течение 5 дней можно наблюдать наиболее быстрое твердение. По истечении этого времени материал достигнет 70-процентной прочности. Последующие работы следует продолжать лишь через 28 дней, ведь только тогда материал достигнет 100-процентного уровня прочности.

Твердение и набор прочности бетона происходят по-разному для каждого конкретного случая. Для того чтобы определить сроки, проводятся испытания образцов. В теплое время в монолитном домостроении для обретения составом оптимальных свойств осуществляются некоторые операции. Например, материал выдерживается в опалубке, его оставляют дозревать и после удаления ограждений. Набор прочности бетона в зависимости от температуры будет происходить за разный период времени. Это объясняется еще и тем, что мероприятия могут проводиться в холодное время года. В этом случае для достижения марочной прочности необходимо обеспечить обогревание материала и гидроизоляцию бетона. Это обусловлено тем, что снижение температуры замедляет процесс полимеризации.

График набора прочности бетона в зависимости от температуры

Сегодня бетон является самым популярным материалом для строительства. Широкое распространение этому материалу принесла высокая прочность. Чтобы получить максимальный показатель, необходимо учитывать ряд факторов, среди которых мы выделим температуру. Мы подробно разберем процесс формирования бетона и узнаем, сколько нужно времени для полного застывания в тех или иных условиях. Освоить материал помогут вспомогательные таблицы и графики.

Основными факторами, которые влияют на процесс набора прочности, являются:

  • температура окружающей среды;
  • время застывания;
  • влажность воздуха;
  • марка.

Также стоит учитывать соотношение цемента и воды в смеси, пропорции ингредиентов, способ перемешивания, скорость укладки и регулярность увлажнения. Максимально качественный результат можно получить только при использовании спецтехники. Ручное замешивание не сможет довести смесь до идеальной однородной массы. Это важно для возведения промышленных объектов, но для частного одноэтажного дома способ замеса особой роли не сыграет. На таблице ниже показано, как длительность набора прочности зависит от температуры:

Этапы твердения раствора

Уже довольно давно при строительстве любых объектов стали применять этот материал. Причем его применяют на любых стадиях этого процесса начиная с фундамента и заканчивая плитами перекрытия. Удобен этот материал тем, что способен в жидком состоянии принимать форму опалубки и, по мере его застывания, получается требуемая конструкция.

При этом необходимо знать промежуток времени, за сколько бетон набирает прочность. Обычно полная готовность бетона достигается через 28 суток. Обязательно все работы проводят согласно требованиям строительных норм и правил (СНиП). В этом документе полностью описано как работать с этим материалом в любое время года, чтобы объекты прослужили затем в течение 50—100 лет.

Причем при современном строительстве постоянно появляются новые технологии и конструктивные решения, позволяющие продлить этот срок. Но до сих пор процессу набора прочности уделяют большое внимание и следят за проведением каждого этапа, в которые входят:

  1. Застывание — начинается с первых минут, после залития бетонной смеси, которое производят с помощью автобетоносмесителя. В начальный период прямую зависимость имеет время набора прочности бетона от температуры. Чем температура выше, тем быстрее схватывается раствор. Например, при 20° C этот процесс протекает в течение часа, летом на открытом солнце — от 15 до 30 минут, а при 0° C — до 20 часов.
  2. Твердение — важный этап, при котором материал набирает до 70% расчетного значения прочности. Длительность этого процесса зависит от марки материала и протекает от 7 до 14 дней.

Во время заливки раствора одновременно берутся и контрольные пробы, которые затем проверяют специалисты и сравнивают с нормативами, через определенное время, по таблице твердения бетона.

Дополнительно о влиянии температуры внешней среды на твердение материала

Набор прочности бетона, особенности, график которого описаны в статье, зависит от температуры. Чем холоднее, тем медленнее будет повышаться прочность. При отрицательных температурах процесс и вовсе останавливается, так как вода замерзает, а ведь она обеспечивает гидратацию цемента. С повышением температуры набор продолжится. Но при снижении этот процесс снова остановится. Если в составе присутствуют модификаторы, время твердения уменьшается, тогда как температура, при которой процесс останавливается, снижается.

В продаже можно найти быстродействующие составы, которые имеют способность придавать бетону марочную прочность через 2 недели. Так как потепление будет способствовать сокращению процесса созревания материала, то можно утверждать, что при 40 °C марочное значение будет достигнуто через 7 дней. Поэтому заливка бетона должна осуществляться в жаркую погоду. Зимой для обеспечения нормальных условий потребуется подогрев материала, а своими силами осуществить такие работы будет проблематично, ведь потребуется специальное оборудование. Кроме того, нагревать раствор до 90 °C и выше недопустимо.

Факторы, влияющие на прочность

Практически все работы с раствором проводятся на открытом воздухе как летом, так и зимой. Погодные условия и температура воздуха оказывает непосредственное влияние на время застывания бетона. Таким образом, на набор прочности влияют следующие факторы:

  • температура;
  • влажность;
  • класс материала;
  • время.

Чем ниже температура на улице, тем медленнее и дольше будет происходить процесс затвердения. Зимой, в естественных условиях, эта процедура полностью останавливается, так как вода не испаряется, а замерзает. При повышении температуры застывание раствора опять продолжится. Чтобы это лучше понять, стоит обратиться к графику твердения бетона В25 или В30.

График представляет собой кривые линии, показывающие, как долго и при какой температуре достигается определенная прочность бетона. Если летом твердение бетона протекает естественным образом, то зимой необходимо принимать меры для его застывания. Для этого в бетонную смесь добавляют специальные противоморозные вещества, которые способствуют сохранению свойств приготовленного раствора.

При этом они не дают воде быстро замерзать и позволяют качественно провести заливку бетонной смеси. При более низких температурах сразу после заливки раствора обеспечивают его прогрев. Обычно для этого используют электрический ток или тепловые обогреватели. В первом случае с помощью проводов по контурам производят подключение непосредственно арматуры в опалубке или через электроды, погруженные в раствор.

Причем контуры не должны касаться друг друга, иначе будет короткое замыкание. Все подключение ведется через специальный масляный трансформатор для прогрева бетона. Во втором случае место бетонирования накрывают шатром и подключают несколько воздушных обогревателей. Большую роль играет повышенная влажность воздуха. Если ее показатели достигают 70—90%, то прочность раствора значительно увеличивается.

Зависимость уровня набора прочности от показателей температуры материала

Набор прочности бетона в зависимости от температуры материала будет происходить по-разному. В качестве примера можно рассмотреть марки бетона в пределах от М-200 до М-300, которые были затворены на портландцементе с маркировкой в пределах от М-400 до М-500. За сутки материал достигнет трехпроцентной прочности на сжатие, если его температура будет равна -3 °C. При условиях, что смесь будет иметь температуру в +30 °C, прочность за сутки составит 35%.

За трое суток прочность достигнет 8%, если температура материала будет равна -3 °C. 60% прочности удастся добиться при +30 °C температуры за этот же период времени. Если температура материала будет равна +5 °C в течение 28 дней, то прочность материала составит 77%. Стопроцентной прочности удастся добиться за 14 дней, если температура материала будет равна +30 °C.

Методы ускорения застывания бетона

Очень часто в процессе строительства необходимо ускорить процесс набора прочности бетона. Так, при заливке монолитных конструкций и ограничении сроков строительных работ применяют смеси на основе сернокислых, углекислых и аммонийных солей, хлоридов и нитратов кальция.

Применение этих добавок позволяет сократить длительность застывания бетона в 2 раза. Стоит заметить, что такие работы проводят в летний период и антиморозные добавки здесь не подойдут. В сильно жаркую и сухую погоду проводят увлажнение залитого раствора, так как очень быстро испаряется вода и происходит нарушение графика набора прочности материала.

Для этого верхнюю часть раствора накрывают материалом или посыпают опилками и периодически смачивают их по мере испарения воды. На асфальтобетонных заводах для ускорения застывания раствора применяют способ пропаривания. Процедуру эту проводят на открытом воздухе или в специальных закрытых камерах, где за 6—16 часов изделия из бетона набирают 60—70% прочности.

Как происходит набор прочности бетона

Схватывание состава может произойти в первые дни с того момента, как была изготовлена консистенция из цемента и воды. Время ее схватывания находится в прямой зависимости от температуры воздуха. Если она составляет 20°С, то может понадобиться около одного часа. Поскольку процесс застывания бетона не мгновенный, а достаточно долговременный, то для набора прочности материала может потребоваться несколько месяцев.

Зачастую схватывание цемента происходит приблизительно спустя около двух часов с того момента, как был затворен цементный раствор, а окончательный процесс может начаться приблизительно спустя три часа. Поэтому на данной стадии может помочь ускоритель схватывания бетона.

Изображение 1. График набора прочности бетона.

Начало данной стадии может быть отодвинуто в результате снижения температурного уровня, а ее продолжительность существенно возрастает. Если уровень температуры воздуха составляет 0°С, то начало этапа схватывания может произойти спустя от 6 до 10 часов после того, как произошло затворение смеси. При этом данный процесс способен растянуться на 15-20 часов. Если температуры завышены, то период схватывания бетона может быть сокращен, что составит около 10-20 мин.

Схватывание бетона предполагает то, что данный состав должен оставаться подвижным весь период, что позволяет оказывать влияние на смесь. Механизм тиксотропии, связанный с уменьшением вязкости субстанции в условиях механического воздействия на нее, то есть периодического смешивания бетона, который схватился не полностью, твердение и процесс высыхания бетона не начинаются. Данное свойство учитывают в процессе доставки раствора на бетоносмесителе, поскольку состав при этом должен перемешиваться в миксере, что позволяет сохранять все его важные свойства.

Вращение миксера машины препятствует высыханию цементного раствора, не позволяя твердеть смеси достаточно долго. Возможно и развитие необратимых последствий, которые называют «свариванием» бетона, а это снижает его полезные свойства. Данный процесс особенно быстро может происходить летом.

Что представляет собой процесс твердения бетона

Ниже перечислены особенности, характерные для бетона:

Относительная прочность бетона в разные сроки твердения при различных температурах.

  1. Чем ниже уровень температуры внешней среды, тем медленней твердеет состав и нарастает его прочность.
  2. Если температура не превышает нулевую отметку по Цельсию, то вода в составе начинает замерзать, а твердение смеси уже не происходит. Повышение уровня температуры влечет за собой возобновление твердения.
  3. Влажность среды позволяет всей строительной массе приобретать более высокую прочность, чем в процессе затвердевания бетона вне помещения.
  4. Процесс схватывания бетона может стать замедленным и практически непрерывным при отсутствии влаги, так как именно она необходима в первую очередь при гидратации цемента.
  5. Если температура повышается до 80-90°С, то происходит значительное увеличение скорости процесса нарастания прочности в условиях максимальной влажности.

Пар высокого давления позволяет пропаривать смесь автоклавным способом, что осуществляется только при создании соответствующих условий.

Набор прочности бетона — это непостоянная величина. Если твердение бетона происходит в нормальных условиях, то набор прочности начинается через одну-две недели, что составляет от 60 до 70% от того уровня прочности, который набирается за 28 дней. Далее он продолжается, но очень медленно. С момента, когда была произведена заливка раствора, затвердевание бетона является максимальным.

При правильном течении процесса гидратации должны соблюдаться определенные условия. Уровень влажности должен составлять от 90 до 100%, а температуры — от 18 до 20°С. При нарушении данных условий может произойти изменение времени застывания состава.

Переход воды при отрицательных температурах в твердое состояние вызывает в результате промерзания бетона давление кристаллов льда на массу частиц цемента, что может снижать качество состава.

Таблица соответствия марок и классов бетона.

Смесь начинает затвердевать и при низком уровне влажности. Это вызвано прекращением поступления влаги, что требуется для гидратации цемента.

Если для конструкции характерны идеальные условия, то гидратация возобновляется. Когда подходит к концу уже вторая неделя, то смесь уже имеет прочность, составляющую 80% от основной первоначальной прочности. После этого ее набор замедляется.

На практике по истечении 28 дней завершение набора прочности не происходит, поскольку длительность данного процесса может составлять несколько лет. Когда смесь достигает трехлетнего возраста, то его прочность соответствует 200-250% от величины, характерной для возраста бетона, равного 28 суткам.

Никто не может дать однозначного ответа на вопрос о длительности процессов твердения смеси. Все зависит от той нагрузки, которая запланирована для той или иной конструкции.

Как осуществляют испытания

Например, если планируется строительство забора из металлического сайдинга либо досок, то для его возведения будет достаточно устройства бетонного ленточного фундамента. Если требуется начать строительство дома на бетонном фундаменте, то без помощи специалиста высокой квалификации здесь не обойтись. Процесс набора прочности в зависимости от температуры показан на рисунке (ИЗОБРАЖЕНИЕ 1).

Изображение 2. Таблица набора прочности бетона.

Марочная прочность, которая набрана за 28 суток, на рисунке взята за 100%. Оценка класса бетона производится спустя 28 суток. Осуществление процесса испытаний возможно с использованием образцов, имеющих стандартную кубическую форму. Сторона куба при этом может составлять 15 см. Температура, позволяющая выдержать образец, должна достигать 20°С, а относительная влажность колебаться в пределах 95%. Хранить смесь в виде испытуемых образцов можно в камере нормального хранения в нормальных условиях.

Если уровень температуры твердения отклоняется от нормального в наибольшую сторону, то созревание бетона будет осуществляться в условиях повышенной температуры. Если происходит ее отклонение к наименьшей стороне, то твердение бетона может предполагать сниженную температуру.

В таблице (ИЗОБРАЖЕНИЕ 2) отражена информация, связанная с набором прочности бетонного состава, имеющего марку от М200 до М300, изготавливаемого на основе портландцемента, маркой М-400 или М-500, за первые прошедшие 28 суток, что определяется среднесуточной температурой.

Контроль за процессом

Набор прочности бетона в зависимости от температуры был освещен выше. Однако важно следить за процессом в течение первой недели. Мероприятия, направленные на обеспечение условий для выдержки, выражены в:

  • электрообогреве;
  • увлажнении;
  • укрывании влагозащитными и теплоизолирующими материалами;
  • обогреве тепловыми пушками.

Нужно будет уделить внимание смачиванию поверхности. Через неделю после выработки состава конструкция может быть нагружена, это верно, если температура воздуха будет равна 25-30 °C.

Как оценить прочность бетона на месте

Бетон должен набрать достаточную прочность, чтобы выдерживать свой вес и строительные нагрузки, прежде чем снимать опалубку, перекладывать шоры или задвигать. Инженеры часто указывают минимальную прочность бетона на месте, прежде чем подрядчики смогут выполнить последующее натяжение, засыпать стены, открыть тротуары для движения или прекратить защиту в холодную погоду. По этим причинам подрядчики должны знать, как правильно оценить прочность бетона на месте для недавно уложенного бетона, особенно в холодную погоду.В противном случае безопасность рабочих и качество конструкции могут быть поставлены под угрозу.

Испытательные цилиндры для испытаний в полевых условиях и коэффициенты зрелости часто используются для оценки прочности бетона на месте. Однако испытание цилиндров, отвержденных в полевых условиях, является стандартной процедурой, установленной строительными нормами. Другие методы — включая факторы зрелости и монолитные цилиндры для плит, сопротивление проникновению и прочность на вырыв — требуют одобрения архитектора / инженера и могут потребовать одобрения строительного чиновника.

Температура и время

Прирост прочности бетона зависит от комбинации температуры и времени выдержки. Скорость гидратации или химической реакции между цементом и водой зависит от температуры бетона. По мере повышения температуры бетона скорость гидратации и, как следствие, увеличение прочности увеличивается. И наоборот, скорость набора прочности снижается с понижением температуры бетона. По этой причине замедленная прочность бетона является обычным явлением в холодную погоду, если подрядчики не соблюдают меры предосторожности.Конечно, прочность бетона со временем увеличивается, если есть адекватные условия отверждения, способствующие гидратации.

Полевые испытательные цилиндры

Стандартное и полевое отверждение — это разные процедуры, определенные ASTM C31 для отверждения бетонных испытательных цилиндров. Испытательные цилиндры стандартного отверждения, иногда называемые цилиндрами лабораторного отверждения, представляют собой идеальную или номинальную прочность бетона. Диапазон температур для стандартного отверждения составляет от 60 ° F до 80 ° F в течение периода до 48 часов (начальное отверждение) и 73.5 ± 3,5 ° F для баланса 28-дневного периода отверждения (окончательное отверждение) для бетонов с указанной прочностью до 6000 фунтов на квадратный дюйм. Бетон с указанной прочностью 6000 фунтов на квадратный дюйм или выше должен соответствовать более жесткому диапазону температур от 68 ° F до 78 ° F для начального отверждения. Для стандартного отверждения температура и время стандартизированы для обеспечения однородных условий отверждения. Вот почему значения прочности, полученные из испытательных цилиндров стандартного отверждения, используются для определения прочности бетона.

Полевое отверждение отличается от стандартного.Он заключается в хранении испытательных цилиндров как можно ближе к бетону на месте и защите цилиндров от элементов таким же образом, как и бетон на месте. Условия отверждения испытательных цилиндров должны быть такими же, как и условия отверждения монолитного бетона. Подвергая испытательные цилиндры той же зависимости температуры от времени, что и бетон на месте, предполагается, что прочность испытательных цилиндров представляет собой прочность бетона на месте.

Испытательные цилиндры, отверждаемые в полевых условиях, обычно недооценивают истинную прочность бетона на месте из-за тепловой массы испытательного цилиндра (4 дюйма.x 8 дюймов или 6 дюймов x 12 дюймов) по сравнению со значительно большей тепловой массой представленного бетонного элемента. Обычно температуры отверждения для испытательных цилиндров ниже, чем фактические температуры бетона на месте, даже когда испытательные цилиндры заправлены под отверждаемое одеяло и хранятся рядом с представленным бетоном.

Значения прочности, полученные на испытательных цилиндрах, подвергнутых полевому отверждению, обычно консервативны. Тем не менее, отвержденные в полевых условиях цилиндры могут сильно завышать прочность бетона на месте, если отвержденные в полевых условиях цилиндры хранятся и отверждаются в рабочем прицепе.

За некоторыми исключениями, прочность цилиндров стандартного отверждения выше, чем прочность цилиндров, отвержденных в полевых условиях, поскольку стандартные температуры отверждения создают более высокие скорости гидратации и увеличения прочности, чем при типичных температурах отверждения в полевых условиях. По этой причине всегда используйте цилиндры стандартной прочности для определения прочности бетона. Что еще более важно, используйте только прочность цилиндров, отверждаемых в полевых условиях, для принятия конструктивных решений, таких как определение того, когда следует снимать опалубку и опоры, начинать последующее натяжение или определять, когда вводить конструкцию в эксплуатацию.Никогда не используйте испытательные цилиндры стандартного отверждения вместо испытательных цилиндров, отвержденных в полевых условиях. Неспособность правильно оценить прочность бетона на месте может поставить под угрозу безопасность рабочих и привести к повреждению конструкции.

Метод погашения

Метод зрелости (ASTM C1074) является более точным, надежным и экономичным для оценки прочности бетона на месте, чем испытательные цилиндры, отверждаемые в полевых условиях. Он основан на концепции, согласно которой температура и время отверждения бетона напрямую связаны с прочностью бетона.В частности, этот метод использует заранее установленное соотношение температура-время-прочность для данной бетонной смеси для оценки прочности бетона на месте.

Шаги по оценке прочности бетона на месте с использованием метода зрелости включают:

1. Подготовьте не менее 15 цилиндров для лабораторных испытаний и вставьте датчики температуры по крайней мере в два из цилиндров для данной бетонной смеси, отвердите при комнатной температуре и вычислите коэффициенты зрелости M (t) для различного прошедшего времени, соответствующего испытаниям на прочность с использованием следующее уравнение:

M (t) = СУММ (Ta минус To) Δt

где:

M (t) = коэффициент зрелости в возрасте (t), градусы – часы, ° F – ч

Δt = временной интервал, час

Ta = средняя температура бетона за интервал времени (Δt), ° F

To = температура, ниже которой не происходит увеличения прочности, ° F (от 14 ° F до 32 ° F)

Затем создайте гладкую кривую зависимости прочности от зрелости, построив рассчитанные коэффициенты зрелости M (t) в зависимости от соответствующей прочности бетона.

2. Измерьте зависимость температуры и времени бетона на месте путем встраивания датчиков температуры в критические места в зависимости от степени воздействия бетона и условий нагрузки.

3. Считайте данные температура-время и рассчитайте коэффициент зрелости для прошедшего времени бетона на месте, используя уравнение для коэффициента зрелости M (t). Современное оборудование для погашения автоматически рассчитывает и записывает коэффициенты погашения.

4. Оцените прочность бетона на месте, введя предварительно установленную кривую зависимости прочности от зрелости с вычисленным M (t) для бетона на месте и считайте расчетную прочность, как показано на Рисунке 1.Опять же, этот шаг обычно выполняется автоматически с помощью современного современного оборудования и программного обеспечения.

Пример

Из-за приближения холодного фронта подрядчик установил датчики температуры в стене, помещенные в 9:00 1 сентября. Поставщик бетона предоставил кривую зависимости зрелости от прочности для используемого бетона, как показано на Рисунке 1. Технические характеристики для Проект требовал минимальной прочности бетона 3000 фунтов на квадратный дюйм перед укладкой и уплотнением обратной засыпки у стены.

Как показано в Таблице 1, прошедшее время и температура бетона на месте были записаны в столбцах 2 и 3 для дат, указанных в столбце 1. Используя столбец 3, средние температуры бетона на месте были вычислены и записаны в столбец 4. Затем, подрядчик вычел 23 ° F, или температуру, при которой рост прочности практически прекращается, из средних температур, показанных в столбце 4, и ввел скорректированные температуры в столбец 5. Истекшее время в часах из столбца 2 было вычислено и введено в столбец 6.Затем подрядчик умножил температуры в столбце 5 на истекшее время в столбце 6 и ввел значения (° F-h) в столбец 7. Для столбца 8 были вычислены совокупные коэффициенты зрелости и введены для различных прошедших периодов времени.

Наконец, подрядчик ввел предварительно установленную кривую зависимости прочности от зрелости (рис. 1), предоставленную поставщиком бетона с учетом совокупных коэффициентов зрелости на месте из столбца 8, и прочитал соответствующие значения прочности бетона на месте.Расчетная прочность бетона на месте была введена в столбец 9 (например, для коэффициента зрелости 5070 ° F-ч соответствующая прочность бетона составила 3100 фунтов на квадратный дюйм из Рисунка 1).

Поскольку спецификации требовали прочности бетона не менее 3000 фунтов на квадратный дюйм для обеспечения достаточной прочности стены для установки засыпки, подрядчик должен подождать, пока бетон достигнет коэффициента зрелости не менее 5000 ° F-ч. Чтобы сократить период отверждения, подрядчик может использовать горячую воду для замеса, добавить химически ускоряющую добавку к бетону или добавить дополнительные теплоизоляционные покрытия, чтобы можно было генерировать и поддерживать больше тепла.

Ограничения

Ошибочные оценки прочности могут произойти, если бетон на месте значительно отличается от бетона, используемого для построения предварительно установленной кривой зависимости температуры от времени и прочности. Изменения в материалах, содержании воды и воздуха, а также в точности дозирования могут привести к ошибкам при оценке прочности. ASTM C1074 рекомендует проводить дополнительные испытания для периодической проверки кривой зависимости температуры от времени и прочности, особенно когда опасные для жизни строительные работы основаны на расчетной прочности бетона на месте.

Ссылки
ACI306R-10 Руководство по бетонированию в холодную погоду, Американский институт бетона, www.concrete.org, Mindness, S., Young, J.F, and Darwin, D., Concrete, 2nd Edition, Prentice Hall, 2003.

Ким Башам, PhD, P.E. FACI является президентом компании KB Engineering LLC, которая предоставляет инженерные и научные услуги бетонной промышленности. Бэшем также проводит семинары и мастер-классы, посвященные всем аспектам бетонных технологий, строительства и устранения неисправностей.С ним можно связаться по электронной почте [email protected]

Вот несколько альтернатив испытательным цилиндрам, отверждаемым в полевых условиях, для оценки прочности бетона на месте.

ASTM C31 / C31M-12 Стандартная практика изготовления и отверждения бетонных образцов для испытаний в полевых условиях — Описано в этой статье.

ASTM C873 / C873M-10a Стандартный метод испытаний прочности на сжатие бетонных цилиндров, отлитых на месте в цилиндрических формах. — Включает в себя заливку на месте испытательных цилиндров в плиты, только с глубиной от 5 до 12 дюймов.

ASTM C803 / C803M-03 (2010) Стандартный метод испытаний на сопротивление проникновению затвердевшего бетона — Включает в себя выстреливание штифтов в бетон с помощью инструмента с механическим приводом и проникновение измерительного штифта.

ASTM C900-06 Стандартный метод испытания прочности на вырыв затвердевшего бетона — Перед укладкой бетона требуется установка болтов в опалубку.

ASTM C1074-11 Стандартная практика для оценки прочности бетона по методу зрелости — Описано в этой статье.

Характеристическая кривая

и ее использование для определения прочности бетона на сжатие с помощью испытания отбойным молотком

2.1. Модели общей зависимости

В этом разделе обсуждаются некоторые модели зависимости, обычно используемые в современном гражданском строительстве для оценки прочности на сжатие на основе испытаний ударным молотком. В дальнейшем они будут сравниваться с моделями, созданными с использованием экспериментальных данных.

Стандарт [21] определяет две модели зависимости между результатами испытаний, полученными с помощью Original Schmidt N, и прочности на сжатие.Это две строки, для которых применяются два разных диапазона.

Линия A:

где a = 25-40 [-] — значение отскока, а

Линия B:

для диапазона чисел отскока a = 41−54 [-].

В документе [29] представлены модели зависимости для SilverSchmidt. Связь результатов испытаний, полученных с помощью SilverSchmidt N, обсуждается двояко: Во-первых, это медианная зависимость с 50% надежностью:

для Q = 20−62 [-]. Эта кривая была построена на основе результатов испытаний, полученных институтом BAM (Федеральный институт исследований и испытаний материалов в Берлине, Германия) с тремя различными видами бетона, которые различались соотношением воды и цемента и типом цемента, охватывая диапазон прочности. fc = 10−100 Н / мм2 [29].

На основе результатов, полученных институтом BAM, Исследовательским институтом строительных наук провинции Шэньси, Китай, и университетом Хунань, Китай, в документе [29] определена кривая с 90% надежностью.

для диапазона Q = 22−75 [-]. Кривая была построена на основе рекомендаций EN 13791 [30], ASTM C805 [31] и ACI 228.1 [32]. Они заявляют, что модель зависимости должна быть создана так, чтобы 90% экспериментальных данных лежали выше кривой.

В [29] также описана модель результатов, полученных SilverSchmidt L для диапазона Q = 20−62 [-], как

Измерения с помощью SilverSchmidt L также можно проводить с помощью грибовидной насадки, которая должна обеспечивать измерения молодого бетона с низкой прочностью на сжатие.Отношение

определяется [27] для диапазона Q = 13–44 [-] и fc = 5–30 Н / мм2.

2.2. Характеристическая кривая

Построение общей взаимосвязи между числом отскока и прочностью на сжатие может быть сложной задачей. Цель этой части статьи — показать новый подход к оценке результатов испытаний неразрушающего контроля путем построения так называемой характеристической кривой, обеспечивающей надежность 95%.

Было опубликовано несколько статей, в которых говорилось, что формулировка прочности как единственного параметра может ввести в заблуждение [11].Однопараметрическая формула означает, что для определения прочности на сжатие необходимо знать только число отскока. Несколько публикаций [11,13] предупреждают, что модель взаимосвязи также должна включать, например, тип цемента, заполнителя или соотношение воды и металла. Эти и другие параметры неоспоримо влияют на прочность бетона и, следовательно, на число отскока, измеряемое молотком Шмидта.

Актуальный метод поиска оптимальной модели взаимоотношений также требует внимания.Наиболее распространенный метод, известный как регрессионный анализ или метод наименьших квадратов, включает несколько предположений, некоторые из которых могут быть нарушены во время оценки данных. Определение оптимального соотношения между испытанием на отскок и прочностью на сжатие часто нарушает предположение об гомоскедастичности, то есть об однородности дисперсии [11]. Нарушение однородности дисперсии означает, что изменения числа отскока (ось x ) также изменяют изменение прочности на сжатие (ось y ).Другими словами, чем выше измеренное число отскока, тем выше разброс прочности на сжатие. Если игнорировать нарушение гомоскедастичности, полученная модель взаимосвязи может недооценивать значение прочности на сжатие, особенно в более прочном бетоне.

Однако экспериментальные данные, представленные в этой статье, показывают, что при определенных обстоятельствах вышеупомянутые проблемы могут быть законно отклонены. Это случаи, когда цель состоит не в том, чтобы найти общую модель для каждого бетона, а в том, чтобы найти конкретную модель только для одного.Более того, такая модель предназначена не для измерения прочности на сжатие по всему спектру, а для оценки числа отскока при зачистке, которое должно соответствовать прочности на сжатие при зачистке (см. Ниже). Большинство ранее опубликованных моделей взаимосвязи между числом отскока и прочностью на сжатие предназначены для оценки среднего значения прочности на сжатие. Таким образом, модель представляет собой срединную кривую, построенную по экспериментальным данным. Теоретически модель, разработанная таким образом, надежна на 50%: измеренное значение прочности на сжатие с вероятностью на 50% будет выше или ниже.

Однако в практике гражданского строительства в большинстве случаев используется не 50% надежности, а 95%. Такое значение свойства материала называется характеристическим значением. Что касается прочности на сжатие, существует термин «характеристическая прочность» [30]. По сути, это всегда 5% квантиль, что означает, что 95% результатов теста должны быть выше этого значения. Следовательно, это своего рода односторонняя интервальная оценка значения параметра. Даже при оценке прочности бетона на основе результатов неразрушающего контроля часто бывает полезно иметь такую ​​одностороннюю оценку в виде кривой.Точки на этой кривой, которую можно назвать характеристической кривой, будут определять 95% односторонних интервальных оценок прочности на сжатие; т.е. характеристическая прочность. В этом разделе представлен один из возможных способов построения такой кривой с использованием экспериментальных данных.

Это делается с использованием вышеупомянутого метода наименьших квадратов в его простейшей форме модели линейной регрессии [33]:

где y — условная зависимая переменная (прочность на сжатие), x — независимая переменная (число отскока), а b1 и b2 — определяемые коэффициенты регрессии.Как будет показано ниже, эта простая модель подходит для всех рассмотренных здесь экспериментальных данных. Для лучшего понимания того, как строится характеристическая кривая, мы продемонстрируем принцип метода наименьших квадратов.

Экспериментальные данные представляют собой пары (xi, yi), где xi — значения числа отскока, а yi — соответствующие значения прочности на сжатие. Далее, i = 1,…, n, где n — количество измерений, то есть пар значений. Важную роль в методе наименьших квадратов играет матрица

где ∑ означает ∑i = 1n, а его определитель, который может быть выражен как

detH = n∑xi2− (∑xi) 2.

(9)

Затем медианные значения коэффициентов регрессии могут быть выражены с помощью следующих формул:

b2 = n∑xiyi − ∑xi∑yidetH,

(10)

где y¯ и x¯ — средние значения измеряемых свойств [34].

На данный момент модель имеет кривую, проходящую через экспериментальные данные. Обычно рекомендуется дополнять эту кривую так называемыми доверительными полосами. Это означает доверительный интервал для средней кривой, которая обычно определяется оценками 95% -ного интервала b1 и b2, и диапазон прогнозирования, который определяет 95% -ный интервал оценки прочности на сжатие для данного числа отскока.Для построения таких полос необходимо выразить минимальное значение суммы квадратичных ошибок [33,34]

Smin * = ∑i = 1n (yi − b1 − b2xi) 2

(12)

и точечная оценка дисперсии

Тогда для любого фиксированного x необходимо обозначить значение h *:

h * = 1n + n (x − x¯) 2detH.

(14)

Доверительный интервал для медианного значения затем определяется по формуле

(b1 + b2x) −t (1 − α / 2) sh *; (b1 + b2x) + t (1 − α / 2) sh *,

(15)

где t (1 − α / 2) представляет собой (1 − α / 2) квантиль t -распределения Стьюдента с n − 2 степенями свободы [33,34].Затем доверительный интервал для отдельных значений (диапазон прогноза) определяется по следующей формуле

(b1 + b2x) −t (1 − α / 2) s1 + h *; (b1 + b2x) + t (1 − α / 2) s1 + h *.

(16)

Обе полосы регрессии показаны на рисунках 5–11. Полезно расширить этот традиционный метод регрессионного анализа с помощью тестирования коэффициентов регрессии и оценки общей пригодности модели с помощью коэффициента множественной корреляции, который в нашем case равен коэффициенту корреляции r .Способность модели чаще всего обозначается коэффициентом детерминации r2. Число r2 × 100% (условно) означает процент yi, что объясняется регрессионной моделью.

Важно помнить, что доверительные интервалы строятся как двусторонние интервальные оценки y для каждого фиксированного x. Этот метод обозначения работает для большинства приложений регрессионного анализа. Однако, поскольку гражданское строительство обычно работает с характеристическим значением (квантиль 5%), этот метод не совсем идеален.

Строим характеристическую кривую, используя соотношение для определения диапазона прогнозирования. Ширина диапазона определяется дисперсией s2, коэффициентами регрессии b1 и b2, значением h * для каждого фиксированного x и распределением Стьюдента t . Этот квантиль определяет, среди прочего, пригодность доверительных диапазонов, то есть вероятность, с которой можно было бы ожидать, что истинное значение y действительно находится внутри этого диапазона. Подгонка квантиля t (1 − α / 2) к квантилю t (1 − α) с той же степенью свободы n − 2 при α = 0.05 позволяет получить желаемую одностороннюю интервальную оценку. Тогда характеристическую кривую y0,05 можно записать как

y0.05 = (b1 + b2x) −t (1 − α) s1 + h *.

(17)

Эта кривая по существу определяет значение прочности на сжатие для каждого фиксированного x , то есть для каждого фиксированного результата испытания на отскок. Следовательно, это полуплоскость

В следующих разделах показано использование этой характеристической кривой для определения характеристической твердости при снятии изоляции с реальными данными.

Изменение прочности бетона на сжатие во времени

🕑 Время чтения: 1 минута

Возраст бетонных конструкций во многом зависит от их прочности и долговечности. Понимание зависимости прочности бетона от времени помогает узнать эффект нагрузки в более позднем возрасте.
В этом разделе объясняется различное влияние на прочность бетона с возрастом.

Изменение прочности бетона во времени

Согласно исследованиям и исследованиям, прочность бетона на сжатие будет увеличиваться с возрастом.Большинство исследований проводилось для изучения прочности бетона на 28-е сутки. Но на самом деле сила на 28-й день меньше по сравнению с долгосрочной силой, которую он может набрать с возрастом.
Изменение прочности бетона с возрастом можно изучать разными методами. На рисунке 1 ниже показано изменение прочности бетона в сухом и влажном состоянии. Этот график основан на исследовании, проведенном Байкофом и Сиглофом (1976).
Они обнаружили, что в сухих условиях через 1 год прочность бетона не увеличивается, как показано на рисунке 1.С другой стороны, прочность образцов, хранящихся во влажной среде (при 15 ° C), значительно увеличивается.

Рис.1: Изменение прочности бетона во времени

Рис. 2: Изменение прочности бетона на сжатие со временем (Washa and Wendt (1989))

Скорость роста силы со временем

Процесс постоянного увлажнения повысит прочность бетона. Если условия окружающей среды, которым подвергается бетон, способствуют гидратации, прочность с возрастом постоянно увеличивается.Но эта скорость гидратации высока на ранних стадиях и задерживается позже.
Таким образом, прочность на сжатие, полученная бетоном, измеряется на 28-й день, после чего показатель прочности снижается. Прочность на сжатие, полученная в более позднем возрасте, проверяется неразрушающими испытаниями.
Подробнее: Почему мы проверяем прочность бетона на сжатие через 28 дней?
В таблице 1 ниже показан темп набора силы с первого по 28 день.
Таблица 1: Прочность бетона с возрастом

Возраст Прирост силы (%)
1 день 16%
3 дня 40%
7 дней 65%
14 дней 90%
28 дней 99%

Правильные условия отверждения помогут предотвратить утечку влаги, которая облегчит реакции набора прочности.На рисунке 3 ниже показано изменение прочности на сжатие с возрастом для различных условий отверждения.

Рис.3. Прочность на сжатие в зависимости от возраста для различных сред отверждения (Мамлук и Заневски)

Факторы, влияющие на длительную прочность бетона на сжатие

Достижение прочности бетона на сжатие в долгосрочной перспективе отличается от набора прочности в раннем возрасте. На долговременную прочность бетона на сжатие влияют следующие факторы:

1.Соотношение вода-цемент

Адекватное водоцементное соотношение необходимо для прохождения реакций гидратации в более позднем возрасте. Реакции гидратации улучшают прочность бетона на сжатие.
Недостаточное содержание воды приведет к образованию огромного количества пор до 28 дней, что со временем увеличит вероятность сползания и усадки. Это отрицательно скажется на прочности бетона на сжатие.
Также читайте: Технологичность бетона — типы и влияние на прочность бетона

2.Условия отверждения

Правильные условия отверждения — это своего рода подготовка бетона перед его эксплуатацией. Степень отверждения бетона определяется в зависимости от предполагаемых условий воздействия на конструкции.
Правильно затвердевший и качественный бетон не подвержен старению в экстремальных условиях. Следовательно, эффективное отверждение улучшает сжимаемость бетона.
Также читайте: Отверждение цементного бетона — время и продолжительность

3. Температура

Исследования показали, что высокая температура ускоряет реакцию гидратации, но получаемые продукты не будут однородными или хорошего качества.В результате могут остаться поры, влияющие на прочность бетона.

4. Условия окружающей среды

Бетонная конструкция с возрастом подвергается воздействию таких условий окружающей среды, как дождь, замерзание и таяние, химические воздействия и т. Д. Непроницаемый бетон может подвергаться проникновению влаги, частому замерзанию и оттаиванию, что приводит к образованию трещин в бетоне.
Химические воздействия могут вызвать коррозию арматуры, что снизит предел текучести арматуры. Все это может повлиять на прочность бетона.

Поведение при повышении прочности на сжатие и прогнозирование цементно-стабилизированного щебня при низкотемпературном отверждении

Для материалов на основе цемента температура отверждения определяет скорость прироста прочности и значение прочности на сжатие. В этой статье используется смесь щебня, стабилизированная 5% цемента. Три сценария отверждения с контролируемой температурой в помещении и один сценарий естественного отверждения на открытом воздухе разработаны и реализованы для изучения сценария развития прочности закона прочности на сжатие, и они включают стандартное температурное отверждение (20 ° C), постоянное низкотемпературное отверждение (10 ° C), дневное взаимодействие отверждение при температуре (от 6 ° C до 16 ° C) и одно отверждение при естественной температуре на открытом воздухе (при температуре воздуха от 4 ° C до 20 ° C).Наконец, на основе метода зрелости модель оценки зрелости и силы получается путем использования и анализа данных, собранных в ходе внутренних испытаний. Модель доказана с высокой точностью на основании подтвержденных результатов, полученных на основе данных наружных испытаний. Это исследование обеспечивает техническую поддержку строительства цементно-стабилизированного щебня в регионах с низкими температурами, что способствует процессу строительства и контролю качества.

1. Введение

Макадам, стабилизированный цементом, представляет собой низкодозированную смесь, стабилизированную цементным основанием, и его дозировка цемента составляет 5% или около того; он обычно используется в качестве основного слоя дорожного покрытия в Китае [1].Хорошо известно, зависит ли прочность на сжатие материалов на основе цемента в значительной степени от процесса отверждения, в котором особенно важны как температура, так и время отверждения [2, 3]. Для обычных лабораторных испытаний прочности на сжатие отверждение обычно проводят в условиях постоянной температуры 20 ° C во многих национальных спецификациях [4–6]. Но для проекта строительства дорожного покрытия фактическая температура отверждения на открытом воздухе зависит от погоды. Спецификация требует, чтобы при строительстве выдерживалась температура более 5 ° C [4].Однако в северных сезонных замороженных районах, таких как китайская провинция Хэйлунцзян, несмотря на то, что температура в апреле превышает 5 ° C, температура сильно меняется и очень нестабильна. Из-за большой разницы температур днем ​​и ночью и того факта, что обычно не достигает 20 ° C во время отверждения, прочность на сжатие иногда не может соответствовать требованиям, что приводит к ослаблению керна. Поскольку сила не может быть подтверждена, нельзя разумно организовать следующий процесс [7].Исходя из этого особого температурного режима, существует острая необходимость в изучении законов увеличения прочности на сжатие при таких различных условиях низкотемпературного отверждения. В связи с этим в данной статье разработаны несколько экспериментов в помещении и на открытом воздухе для проведения такого исследования.

Было предпринято множество исследований для изучения влияния температуры отверждения на материалы на основе цемента, такие как грунт, стабилизированный портландцементом, легкий цементированный грунт, песок, угольная зола и смеси извести [8–10].Что касается температуры отверждения, во многих исследованиях сообщалось о высокой температуре, и большинство результатов показали, что отверждение при высокой температуре может увеличить начальную прочность на сжатие [11, 12]. Прочность на сжатие и предел прочности на растяжение морских грунтов, стабилизированных цементом, которые использовались в качестве материалов для строительства дорог, были изучены при температурах отверждения от 40 ° C до 60 ° C в исследовательской работе Ванга [13]. Escalante-Garcia et al. [14] проверили прочность на сжатие гидратации при пяти температурах в диапазоне от 10 ° C до 60 ° C, и результаты показали, что высокая температура может улучшить начальную прочность на сжатие, но на самом деле она может снизить прочность в долгосрочной перспективе.Wang et al. [15] провели испытания цемента на основе сульфоалюмината кальция при различных температурах отверждения (т. Е. От 0 ° C до 80 ° C) с целью изучения влияния эволюции гидратации на прочность на сжатие. Результаты показали, что прочность на сжатие в раннем возрасте увеличивается с повышением температуры, но уменьшается в диапазоне температур от 40 ° C до 80 ° C, а прочность на сжатие в основном зависит от степени гидратации.

О низкотемпературном отверждении в литературе сообщалось о нескольких исследованиях.Прайс [16] показал, что прочность бетонной смеси при низкой температуре развивается значительно медленнее, чем при комнатной температуре. Husem et al. [17] проверили прочность на сжатие обычного и высококачественного бетона при стандартном отверждении (при 23 ± 2 ° C) и другом низкотемпературном отверждении (при 10, 5, 0 и –5 ° C, соответственно). Результаты показали, что прочность при 10 ° C и менее 10 ° C была ниже, чем при стандартном отверждении. Kim et al. [18] исследовали развитие прочности для историй отверждения при температуре 5 ° C, 20 ° C и 40 ° C, которые показали, что прочность бетона при низкой температуре была меньше, чем прочность при стандартной температуре изначально, но была почти такой же со временем.Marzouk et al. [19] провели испытания при пяти температурах в диапазоне от -10 ° C до 20 ° C в течение 3 месяцев и обнаружили, что существует пропорциональная зависимость между прочностью на сжатие и температурой.

Кроме того, с точки зрения прогнозирования прочности, многие литературные источники показали, что теория зрелости подходит и лучше для прогнозирования прочности, чем некоторые другие методы [20, 21]. В 1951 году Саул и др. [22] впервые предложили концепцию «зрелости», которая определялась как произведение времени отверждения и температуры.В знаменитой функции зрелости «Медсестра-Сол» было указано, что при одинаковой зрелости и сила будет примерно такой же. Хорошо известно, что модель зрелости Медсестра-Сол постоянно совершенствовалась и изменялась позже, и для прогнозирования силы были приняты различные математические модели. Например, в модели Читамбира эквивалентный возраст был предложен в качестве индекса, который сочетал в себе возраст и температуру отверждения [23]. Существует линейная зависимость между двойной логарифмической прочностью и логарифмической зрелостью при различных температурах отверждения.Jeong et al. [24] откалибровали соотношение относительной прочности и зрелости по фактору влажности.

Обзор существующей литературы показал, что, хотя было проведено много исследований по другим материалам на основе цемента, меньше исследований было предпринято для 5% стабилизированного цементом щебня. Многие исследования были посвящены влиянию температуры отверждения на прочность. Однако большинство из них были ориентированы на высокие температуры, и, кроме того, почти все отверждение (будь то при высокой или низкой температуре) проводилось при переменной постоянной контролируемой температуре в лабораторной камере.Важно отметить, что при таком отверждении не учитывались чередующиеся изменения температуры в течение реальных дней и ночей (как в строительном проекте), и не проводились испытания в естественных условиях на открытом воздухе. Таким образом, цель данного исследования состоит в том, чтобы сосредоточить внимание на законе увеличения прочности 5% цементно-стабилизированной щебеночной смеси при низкой температуре, которая соответствует фактической температуре строительного проекта. Теория зрелости будет использоваться для прогнозирования прочности на сжатие.Будет выбрана соответствующая функция, и соответствующие параметры будут откалиброваны и получены путем использования и анализа экспериментальных данных. Результаты исследований обеспечат техническую поддержку строительства цементно-стабилизированного щебня в регионах с низкими температурами, что благоприятно сказывается на качестве строительства и управлении процессом.

2. Описательный анализ температур в районе Харбина

Город Харбин, провинция Хэйлунцзян, Китай, расположен на северной широте 44 ° 04′∼ 46 ° 40 ′, в основном равнине, относящейся к континентальному муссонному климату северной умеренной зоны. и температура быстро меняется весной и осенью.Годовое количество осадков достигает 400–600 мм, коэффициент влажности находится в пределах 0,25–1,25, а средний максимум вечной мерзлоты составляет 120–240 см.

Распределение температуры от 15 th до 30 th апреля с 2012 по 2014 год в Харбине показано на Рисунке 1. Тенденция высокой и низкой температуры в период строительства в основном схожа. Большинство высоких температур распределяются в диапазоне от 15 ° C до 20 ° C, а большинство низких температур находятся в диапазоне от 5 ° C до 10 ° C.Средняя высокая температура составляет 16 ° C, а средняя низкая температура — 6 ° C.

На рисунке 2 показаны данные о суточной температуре с 15 -го до 30 -го апреля 2014 года в городе Харбин. Данные других лет следуют аналогичной схеме. Примерно с 2:00 до 4:00 температуры были самыми низкими, с 5:00 температура начала стабильно повышаться в течение 9 часов с высокой скоростью, в 12:00 — 14:00 температуры достигли максимума, а затем температуры начали непрерывно снижаться. в течение 15 часов по относительно низкой цене.

3. Планы тестирования в помещении и на открытом воздухе

В соответствии с законом изменения температуры были разработаны три варианта тестирования в помещении и один тест на открытом воздухе. Температуры трех испытаний в помещении были определены в соответствии с данными почти за 3 года в Харбине, как показано на Рисунке 3, а испытания на открытом воздухе начались 17 -го числа апреля 2015 года.

Образцы цилиндров диаметром 150 мм. Размер × 150 мм с 5% -ным содержанием щебня, стабилизированного цементом, были приготовлены в соответствии со схемой приготовления смеси из стабилизированного щебня.Ежедневно проводились испытания прочности на неограниченное сжатие при трех различных температурах отверждения.

Случай 1. (отверждение при стандартной температуре): стандартное отверждение в полном соответствии с требованиями спецификации операции, при которой температура составляла 20 ° C. Испытание на безусловное сжатие проводилось с 3 -го дня до 7 -го дня. Прочность на сжатие 7 th день (то есть стандартная прочность 7 th ) использовалась в качестве эталона.

Случай 2. (отверждение при постоянной низкой температуре): температура отверждения составляла 10 ° C, которая была определена в соответствии со средними высокими и средними низкими температурами, взвешенными по времени в течение почти трех лет. Прочность на сжатие была проверена, и испытания не прекращались до тех пор, пока прочность на сжатие не превысила стандартную прочность 7 th .

Случай 3. (отверждение при дневной температуре взаимодействия): температура была изменена в испытательной камере для имитации больших колебаний дневной и ночной температур.Как показано на рисунке 3, высокая температура поддерживалась на уровне 16 ° C с 7:00 до 15:00 в течение 8 часов, а низкая температура составляла 6 ° C с 16:00 до 6:00 в течение 14 часов. С 6:00 до 7:00 температура повышалась с 6 ° C до 16 ° C, а с 15:00 до 16:00 температура снижалась с 16 ° C до 6 ° C. Кроме того, прочность на сжатие будет продолжать проверяться после 7 th дня до тех пор, пока прочность не превысит стандартную прочность 7 th .

Случай 4. (отверждение при естественной температуре наружного воздуха): согласно данным прогноза погоды, испытание началось 17 апреля 2015 года.Образцы помещали в испытательную яму. Был смоделирован базовый слой дорожного покрытия и методы отверждения, а прочность на сжатие была проверена с 7 -го дня до тех пор, пока прочность не превысила стандартную прочность 7 -го . Конкретный рабочий процесс и метод измерения температуры обсуждаются ниже.
Сначала вырыли яму глубиной 15 см, а дно выровняли. Затем образцы были аккуратно помещены в яму, и промежуток был заполнен мелким заполнителем и уплотнен.Верх был покрыт белым геотекстилем для сохранения влаги, а вода разбрызгивалась на поверхность каждый день в полдень. Фотографии размещения образцов показаны на рисунке 4.
Три образца использовались для измерения температуры. На каждом образце четыре датчика температуры были встроены в верхнюю, среднюю внешнюю, нижнюю и центральную части тела, которые использовались для измерения температуры различных частей каждого образца. На рис. 5 схематически показано расположение датчиков температуры, среди которых центральный датчик был встроен в процесс производства образца, а три внешних датчика были позже закреплены на поверхности.Изображения, показывающие центральные датчики и средние внешние датчики, приведены на рисунке 6. Во время периода отверждения на открытом воздухе для измерения температуры использовался ручной термометр, и частота измерения составляла 1 показание / час.

4. Характеристики материала и методы испытаний
4.1. Характеристики цемента

В эксперименте использовался цемент Harbin TIANE 425 #. Технические показатели цемента приведены в таблице 1. Обратите внимание, что дозировка цемента составляет 5% от массы заполнителя.


Индекс Время начального схватывания Время окончательного схватывания Прочность в 3D (МПа)
Прочность на сжатие
1 ч 3 мин 2 ч 40 мин 21,3 4,8

4.2. Агрегат марки

. Используемые агрегаты были четырех размеров: 2 см – 3 см, 1 см – 2 см, 0,5 см – 1 см и 0 см – 0,5 см. Используемый гравий соответствовал требованиям «Технических условий для строительства дорожного покрытия (JTJ034-2000)». Марка композитного заполнителя показана в таблице 2.

9013 Испытание на уплотнение

Для подготовки к изготовлению образца максимальная плотность в сухом состоянии и оптимальное содержание воды в смеси были определены путем испытаний на уплотнение. В соответствии с процедурами, описанными в «Методике испытаний стабилизированных материалов для неорганического связующего для дорожного строительства (JTG E51-2009)», оптимальное содержание воды составляло 6.8%, а максимальная плотность в сухом состоянии составляла 2,144 г / см 3 .

4.4. Испытание на неограниченное сжатие

Образцы были изготовлены и хранились в камере для отверждения. В соответствии с требованиями температуры отверждения в трех случаях контролировались на уровне 20 ° C и 10 ° C и в диапазоне от 6 ° C до 16 ° C. Образцы были подвергнуты испытаниям на безусловное сжатие в соответствии с разработанным планом испытаний.

5. Результаты и обсуждение
5.1. Результаты испытаний в помещении

На рис. 7 показан закон увеличения прочности на сжатие при трехсторонних испытаниях в помещении.Что касается стандартной температуры отверждения, равной 20 ° C (Случай 1), прочность увеличивается с увеличением времени отверждения, и скорость прироста изначально высока, но постепенно снижается до 7 -го дня. Прочность составляет 3,5 МПа, что соответствует требованиям стандарта. В условиях постоянной низкой температуры 10 ° C (Случай 2) прочность на сжатие непрерывно увеличивается с увеличением времени отверждения, но скорость прироста меньше, чем при стандартных условиях отверждения. Прочность на сжатие — 2.2 МПа в день 7 -го , что составляет лишь 62,9% от стандартной прочности 7 -го . Прочность на сжатие не достигает стандартной прочности 7 th до 14 th дня. При дневной температуре взаимодействия от 6 ° C до 16 ° C (Случай 3) прочность на сжатие также увеличивается с увеличением времени отверждения, но скорость прироста меньше, чем при стандартном отверждении, а также немного меньше, чем что в условиях постоянного низкотемпературного отверждения.Прочность на сжатие составляет 2,1 МПа в день 7 th , что составляет только 60% от стандартной прочности 7 th при стандартных условиях отверждения. Прочность на сжатие не достигает стандартной прочности 7 th до 14 th дня.

5.2. Результаты испытаний на открытом воздухе
5.2.1. Закон переноса температуры образцов в естественной окружающей среде на открытом воздухе

На рисунке 8 показана кривая дневной температуры в каждом положении образцов 20 апреля 2015 г.Видно, что изменение температуры в образцах было аналогично изменению температуры воздуха, а диапазон колебаний в верхней части был больше, чем в средней и нижней частях. Разница между центральным и средним внешним видом была небольшой, что указывало на небольшой перенос температуры в горизонтальном направлении. Закон переноса температуры образцов в естественной среде на открытом воздухе представлен следующим образом: (1) С 6 часов утра температура начала повышаться, и разница температур между верхней, средней и нижней частями также постепенно увеличивалась.(2) В 11:00 — 14:00 разница температур между верхней и нижней частью достигла максимума 8 ° C, в то время как разница между верхней и средней температурой была около 6 ° C, а разница температур средней и нижней составляла около 2 ° C. С. Это ясно указывало на то, что температура демонстрировала нелинейную картину в направлении глубины. Другими словами, тепло, полученное поверхностью, было самым значительным; затем тепло заметно уменьшилось, когда оно перешло в середину, и почти не существовало до дна.(3) В 13 часов дня верхние температуры достигли максимума, а в 14 часов средняя и нижняя температуры достигли максимума днем. После этого температура всех частей постепенно снижалась, при этом температура верхней части падала с максимальной скоростью, а средняя и нижняя температуры медленно снижались. (4) С 20 часов вечера до почти 5 часов утра или около того температуры в каждой позиции были в основном то же самое, в котором разница температур между верхней, средней и нижней частями находится в пределах 2 ° C.

Данные «Температура × Время» использовались в качестве индекса для анализа статуса отверждения в каждой позиции образцов. Кумулятивная сумма «Температура × Время» для каждого положения образцов в естественной окружающей среде была рассчитана для 7 -го дня и показана в Таблице 3. «Температура × Время» для 7 -го дня стандартного отверждения была рассчитано как 3360 ° C · ч.


Размер экрана (мм) 26,5 19 9,5 4,75 2,36 .075

Композитный сорт 97,7 77,0 48,0 28,6 21,0 10,5 2,2

902 81

9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027


Дни отверждения на месте (г) Верхний Средний Нижний Центральный

1690
8 2360 1987 1641 1946
9 2660 2247 1853 2200
2462
11 3265 2779 2280 2719
12 3569 3045 2498

3045

2720 ​​ 3246

Как видно из Таблицы 3, когда отверждение продолжалось до 12 -го дня, значение «Температура × Время» в верхнем положении достигло 3569 ° C · ч, что превысило стандартное отверждение на 7 th день 3360 ° C · час.Однако она составляла всего 2498 ° C · ч в нижнем положении и 2979 ° C · ч в центральном положении. Основываясь на теории зрелости, можно считать, что прочность на сжатие в верхнем положении достигла стандартной прочности 7 th , тогда как в среднем и нижнем положениях не достигла стандартной прочности 7 th . Это также может быть хорошим объяснением того, почему на строительной площадке иногда может произойти сбой керна, когда только верхняя часть является твердой, а нижняя часть довольно рыхлая, как показано на Рисунке 9.

5.2.2. Закон увеличения прочности при отверждении при естественной температуре на открытом воздухе

На рисунке 10 показан закон прироста прочности при отверждении при естественной температуре на открытом воздухе. Прочность на сжатие увеличивается с увеличением количества дней выдержки. Прочность на 7-й день составляла 2,2 МПа, что составляло лишь 62,9% от стандартного отверждения, и достигала 7 th стандартной прочности, когда количество дней достигло 13.

6. Сравнение закона увеличения прочности и определение зрелости-прочности Модель
6.1. Сравнение закона увеличения прочности при четырех условиях отверждения

На рисунке 11 представлены сравнения кривых увеличения прочности на сжатие при различных условиях отверждения. Можно сделать следующие выводы: (1) Во всех четырех случаях прочность на сжатие увеличивалась с увеличением времени отверждения. Прирост скорости отверждения при низкой температуре был ниже, чем при отверждении при стандартной температуре отверждения. Коэффициенты усиления можно отсортировать в порядке убывания (от высокого к низкому): отверждение при стандартной температуре> отверждение при естественной температуре на открытом воздухе> отверждение при постоянной низкой температуре> отверждение при дневной интерактивной температуре, в котором разница между двумя последними была незначительной.(2) Кривые увеличения прочности для четырех случаев соответствовали логарифмической кривой с видом функции. После калибровки модели было обнаружено, что средний коэффициент усиления для стандартной температуры составлял a = 1,0152, для постоянной низкой температуры 10 ° C он составлял a = 1,4635, для дневной интерактивной температуры он составлял a. = 1,5 · 106, а для естественной температуры наружного воздуха средний коэффициент усиления составил a = 1,6 · 107. (3) Для достижения той же силы, равной 3.При 5 МПа количество дней, необходимых для каждого из этих четырех случаев, было показано следующим образом: 7 дней для стандартной температуры, 14 дней для постоянной низкой и дневной температуры взаимодействия и 13 дней для температуры наружного воздуха. (4) 7 th day стандартная прочность достигла 3,5 МПа, в то время как остальные три составляли 2,2 МПа, 2,1 МПа и 2,2 МПа, соответственно, что составляло только 62% или около того. (5) Среди трех случаев низкотемпературного отверждения Кривые постоянной низкой температуры и естественной наружной температуры были такими же до 11 -го дня, оба из которых также были очень близки к случаю дневной температуры взаимодействия, хотя дневное интерактивное усиление было самым медленным среди этих трех случаев.Теория зрелости будет использована для объяснения этого результата в следующем разделе.

6.2. Оценка и прогноз модели зрелости-прочности

Смесь щебня, стабилизированного цементом, состоит в основном из цемента, рассортированного щебня и воды. По составу аналогичен цементобетону. Единственная разница заключается в дозировке цемента. Теория зрелости широко используется для прогнозирования прочности цементного бетона. Таким образом, с точки зрения состава материала функция прогнозирования может быть установлена ​​на основе теории зрелости для прогнозирования прочности на сжатие 5% -ной цементно-стабилизированной смеси щебня.Поскольку цементный щебень можно рассматривать как цементный бетон с низкой дозой цемента, есть четыре функции, которые можно использовать на основе существующих исследований цементного бетона, включая степенную функцию, логарифмическую функцию, экспоненциальную функцию и гиперболическую функцию [25 ].

Зрелость трех экспериментов в помещении была рассчитана и показана в таблицах 4 и 5. Взаимосвязь между зрелостью и силой в трех случаях показана на рисунке 12. Кажется, что логарифмические функции являются лучшими прогностическими кривыми во всех трех случаях. и, следовательно, он использовался в качестве предпочтительной функции для цементно-стабилизированной щебеночной смеси.Кроме того, путем объединения данных по всем трем случаям и разработки единой прогнозной модели параметры a = 1,9358 и b = 12,183 были получены путем аппроксимации данных прочности на сжатие и зрелости, а коэффициент корреляции составил R 2 = 0,9907. Короче говоря, модель прогнозирования зрелости и прочности 5% цементно-стабилизированной щебеночной смеси была.


дней 3 дня 4 дня 5 дней 6 дней 7 дней

2400 2880 3360

9 0273 3042


9027 d3 9027 d276 9027 9 11 d 12 d 13 d 14 d

Случай 2 1680 1920 2160 2400 2640 2840
Корпус 3 1638 1872 2106 2340 2574 2808 3276

Для случаев естественного отверждения на открытом воздухе данные центрального положения использовались для расчета зрелости. Следует отметить, что один час использовался в качестве диапазона температур, затем накапливались в один день и снова накапливались по дням, чтобы получить стоимость погашения.Используя полученную функцию для прогнозирования прочности на сжатие при отверждении на открытом воздухе, результаты были показаны в таблице 6. Обратите внимание, что эти результаты были очень близки к испытанной прочности, а коэффициент корреляции достиг 99,865%, что ясно указывает на высокий точность модели. Согласно модели, прочность на сжатие при низкотемпературном отверждении может быть спрогнозирована с учетом зрелости, что дает справочную информацию для расчета прочности и определения графика строительного проекта для инженерных приложений.

Срок погашения (° C · ч)

.700


дней 7 дней 8 дней 9 дней 10 дней 11 дней 12 дней
1690 1946 2200 2462 2719 2979 3246
Испытанное значение (МПа) 2.2003 2,900 3,100 3,300 3,500
Прогнозируемое значение (МПа) 2,205 2,478 2,715 2,933 3,4
7. Заключение

В настоящем исследовании обсуждается закон увеличения прочности на сжатие 5% -ного цементного щебня при низкотемпературном отверждении, с особым акцентом на отверждение при различных температурах, которые аналогичны различным температурам воздуха в реальный мир.

В этой статье были проведены эксперименты при трех вариантах отверждения при температуре в помещении и одном естественном отверждении на открытом воздухе. Экспериментальные результаты показали, что прочность на сжатие увеличивалась с увеличением времени отверждения во всех четырех случаях и что скорость увеличения при низкой температуре была меньше, чем при стандартной температуре. Коэффициенты усиления можно отсортировать в порядке убывания: отверждение при стандартной температуре> отверждение при естественной температуре на открытом воздухе> отверждение при постоянной низкой температуре> отверждение при дневной интерактивной температуре.Стандартная прочность достигла 3,5 МПа за 7 день, в то время как остальные составляли только 62% или около того. Численные результаты также показали, что для достижения той же прочности 3,5 МПа количество дней, необходимых для каждого случая низкой температуры, составляло 14 дней как для постоянной низкой, так и дневной температуры взаимодействия и 13 дней для температуры наружного воздуха.

Согласно температурным данным и информации о прочности, собранной в ходе нескольких испытаний в помещении, была создана оценочная модель для прогнозирования прочности на основе теории зрелости.Доказано, что модель обладает способностью прогнозировать с высокой точностью на основе подтвержденных результатов, полученных на основе данных наружных испытаний.

По мере развития направления исследований в будущем характеристики, связанные с прочностью на сжатие в долгосрочной перспективе, также могут быть исследованы с большим количеством данных, собранных с течением времени.

Доступность данных

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

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают искреннюю благодарность Национальной программе ключевых исследований и разработок Китая (2017YFF0205600) за финансовую поддержку.

Метод зрелости: почему вы должны проверять свою кривую зрелости

Что такое
метод погашения и как измеряется срок погашения?

Метод зрелости — это стандартизированный ASTM метод неразрушающего контроля для
оценка прочности бетона, которая обеспечивает результаты в реальном времени. Обычно
цилиндры и балки необходимо отливать и ломать для контроля качества и
28-дневный прием.Это обычная практика
просто бросить и разбить дополнительные образцы, иногда называемые компаньонами
образцы, для оценки прочности монолитного бетона в раннем возрасте для целей
такие как раннее снятие формы, последующее натяжение возвышенных плит и ускоренное прохождение
Строительство и ремонт тротуаров. Однако прирост прочности этих цилиндров
может не отражать увеличение прочности монолитного бетона.

Для
Например, при укладке бетона в идеальных или жарких погодных условиях прочность
прирост, вероятно, будет происходить быстрее для монолитного бетона, чем для сопутствующего
цилиндры или балки просто из-за разницы в размерах и тепловыделении
во время гидратации.По той же причине в
холодная погода, возможно, бетон на месте набирает прочность медленнее, чем
сопутствующие цилиндры, особенно если сопутствующие цилиндры отверждаются при более высокой температуре
температуры. Зрелость ликвидирует разрыв
между тем, что проверяется в сопутствующих образцах, и предполагаемыми полевыми условиями.

Maturity использует сенсорную технологию для предоставления обновлений в реальном времени о температуре и возрасте на месте, что позволяет пользователям оценивать прочность на основе кривой зрелости, полученной путем разрушения цилиндров или балок.

Что
такое кривая зрелости и как она развивается?

Взаимосвязь между зрелостью и прочностью бетона может быть графически представлена ​​с помощью кривой зрелости. Для построения кривой зрелости цилиндров в соответствии с ASTM C1074 бетонные цилиндры отливают из пробной смеси. Датчик встроен в центры двух цилиндров. Все цилиндры отверждаются в одинаковых условиях, затем через 24 часа, 72 часа, 7 дней, 14 дней и 28 дней (если иное не указано инженером) как минимум два цилиндра ломаются.Прочность на сжатие усредняется и записывается. В то же время, когда цилиндры сломаны, зрелость рассчитывается с использованием данных температурной истории датчиков. Полученные данные затем наносятся на график со зрелостью по оси x и силой по оси y, и кривая соответствует данным. Полученная корреляционная кривая может быть использована в будущих полевых приложениях — пользователи могут просто сравнить измеренное значение зрелости бетона с кривой и оценить прочность.

Как
вы подтверждаете кривую зрелости?

Каждая конструкция бетонной смеси имеет свою уникальную кривую зрелости.Изменения в смеси, такие как изменение типа или содержания заполнителя, отношения воды к цементу, типа цемента или источника дополнительного вяжущего материала (SCM), могут влиять на соотношение между зрелостью и прочностью. Для успешного применения метода зрелости в полевых условиях поставленный бетон должен соответствовать бетону, используемому во время испытаний для построения кривой зрелости. Поскольку кривые зрелости уникальны, важно убедиться, что правильная кривая используется для оценки силы.ASTM C1074 включает несколько вариантов этого процесса проверки, включая литые на месте цилиндры, испытание на сопротивление проникновению и испытание на вырыв, но наиболее часто используемый вариант — это испытания на раннем этапе отлитых в полевых условиях цилиндров, оснащенных датчиками зрелости.

Чтобы проверить кривую зрелости, выполните следующие действия:

  1. При заливке бетона на строительной площадке отлейте три цилиндра из того же бетона, что и укладываемый. Поместите датчик температуры в один из цилиндров и убедитесь, что все три полимера затвердевают вместе в одинаковых условиях.
  2. Когда вы будете готовы к проверке, разбейте два цилиндра без датчиков и найдите их среднюю прочность на сжатие.
  3. Затем считайте индекс зрелости со встроенного датчика и используйте кривую зрелости, чтобы найти расчетную прочность.

Если
измеренная прочность на сжатие и расчетная прочность согласуются в пределах 10%, тогда
кривая зрелости подтверждена. Если
сильные стороны различаются более чем на 10%, значит, это свидетельствует о достаточном изменении смеси.
что должна быть сгенерирована новая кривая, чтобы лучше представить смесь.

Проверка кривой зрелости должна выполняться периодически и через определенные промежутки времени (еженедельно, ежемесячно, сезонно и т. Д.), В зависимости от различных спецификаций должности. Хотя валидация не требуется перед каждым использованием кривой зрелости, ее следует проводить регулярно, поскольку крайне важно правильно выполнять этот метод тестирования.

Почему
Важно ли проверять кривую зрелости?

Валидация является частью стандартизированного ASTM метода тестирования зрелости и периодически рекомендуется в качестве наилучшей практики для достижения максимально возможной точности.Поскольку каждая кривая специфична для бетонной смеси, для которой она была разработана, если какое-либо состояние смеси или ее составляющая значительно изменились, корреляция между зрелостью и прочностью также изменится, и оценки прочности на основе кривой зрелости могут не отражать истинное значение. прочность бетона. Это может привести к проблемам с ответственностью или структурным проблемам — если ошибочно предполагается, что бетон достиг достаточной прочности, хотя этого не произошло, он может разрушиться под нагрузкой, на которую он был рассчитан.

Валидация также может работать как контроль качества. Если измеренная прочность и расчетная прочность отличаются более чем на 10%, это может быть результатом несоответствия между бетоном, доставленным на строительную площадку, и бетоном, испытанным в лаборатории. В этом случае можно предпринять корректирующие действия до того, как потребуется обширная доработка.

Системы
такие как COMMAND Center, значительно облегчают
процесс проверки путем автоматического создания кривых зрелости на основе
данные о перерывах пользователя.Доступные по цене интеллектуальные датчики встроены в бетон и непрерывно
собирать данные о температуре и зрелости. Пользователи могут получать данные по беспроводной сети
к своему устройству iOS или с помощью портативного устройства, подключенного непосредственно к
датчики. Затем данные можно просмотреть и проанализировать в бесплатном ПО COMMAND Center.
мощное программное обеспечение. Там пользователь может увидеть полную температуру и зрелость.
история бетона и создание кривых зрелости.

Оценка
укрепление бетона на месте методом созревания — самый простой и самый
эффективный способ найти силу в реальном времени.Чтобы убедиться, что этот метод
выполняется должным образом и получаются точные результаты, это
рекомендуется проверить кривую зрелости перед использованием.

Руководство для начинающих по зрелости бетона

Опубликовано 27 августа 2019 г.

Что такое зрелость бетона?

Проще говоря, зрелость — это подход в реальном времени к оценке прочности на сжатие монолитного бетона и привязке ее к воздействию температуры и времени.

Этот процесс используется для измерения прогресса процесса отверждения; это точный метод индексации для определения прочности бетона во время его отверждения.

Метод зрелости, часто называемый просто зрелостью, выполняет неразрушающие испытания на прочность, что делает его идеальным для использования строителями, поставщиками и субподрядчиками. Это идеальный способ проведения быстрой оценки для определения точного момента, в который бетон достигает необходимой прочности.

Поскольку зрелость напрямую связана с прочностью и долговечностью бетона, этот метод — лучший способ ее измерения, не зависящий от стандартных лабораторных испытаний или использования испытательных образцов. Это может практически исключить использование испытаний на разрушение бетонных цилиндров, за исключением разрушения цилиндров в качестве средства проверки.

Как измеряется зрелость бетона?

Стандартная практика измерения зрелости обозначена ASTMC1074.Метод определяется как «метод оценки прочности бетона, основанный на предположении, что образцы данной бетонной смеси достигают одинаковой прочности, если они достигают равных значений индекса зрелости».

Когда бетон затвердевает, он выделяет тепловую энергию, прямо пропорциональную скорости затвердевания. Посредством метода зрелости последующее повышение температуры может быть зарегистрировано и включено в отчет.

Поскольку бетонные смеси имеют разное соотношение прочности и зрелости, метод зрелости можно использовать для определения прочности конкретного вида смеси.

Значение индекса зрелости требует выполнения калибровки смеси. Задача этой калибровки — определить точное соотношение между прочностью и зрелостью бетона.

В рамках этого процесса сбор данных осуществляется беспроводными датчиками зрелости бетона. Эти датчики измеряют температуру застывающего бетона и сравнивают ее с ранее полученными калибровками для измерения прочности.

В качестве дополнительного преимущества эти датчики могут быть подключены к любому интеллектуальному устройству, мгновенно передавая данные на выбранный вами носитель без необходимости использования дорогостоящего регистратора данных.

Процесс калибровки

Стандарт ASTM C1074 рекомендует выполнить следующие шаги для достижения калибровочной смеси:

  1. Количество используемых цилиндров должно быть не менее 17; 2 цилиндра для контроля температуры, а остальные используются для разрыва прочности на сжатие. Отверждение всех этих цилиндров должно происходить одновременно, желательно в зоне с контролируемой температурой, чтобы обеспечить надлежащую влажность (ASTM C511).
  2. Решите, например, по крайней мере, 5 раз для прерывания; 1, 4, 7, 15 и 28 дней, чтобы определить прочность на сжатие двух цилиндров на каждый день. Третий цилиндр следует разрушать только в том случае, если отклонение окончательного результата превышает 10% от среднего значения. Обязательно обратите особое внимание на время перерывов.
  3. При разрыве вычислить значения зрелости двух начальных цилиндров, используемых для контроля температуры — усреднить это значение.
  4. К настоящему времени у вас должно быть как минимум 5 значений данных с конкретными сильными сторонами, связанными с конкретными уровнями зрелости.Затем эти данные можно отобразить на графике, чтобы получить кривую логарифмического уравнения.
  5. Полученную калибровочную кривую можно дополнительно проверить, добавив несколько баллонов для последующей заливки. При сравнении прочности, рассчитанной на основе данных, полученных из лаборатории, и прочности, полученной от зрелости, допускается разница до 10%.

Ключевые преимущества зрелости бетона

Метод зрелости позволяет оценить прочность бетона в определенное время — это точный и чувствительный ко времени способ измерения прочности бетона.

Concrete Maturity способствует лучшему контролю и обеспечению качества, поскольку подготовка и испытания бетонных цилиндров сводятся к минимуму. Правильный уход и обращение с бетонными цилиндрами имеет решающее значение для точности результатов испытаний на прочность. К сожалению, этот аспект конкретных испытаний иногда упускается из виду. Чтобы узнать больше об отверждении бетонного цилиндра, нажмите здесь.

Приложения испытаний бетона на зрелость

Ниже перечислены лишь некоторые из различных областей применения, в которых метод зрелости выигрывает.

  • Высотные дома
  • Парковочные гаражи
  • Раннее снятие опалубки и сокращение рабочего цикла
  • Монолитное бетонное строительство
  • Мосты
  • Заплаты тротуаров
  • Массивный бетон
  • Бетонирование в холодную и жаркую погоду
  • Дымовые трубы и градирни
  • Проекты стоимостной инженерии

Исследование взаимосвязи между прочностью бетона и значениями UPV

Исследование корреляции между прочностью бетона и значениями UPV

П.Тургут
Университет Харрана, Инженерный факультет, Департамент гражданского строительства Кампус Османбей, 63000, Шанлыурфа, Турция

Контактное лицо для связи с автором:
П.Тургут, электронная почта: [email protected]
Тел .: + 90-414-314-0020; факс: + 90-414-344-0020


Абстракция

В этом исследовании взаимосвязь определяется между прочностью бетона и UPV (скоростью ультразвукового импульса) с использованием данных, полученных для многих кернов, взятых из различных железобетонных конструкций, имеющих разный возраст и неизвестные соотношения бетонных смесей.Кроме того, устанавливается корреляция, чтобы найти зависимость прочности бетона от UPV между данными, полученными в результате более ранних лабораторных исследований образцов бетона с различными соотношениями смеси. Путем обработки корреляции между этими наборами данных получается формула наилучшего соответствия для зависимости прочности бетона от UPV. Таким образом, с помощью этого исследования была разработана общая формула прочности бетона для UPV без учета соотношений бетонных смесей. Эта новая формула позволяет находить прочность бетона практически в существующих бетонных конструкциях, в которых данные о соотношении бетонных смесей отсутствуют или отсутствуют.Его также можно использовать в условиях, когда количество структур слишком велико, а время их осмотра слишком ограничено.

Ключевые слова: Ультразвук; Неразрушающий контроль; Конкретный

1. Введение

Неразрушающий контроль (NDT) бетона имеет большое научное и практическое значение. Эта тема привлекает все большее внимание в последние годы, особенно необходимость определения качественных характеристик поврежденных конструкций из бетона с использованием методов неразрушающего контроля.Malhotra [1] представил всесторонний обзор литературы по неразрушающим методам, обычно используемым для испытаний и оценки бетона. Лещинский [2] резюмировал преимущества неразрушающих испытаний, такие как снижение трудоемкости испытаний, уменьшение трудоемкости подготовительных работ, меньшее повреждение конструкции, возможность проверки прочности бетона в конструкциях, в которых невозможно просверлить стержни, и применение менее дорогостоящего испытательного оборудования по сравнению с тестированием керна.Эти преимущества не имеют значения, если результаты не являются надежными, репрезентативными и максимально приближенными к фактической прочности испытанной части конструкции.

Продольные ультразвуковые волны — привлекательный инструмент для исследования бетона. Такие волны имеют самую высокую скорость, поэтому их просто отделить от других волновых мод. Это портативное оборудование, которое можно использовать в полевых условиях для испытаний на месте, оно действительно неразрушающее и успешно применяется для испытаний материалов, отличных от бетона.К тому же ни один из доступных неразрушающих методов испытания бетона на прочность лучше. Тем не менее, существуют внутренние и практические факторы, которые могут помешать определению прочности бетона ультразвуковыми методами. Бетон представляет собой смесь четырех материалов: портландцемента, минерального заполнителя, воды и воздуха. Эта сложность делает поведение ультразвуковых волн в бетоне очень неравномерным, что, в свою очередь, затрудняет неразрушающий контроль. Принимая во внимание сложность проблемы, было бы слишком оптимистично пытаться сформулировать метод ультразвуковых испытаний для определения прочности бетона.Однако, учитывая серьезность проблем с инфраструктурой и величину затрат на восстановление, отчаянно необходимы серьезные улучшения для улучшения текущей ситуации. Например, неоднократно было продемонстрировано, что стандартный ультразвуковой метод с использованием продольных волн для испытания бетона может оценить прочность бетона только с точностью ± 20% в лабораторных условиях [3]

Предыдущие исследования [4-21] по обнаружению корреляции между прочностью бетона и УПВ в основном ограничивались образцами, приготовленными в лабораторных условиях.В этих исследованиях были найдены разные формулы корреляции для разных соотношений бетонных смесей.

Кроме того, общее выражение зависимости прочности бетона и UPV, не принимая во внимание соотношение бетонной смеси и ее возраст, не используется в этих более ранних исследованиях [4-21]. В этом исследовании новая корреляция обнаружена путем сравнения отношения прочности и UPV бетонных стержней, взятых из существующих железобетонных конструкций, и данных, полученных из образцов в лабораторных условиях, которые состоят из различных соотношений бетонной смеси.В более ранних исследованиях [4-21] соотношение бетонной смеси было переменным, и возраст образцов, как правило, составлял 28 дней. Только в одном исследовании [4] использовалось ограниченное количество образцов возрастом 28 лет. В этом исследовании возраст существующих железобетонных конструкций, взятых на ядро, колеблется от 28 дней до 36 лет, а соотношение их бетонной смеси неизвестно.

Неизвестные соотношения бетонной смеси в существующих железобетонных конструкциях являются одной из наиболее распространенных проблем, которые вызывают трудности при определении зависимости прочности от UPV.В связи с этим из-за вариабельности соотношения бетонной смеси результаты лабораторных исследований [4-21] не имеют общей картины, прочность бетона не может быть определена надлежащим образом. Таким образом, эти результаты также не могут представлять собой общий способ анализа. В этом исследовании общая формула наилучшего соответствия разрабатывается путем сравнения значений, полученных для существующих железобетонных конструкций, и результатов более ранних исследований [4-21]. А именно, новая формула корреляции общей прочности и UPV разработана на основе анализа взаимосвязи между кривыми, полученными в результате лабораторных экспериментов [4-21], и кривыми, полученными для существующих железобетонных конструкций.

2. НК-контроль бетона ультразвуком

Среди доступных неразрушающих методов на практике чаще всего используется ультразвуковой измеритель скорости импульса. Тест описан в ASTM C597 [22] и BS 1881-203 [23]. Принцип испытания заключается в том, что скорость звука в твердом материале V является функцией квадратного корня из отношения его модуля упругости E к его плотности.

(1)

где g — ускорение свободного падения.Взаимосвязи между скоростью импульса бетона, прочностью бетона и модулем упругости бетона приведены в справочных материалах [24-27]. В ходе испытания регистрируется время прохождения импульсов через бетон. Тогда скорость рассчитывается как:

где V = скорость импульса (м / с), L = длина (м) и T = эффективное время (с), которое представляет собой измеренное время за вычетом поправки на нулевое время. Были представлены и предложены многочисленные экспериментальные данные и корреляционная связь между прочностью и скоростью импульса бетона.Некоторые цифры, предложенные Уайтхерстом [28] для бетона плотностью приблизительно 2400 кг / м 3 , даны как отличные, хорошие, сомнительные, плохие и очень плохие для 4500 м / с и выше, 3500-4500, 3000-3500 и 2000 м / с и ниже значений UPV, соответственно. Основываясь на экспериментальных результатах, Tharmaratnam и Tan [29] дали соотношение между скоростью ультразвукового импульса в бетоне Vc и прочностью бетона на сжатие fc как:

, где a и b — параметры, зависящие от свойств материала.

Результаты исследований различных исследователей [4-21] о взаимосвязи между прочностью бетона и UPV показаны на рисунке 1. Образцы, использованные в этих исследованиях, имели форму куба или цилиндра. Полные значения прочности цилиндрического бетона были даны путем преобразования их в стандартный куб длиной 15 см. Эти исследования [4-21] были обработаны на разных образцах, приготовленных в лабораторных условиях и имеющих разные соотношения бетонных смесей. Как показано на рисунке 1, кривые сила-UPV этих значений отличаются друг от друга.

3. Метод и обсуждение

Корреляция установлена ​​и показана на рисунке 1 с данными, полученными в результате более ранних экспериментальных исследований [4-21], которые производятся на образцах с разными соотношениями бетонной смеси. Поскольку целью данного исследования является разработка корреляции путем игнорирования соотношений бетонных смесей, возраст и соотношения бетонных смесей каждого образца, использованного в лабораторных исследованиях, не приводятся.


Рис.1. Предыдущие исследования [4-21] о взаимосвязи прочности бетона и УПВ.

Чтобы разработать новую корреляцию зависимости прочности бетона от UPV, сравнивают кривую, полученную из корреляции, которая представляет данные, полученные в лабораториях, и кривую, полученную из корреляции, которая представляет данные, полученные из существующих железобетонных конструкций. Для этого процесса из 30 армированных конструкций возрастом от 28 дней до 36 лет было получено 82 стержня. Плотность бетонных стержней варьируется от 1 до 1.88 и 2,60 г / см 3 . Записи, содержащие пропорции заполнителя, водоцементное соотношение и значение прочности для испытанных бетонов, отсутствовали в конструкциях, испытанных для этого исследования. Ядра были получены из колонн, сдвиговых или подпорных стен в бетонных конструкциях. Размер жил 100х200 мм. В стержнях арматуры не было.

Все керны просверлены горизонтально по толщине бетонных элементов. Для определения прочности стержней на сжатие использовались процедуры BS 1881: Часть 120: 1983 [29] и ASTM C 42-90 [30].Перед проведением испытаний на разрушающее сжатие керны были испытаны с использованием ультразвука для определения скорости продольных ультразвуковых волн. Скорость распространения ультразвуковых импульсов измерялась путем прямой передачи с использованием ультразвукового устройства Controls E48. При этом измерялось время распространения ультразвуковых импульсов с точностью до 0,1 с. Используемые преобразователи имели диаметр 50 мм и максимальную резонансную частоту, измеренную в нашей лаборатории, равную 54 кГц.Прочность на сжатие бетонных стержней были преобразованы в куб со стороной 15 мм. Значения скоростей ультразвуковых импульсов лежат в пределах 1,8 и 5,0 км / с. Прочность бетонных кубов варьировалась от 5,0 до 55,0 МПа.

Корреляция устанавливается таким образом, чтобы найти взаимосвязь сила-UPV между данными из более ранних лабораторных исследований, и кривая наилучшего соответствия, представляющая взаимосвязь, задается как:

где S Lab и V Lab соответственно представляют силу и скорость, полученные в лабораториях.Значение R 2 оказалось равным 0,83. На Рисунке 2 показана зависимость прочности от UPV, которая отражает результаты испытаний, полученные от стержней, полученных из существующих железобетонных конструкций. Здесь различия в прочности и значениях UPV стержней связаны с разным возрастом бетона и соотношением компонентов смеси. Вариация соотношений смеси тестируемых кернов приводит к получению различных корреляций прочности и UPV. В этом отношении эти данные могут использоваться для контроля надежности кривых, которые показывают корреляционные исследования, проведенные в лабораториях [4-21].


Рис.2. Взаимосвязь между прочностью бетона и УПВ в существующих железобетонных конструкциях

Корреляция, установленная для данных, показанных на Рисунке 2, представляет наиболее подходящую взаимосвязь между силой и UPV как:

где S i и V i соответственно представляют прочность и скорость, полученные от существующих железобетонных конструкций. Значение R 2 оказалось равным 0.80. Хотя их стандартные вариации и прочность вначале различаются, кривые, полученные в результате более ранних исследований и существующих железобетонных конструкций, растут параллельно, как это видно на Рисунке 3.


Рис.3. Сравнение результатов более ранних работ [4-21] и существующих железобетонных конструкций.

Причины, по которым это должно быть, зависят от двух причин.
Во-первых, большая часть кернов со скоростью до 4,3 км / сек была собрана из сравнительно старых старых существующих армированных конструкций.Однако более ранние исследования [4-21] основаны на образцах возрастом 28 дней. А именно, считается, что разница между этим исследованием и более ранними [4-21] показателями прочности ядра до 4,3 км / сек объясняется различиями в возрасте использованных образцов. Во-вторых, испытания на прочность на сжатие и UVP-испытания сердечников из существующих армированных конструкций измеряются при их естественной влажности. Однако образцы, проверенные в лабораториях, содержат больше влажности. Как известно, прочность на сжатие влажных бетонов меньше, чем у сухих, но значения UPV у них высокие [5,32].Как следствие, неизбежна разница между значениями стержней, взятых из существующих армированных конструкций, и значениями образцов, подготовленных в лабораториях.

На рисунке 3 найдена и показана наиболее подходящая кривая в зависимости от корреляции между кривой, полученной для существующих армированных конструкций, и кривой, полученной в результате исследований на лабораторных образцах. В зависимости от этих кривых формула наилучшего соответствия находится как:

где S n и V n соответственно представляют новые значения силы и скорости.Значение R 2 оказалось равным 0,80. Как показано на рисунке 3, кривая, полученная для существующих армированных конструкций, и кривая, полученная на лабораторных образцах, лежат и растут параллельно между значениями от 3,4 км / с до 4,3 км / с. Между 4,3 и 5,0 км / с эти кривые начинают приближаться по мере увеличения скорости. Они сходятся на скорости 5,00 км / сек. Это показывает, что высокопрочные бетоны более однородны, чем менее прочные. Как следствие, можно утверждать, что при испытании прочности бетона на УПВ увеличение скорости снижает погрешность.Таким образом, кривая, полученная в результате корреляции существующей армированной конструкции и лабораторных образцов, может быть использована для определения приблизительного значения прочности бетона.

4. Выводы

Из этого исследования можно сделать вывод, что:

  • В более ранних исследованиях [4-21] не было общей формулы, отражающей прочность бетона с использованием теста UPV. Хотя исследования, проведенные с помощью теста UPV, до сих пор зависели в основном от материалов, которые были бетоном, каждое исследование обнаружило разные корреляции между прочностью и UPV.Эта вариация, показанная на рисунке 1, возникает из-за того, что образцы, используемые в лабораторных экспериментах, имеют разное соотношение бетонной смеси. Разница в их влажности и сухости также вызывает различия.
  • В этом исследовании подтверждается, что, как показано на Рисунке 3, оба испытания на образцах бетона, использованных в более ранних исследованиях [4-21], и на существующих железобетонных конструкциях показывают, что значение UPV увеличивается по мере увеличения прочности бетона.
  • В зависимости от рисунка 3 можно утверждать, что использование UPV-тестов на высокопрочных бетонах является более надежным.
  • Соотношение прочности и UPV, полученное на образцах лабораторного происхождения, калибруется с результатами испытаний стержней из существующих железобетонных конструкций.
  • По формуле S n = 0,3161e 1,03V n , полученной путем сопоставления результатов более ранних исследований и результатов настоящего исследования, приблизительное значение прочности на сжатие в любой точке бетона может быть практически найдено без учета соотношение смеси бетона с использованием только переменной продольной скорости (Vn).

Ссылки

  1. Малхотра В. М. (ред.), Испытания затвердевшего бетона: неразрушающие методы, ACI, монография № 9, Детройт, США, 1976.
  2. Лещинский А. Неразрушающие методы контроля качества бетонных конструкций вместо образцов и стержней // Материалы международного симпозиума, проводимого RILEM. Бельгия, E FN SPON, UK, 1991, стр. 377-386.
  3. Поповикс С. Прочность и связанные с ней свойства бетона: количественный подход, Нью-Йорк: John Wiley Sons Inc., 1998.
  4. Prassianakis I.N., Giokas P., Механические свойства старого бетона с использованием разрушающих и ультразвуковых методов неразрушающего контроля, Журнал Concrete Research, 55 (2003) 171-176.
  5. Банджи Дж. Х., Достоверность ультразвуковых испытаний скорости импульса для бетона на месте на прочность, N.D.T. Международный 13 (6) (1980) 296-300.
  6. Facaoaru I., Contribution à i’étude de la ratio entre la résistance du béton à la compression et de la vitesse de lilitudinale des ultrasons, RILEM 22 (1961) 125-154.
  7. Трезос К.Г., Георгиу К., Маребелиас К., Определение прочности бетона на месте с использованием косвенных методов удара и ультразвука, Technika Chronika-Scientific Edition TCG 13 (1993) 27-41.
  8. Микулич Д., Пауза З., Украинц В., Определение качества бетона в конструкции путем сочетания разрушающих и неразрушающих методов, Материалы и конструкции 25 (1992) 65-69.
  9. Логотетис Л. Комбинация трех неразрушающих методов определения прочности бетона, кандидатская диссертация: Афины, 1979.
  10. Qasrawi H.Y., Прочность бетона с помощью комбинированных неразрушающих методов просто и надежно предсказана, Cem Concr Res 30 (2000) 739-746.
  11. Ravindrarajah R.S., Loo Y.H. и Tam C.T., Рециклированный бетон как мелкие и крупные заполнители в бетоне, Magazine of Concrete Research 39 (1987) 214-220.
  12. Гонсалвес А., Оценка прочности монолитного бетона. Одновременное использование сердечников, отбойного молотка и скорости импульса, В: Международный симпозиум NDT в гражданском строительстве. Германия, 1995, стр.977-984.
  13. Соширода Т., Ворапутхапорн К., Рекомендуемый метод для ранней проверки качества бетона неразрушающим контролем, Прочность бетона и технология ремонта (1999) 27-36.
  14. Фун К.К., Ви Т.Х., Лой К.С., Разработка статистических критериев обеспечения качества для бетона с использованием метода скорости ультразвукового импульса, ACI Material Journal 96 (5) (1999) 568-573.
  15. Элвери Р.Х., Ибрагим ЛАМ., Ультразвуковая оценка прочности бетона в раннем возрасте, Журнал исследований бетона (1976) 181-190.
  16. Теодору Г.В., Использование одновременных неразрушающих испытаний для прогнозирования прочности бетона на сжатие, ACI SP-112, 1998, 137-152.
  17. Танигава Ю., Баба К., Мори Х., Оценка прочности бетона комбинированным методом неразрушающего контроля, ACI SP-82, 1984, стр.57-76.
  18. Parker W.E., Испытание бетона на скорость пульса, Proc Am Soc Test Mater 53 (1953) 1033-1042.
  19. Юн Ч., Чой К.Р., Ким С.И., Сонг Ю.С., Сравнительная оценка методов неразрушающего контроля для определения прочности на месте, ACI SP 112-6 1988.
  20. Рио, Л.М., Хименес, А., Лопес, Ф., Роса, Ф.Дж., Руфо, М.М., Паниагуа, Дж. М., Определение характеристик и твердение бетона с помощью ультразвукового контроля, Ultrasonics 42 (2004) 527-530.
  21. Ариоглу, Э., Ариоглу, Н., Испытания и оценки конкретных образцов керна, Издательство Эврим, Стамбул, 1998.
  22. ASTM C 597-83, Тест на скорость импульса через бетон, ASTM, США, 1991.
  23. BS 1881-203, Рекомендации по измерению скорости ультразвуковых импульсов в бетоне, BSI, U.К., 1986.
  24. А. Нильсен, П. Айцин, Статический модуль упругости высокопрочного бетона по результатам испытаний на скорость пульса, Cem Concr Aggr 14 (1) (1992) 64-66.
  25. Р. Филлео, Сравнение результатов трех методов определения модуля упругости бетона, J Am Concr Inst 51 (1955) 461-469.
  26. М. Шарма, Б. Гупта, Звуковой модуль, связанный с прочностью и статическим модулем высокопрочного бетона, Indian Concr J 34 (4) (1960) 139-141.

    Leave a reply

    Ваш адрес email не будет опубликован.