Температура твердения бетона: Бетон — до какой температуры можно заливать

Зависимость прочности бетона от температуры затвердевания.

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

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

Твердение при высоких температурах. 

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

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

Производство работ и основные требования к бетону в зимний период. 

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

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

Негативное влияние низких температур. 

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

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

Обеспечение правильного твердения бетона зимой. 

 Стимулировать процесс можно двумя путями:

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

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

Температура твердения бетона

При какой температуре заливают бетон, оптимальная температура твердения бетона

Одним из важных критериев набора бетоном требуемой прочности (прочность на сжатие) является температура его твердения. Несоблюдения температурного режима на строительной площадке может вылиться в значительное увеличение сроков сдачи объекта или, что значительно хуже, в изъяны будущей конструкции.

Именно поэтому еще на этапе планирования монолитных работ необходимо четко уяснить, при какой температуре заливают бетон. За эталонные условия, при которых бетон набирает максимальную (марочную) прочность за 28 суток принято считать +20°C. Этот показатель обозначается R28 и принимается равным единице при данных условиях. В других ситуациях прочность принимает дробное значение. Так 0,3 R28 означает 30% проектной прочности.

Зависимость прочности бетона от температуры и времени выдерживания представлена в таблице:

Прочность бетона от температуры и времени

Данные в таблице приведены для лабораторных условий и марок цементов, имеющих нормальную скорость твердения. В реальных же условиях и температура меняется в значительных диапазонах, и раствор может иметь разные характеристики. Поэтому рекомендуется немного увеличивать сроки выдерживания.

Заливка бетона при низких и высоких температурах

Основной совет, который можно дать людям, которые строят что-то своими руками, не прибегая к профессиональной помощи и технике, это заливать бетон летом при температурах выше 10°C (в крайнем случае – выше 5°C). Тогда бетон затвердеет в нужной степени за достаточно короткий срок.

Если же температура за время выдерживания может опуститься ниже 5°C, то следует подумать о технологиях прогрева бетона или сохранения выделяемого им тепла. Особенно это актуально в первые дни, когда происходит схватывание. Если в это время вода в растворе кристализуется, то лед попросту разорвет образовавшиеся связи цемента с наполнителем и конечное изделие получится крайне хрупким.

С другой стороны при температурах выше 30°C возникает проблема чрезмерного испарения влаги из тела бетона, что также негативно сказывается на его качестве. В этом случае залитый бетон необходимо накрывать защитной пленкой и периодически поливать его поверхность водой.

Для измерения температуры можно использовать бесконтактный термометр (пирометр), например, такой, как на видео:

Прочность бетона при распалубке и его нагрузка

Распалубку бетона можно проводить при достижении прочности в районе 50%, то есть на третий день при температуре воздуха 20°C. При достижении им 60-70% допускается производить частичную нагрузку конструкции.

Твердение (время схватывания) бетона в зависимости от температуры

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

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

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

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

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

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

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

Стадия схватывания

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

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

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

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

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

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

Стадия твердения

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

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

Стандартный срок затвердевания бетона

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

Корреляция прочности бетона с временем выдерживания и температурой среды.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

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

Продолжительность реакций для бетона разных марок

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

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

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

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

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

Специальные добавки

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

Существует два типа добавок, регулирующих процесс твердения раствора:

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

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

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

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

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

При высоких температурах

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

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

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

В прохладное время

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

При отрицательной температуре

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

Набор прочности бетона при различных температурах

В таблице рассмотрен набор прочности материала марок М200 и М300.

Снижение вязкости раствора

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

Характеристики действия пластификаторов на примере одного из наиболее популярных.

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

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

Зависимость уровня набора прочности от показателей температуры материала

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

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

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

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

Предельная температура компонентов бетонного раствора

Рекомендации по ускорению процесса

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

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

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

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м? (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование – приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

• применение внутренней температуры бетона;
• дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители – до 40°С.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере – использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды – для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.

Использование противоморозных добавок

Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.

Температура твердения бетона: особенности влияния влажности

При какой температуре твердеет бетон и как колебания этого фактора влияют на темпы набора прочности? На эти и другие не менее важные вопросы мы ответим в рамках данной статьи.

Несмотря на то, что темпы высыхания цементосодержащих смесей зависят от целого ряда факторов,именно температура является наиболее важным параметром, который следует учесть как при строительстве с применением монолитного бетона, так и при изготовлении различных ЖБИ.

Результат твердения бетона в неидеальных условиях

Оптимальные условия для затвердевания раствора и набора прочности

На фото — алмазное бурение отверстий в бетоне, набравшем достаточную прочность

Затвердевание цементосодержащих смесей является сложным физико-химическим явлением, в ходе которого портландцемент, вступая во взаимодействие с водой, образует новые соединения.

Данная химическая реакция происходит постепенно, так как вода проникает в цементную массу с небольшой скоростью. Это наблюдение объясняет длительные сроки твердения бетона. Ведь даже по истечении нескольких месяцев твердения, определённое количество цементных зерен только вступает в реакцию с водой.

На фото — заливка смеси в опалубку

Учитывая то, что скорость твердения бетона от температуры зависит, появляется возможность ускорить процесс в разы. Для этого следует создать благоприятные условия, при которых процесс схватывания и набора прочности смеси будет протекать более интенсивно.

Оптимальная температура затвердевания бетона составляет +22 °С при относительной влажности окружающего воздуха около 90%. Например, такие условия создаются при камерном производстве ЖБИ, но кроме того эти параметры температуры и влагосодержания могут быть созданы при посыпке поверхности бетона увлажненным песком или при орошении водой.

В оптимальных условиях нарастание прочности твердеющего бетона протекает быстро и уже в течение 1- 2 недель после приготовления материал набирает свыше 60%прочности, которая могла быть достигнута в течение28-дневного твердения в нормальных условиях.

Важно своевременно проконтролировать этот процесс и не допустить дальнейшего пересыхания поверхности, периодически орошая ее водой. Таким образом, мы дадим возможность цементосодержащему раствору достигнуть заданной прочности по всей своей толщине.

Испытание ЖБИ на устойчивость к механическим нагрузкам

Влияние температуры и влажности на твердение бетона неоспоримо. Более того, несоблюдение технологических предписаний не только негативно сказывается на качестве готовых конструкций, но и может обернуться множественными разрушениями бетона.

Дело в том, что в процессе затвердевания материала, из его толщи высвобождается большой объем жидкости и происходит усадка. Если не обеспечить оптимальные параметры температуры и влажности, на поверхности материала могут появиться микротрещины, и потребуется резка железобетона алмазными кругами для последующего устранения повреждений.

Контроль интенсивности твердения материала посредством специальных добавок

Добавление ускорителей в состав бетона

Как уже было сказано, рост прочности цементосодержащего раствора в процессе высыхания в существенной степени зависит от температурных показателей. Так,например, твердение бетона при низких температурах замедляется, в то время как повышение температуры способствует ускорению процесса.

Так как продолжительность процесса набора прочности имеет принципиальное значение при проведении строительных работ, этот показатель иногда искусственно ускоряется.

Как ускорить набор прочности бетона без негативных последствий для его качества?

Для этих целей применяется ряд добавок-ускорителей, которые добавляются своими руками в состав на этапе приготовления смеси. Так как применение специальных добавок встречается преимущественно в промышленном строительстве, их содержание в составе определяется не опытным путем, а технологическими нормами, апробированными в лабораторных условиях.

Как правило, содержание добавок-ускорителей для нормального твердения бетона должно быть в следующих пределах:

• нитрит-нитрат-хлорид кальция, нитрат кальция, нитрат натрия, нитрит-нитрат кальция и нитрит-нитрат-сульфат натрия — 4%,
• сульфат натрия — 2%,
• хлорид кальция— от 2 до 3%.

Важно: С полным перечнем рекомендаций по применению добавок,ускоряющих твердение и набор прочности в цементосодержащих растворах, можно ознакомиться в СНиП III-15—76.

Контроль интенсивности твердения материала посредством обогрева или применения теплоизолирующих опалубок или оболочек

Прогрев смеси посредством нагревающихся проводов

При изготовлении сборного железобетона в холодное время года для ускорения твердения широко применяется тепловая обработка бетона посредством электроэнергии, пара или утеплённой опалубки.

Важно: Существенно сократить сроки, необходимые для твердения смеси, без ущерба для готового результата можно комбинируя принудительный прогрев и применение добавок-ускорителей.

Наибольшую популярность сегодня получили методы прогрева бетона с использованием электроэнергии. И это неудивительно, так как такие способы контроля температурных параметров бетонной смеси просты в реализации и при этом достаточно эффективны.

К технологиям электрического прогрева смеси можно отнести:

• электродный метод;
• применение греющих петель;
• метод обогрева в опалубке;
• индукционный нагрев;
• инфракрасный обогрев;
• обогрев с применением жидкостных установок.

Поскольку график твердения бетона в зависимости от температуры может претерпевать существенные изменения, рассмотрим методику контроля температуры раствора посредством электродного метода и прогрева с применением греющих петель.

Электродный метод

Посредством электродного прогрева можно существенно ускорить темпы прогрева бетона даже при минусовых температурах окружающей среды. В ходе прогрева через толщу материала пропускается электричество, в результате чего происходит выделение тепла.

Как правило, такая методика применяется при изготовлении вертикально расположенных конструкций и ЖБИ, а так же для горизонтально расположенных поверхностей с небольшой площадью.

К преимуществам этого способа можно отнести:

• простоту закладки греющих петель;
• безопасность эксплуатации;
• сжатые сроки твердения раствора даже в неблагоприятных климатических условиях;
• невысокая цена реализации прогрева.

Впрочем, есть и недостатки, среди которых:

• Существенные энергозатраты, так как необходима подача тока с мощностью не менее 1000 кВт из расчета на 3—5 м³ бетонного раствора. Разумеется, такими параметрами энергообеспечения может похвастать не каждая строительная площадка.
• По мере высыхания, раствора прогрев требует большего напряжения или вовсе становится невозможным.

Обогрев с применением греющих петель

Схема подключения системы обогрева

Такой способ контроля температуры бетона работает по принципу предельного тока на кабеле и применяется преимущественно при формировании бетонных перекрытий и бетонных стяжек.

Среди преимуществ способа следует отметить возможность эффективного прогрева смеси изнутри на всех этапах ее твердения. Среди недостатков отметим сложность проведения монтажа, и возможность разрушения изоляции провода в ходе высыхания смеси.

Вывод

Теперь вы знаете, какие факторы могут повлиять на параметры твердения бетона и какова инструкция обеспечения оптимальных условий, при которых высыхание пройдет не только быстро, но и без ущерба для эксплуатационных качеств готового объекта или сооружения. Больше полезной информации вы сможете найти, посмотрев видео в этой статье.

Температура бетона, при какой температуре заливать бетон

Температура бетона — очень важный момент. Температура бетонной смеси должна быть в пределах от +5⁰С до +30⁰С. При температуре +5⁰С процесс твердения бетона сильно замедляется. Замедляется и первая фаза – схватывание, и последующий набор прочности. Если среднесуточная температура бетона +5⁰С, то нужно вдвое больше времени, чтобы бетон набрал такую же прочность, как при +20⁰С.

При температуре близкой к 0⁰С, бетон практически перестает набирать прочность, а если замерзнет свежий бетон, то могут произойти невозвратимые структурные разрушения. Реакция гидратации идет долго, вода не сразу вся реагирует с цементом, и несвязанная вода при замерзании образует в бетоне поры и капилляры. Замерзшая в этих капиллярах вода увеличивает свой объем до 9% и разрушает бетон, разрывая кристаллическим льдом связи цементного камня с зернами заполнителя. Результатом будет сильное снижение прочности бетона после оттаивания, этот бетон уже никогда не наберет марочную прочность.

Бетонирование при низких температурах

Для бетонирования при низких температурах применяют различные меры – используют быстротвердеющий цемент, увеличивают расход цемента, предварительно греют заполнители до +35⁰С и воду до +75⁰С и выше. Воду, нагретую до +80⁰С и более, добавляют в цемент, предварительно смешав с крупным заполнителем, считается, что иначе можно запарить цемент. Хотя, по лабораторному и строительному опыту, портландцемент М400 и М500 «запарить» не так просто.

Кроме того, при зимнем бетонировании греют опалубку и основание, добавляют в бетон противоморозные добавки и укрывают бетон «термосом», или строят над конструкцией парники. Часто этого далеко не достаточно. Хотя реакция гидратации экзотермическая, то есть идет с выделением значительного количества тепла, этого на морозе мало. Поверхностный нагрев бетона и внутренний прогрев – электродный или нагревательными проводами – дело сложное, затратное. И выгод у зимнего бетонирования по сравнению с летним – никаких.

Прочность бетона в разные сроки твердения при различных температурах

Приведем таблицу для отображения относительной прочности бетона (за единицу принята прочность 28-дневного бетона, твердеющего при +15 гр. С) в разные сроки твердения при различных температурах

Для индивидуальных строителей, еще не набравшихся опыта, можно привести такое правило:Если ожидается среднесуточная температура ниже +5⁰С на ближайшие 28 суток, заливать фундамент не рекомендуется.

Оставлять малозаглубленный и незаглубленный фундамент на зиму без нагрузки недопустимо. Если это все же произошло, нужно хорошо утеплить сам фундамент и грунт возле него любой насыпной теплоизоляцией – керамзитом, шлаком, или минватой, любым способом уменьшить промерзание грунта возле фундамента. Все арматурные выпуски из фундамента также нужно утеплять, на всю высоту.

Бывают случаи, когда бетонировать нужно именно зимой – это может быть связано с ценами на материалы, невозможностью доставки в теплое время года, или же с особенностями грунтов основания. Методы и технология зимнего бетонирования и прогрева бетона – долгая отдельная тема.

Бетонные работы при высоких температурах воздуха

Повышение температуры бетонной смеси выше +30⁰С ничего хорошего бетону не несет. Цемент активируется значительно быстрее, реакция гидратации ускоряется, и тем выделяет еще больше тепла. Слишком сильный нагрев бетона при этом является избыточным – начинается сначала резкое расширение вместе с фиксацией цементного камня и крупного заполнителя. Когда бетон начнет остывать – в ночное время, или если жара спадет, то он будет сжиматься, но образовавшаяся структура бетона будет этому сжатию противостоять.

Внутренние напряжения могут привести к деформациям бетона. Сверху бетон нагрет значительно сильнее, и избыточные остаточные напряжения у поверхности вызывают появление усадочных трещин. Время появления усадочных трещин – наступает примерно через 40-60 минут с момента заливки смеси в опалубку и продолжаться может от 3 до 18 часов.

Если нужно бетонировать в жару

В случае, когда температура воздуха выше +25⁰С, а относительная влажность менее 50%, следует:

Применять для приготовления бетонной смеси цементы с марочной прочностью, превышающей требуемую прочность бетона не меньше, чем в полтора раза, а также пластифицированные быстротвердеющие цементы (требуют ускорения технологического процесса). Для повышения удобоукладываемости смеси возможно вводить модификаторы.

• Также возможный вариант – замедлять схватывание и твердение бетона введением добавок — замедлителей.
• Бетонировать во время суток с самой низкой температурой воздуха или ночью, днем закрывать бетон от солнца.
• Возможно охлаждение бетона льдом. Нельзя допускать, чтобы температура бетонной смеси повышалась больше +35⁰С.
• Если вследствие усадки бетона произошло поверхностное растрескивание, возможно вибрировать смесь или простучать опалубку, но не позже, чем через 30-45 мин после завершения бетонирования.
• Свежеуложенный бетон нужно закрывать от солнца и ветра, чтобы как можно больше уменьшить обезвоживание. Бетон нужно прикрыть материалом, удерживающим влагу, и постоянно его увлажнять, возможно установить газонный распылитель. До схватывания бетон поливать нельзя. После того, как бетон схватится, нужно организовать постоянный полив, периодически поливать и оставлять бетон сохнуть недопустимо. Поливают водой и бетон, и все доступные поверхности опалубки.
• От солнца можно закрывать бетон по слою увлажненного материала (геотекстиля, дорнита, мешковины и т.д.) сверху отражающими фольгированными покрытиями.

Чем больше массив бетонной конструкции (и меньше модуль охлаждаемой поверхности, измеряемый отношением площадь/объем), тем с более сильной экзотермией проходит гидратация. При габаритах конструкций более 75 см минимального сечения бетон может перегреться и при температуре в +20⁰С, и для предотвращения усадочных трещин меры по охлаждению бетона нужно принимать в том же порядке. Строительные нормы регламентируют для конструкций с модулем поверхности меньше 3 держать верхний предел температуры бетонной смеси не более +25⁰С. Измеряют температуру бетонной смеси термометром на глубине не меньше 5 см от поверхности.

Термостойкость бетона — Статьи — М350

Температурный фактор оказывает существенное влияние на формирование и изменение свойств бетона. Повышение температуры при твердении ускоряет химические реакции гидратации, что положительно влияет на рост прочности бетона. Резкое ускорение процессов твердения бетонов наступает при температурах 70-95С, и особенно при 170-20С. Однако при недостатке воды в бетоне воздействие повышенных температур замедляет процесс гидратации, снижает прочность бетонов. При полном испарении воды процесс твердения прекращается. Положительное влияние повышенных температур на скорость твердения бетонов послужило основой разработки и широкого применения в технологии железобетонных конструкций тепловлажностной обработки. Бетон нагревают с помощью пара, электроэнергии, инфракрасных лучей и др. При температурах более 100С тепловлажностную обработку ведут в автоклавах и специальных герметичных формах.
Для получения долговечного бетона важно свести к минимуму его деформации при температурном воздействии.
Остаточные деформации имеют место при недостаточном предварительном выдерживании бетона до тепловой обработки, повышенной скорости подъема температуры и ее снижения после отключения подачи пара.
Опасность возникновения трещин при развитии температурных напряжений повышается при обработке изделий большой толщины сплошного сечения или из ячеистых бетонов с повышенным водосодержанием.
Возникновение термических напряжений в бетоне возможно не только при его нагреве от внешних источников тепла, но и в результате саморазогрева за счет экзотермии при твердении. Трещинообразование в массивном бетоне носит обычно термический характер.
Тепловыделение, или экзотермия, бетона является следствием гидратации цемента и структурообразования цементного камня. Анализ тепловыделения (калориметрический анализ бетона) является одним из наиболее объективных высокоинформативных методов исследования, широко используемый при исследовании кинетики процессов твердения цемента, оценке влияния его химико-минералогических и структурных особенностей, эффекта химических добавок, параметров порообразования, льдообразования и др. Обстоятельные исследования применения калориметрического анализа (в различных направлениях) выполнены О.П. Мчедло-вым-Петросяном и А.В. Ушеровым-Маршаком.
Имеется положительный опыт использования калориметрических данных в компьютерных системах и информационных технологиях бетона.
Экспериментальное определение тепловыделения бетонов производится в калориметрах термосного, адиабатического или изотермического типов. Наиболее широкое распространение получили простые по устройству термосные калориметры, недостатком которых является переменный и по существу случайный температурный режим твердения образцов бетона. Для пересчета получаемых данных на изотермический режим твердения разработана расчетная методика установления т.н. эквивалентных сроков, т.е. таких сроков, в которые бетон при постоянной температуре твердения 20°С будет показывать те же величины тепловыделения, какие наблюдаются при проведении опыта в термосном калориметре. Установленная таким путем зависимость изотермического тепловыделения от времени твердения является основной характеристикой бетона для расчета температурных полей в массивных бетонных конструкциях.
В адиабатических калориметрах повышение температуры адекватно температуре в средней части крупных бетонных массивов, однако они сложны по устройству и редко используются на практике. Наиболее предпочтительными являются калориметры изотермического типа, позволяющие поддерживать температуру бетона в процессе измерения тепловыделения на постоянном уровне.
Для приближенной расчетной оценки тепловыделения бетона предложены зависимости, учитывающие удельное тепловыделение цемента, параметры состава бетона, температуру и длительность твердения.
Наиболее удобна для расчетного определения тепловыделения бетона зависимость, учитывающая удельное тепловыделение цемента.

Интенсивные деструктивные процессы при нагревании бетона идут при температуре более 200°С .

Нагрев в интервале 200-400°С приводит к постепенному снижению прочности цементного камня и бетона из-за дегидратации в основном гидроалюминатов, а также распада и перекристаллизации гидросульфоалюминатов кальция. При нагревании свыше 300°С нарушается структура цементного камня и бетона в результате различия деформаций гид-ратных продуктов цементного камня и непрогидратированых зерен цемента.
При 500-600°С идёт разложение гидратных новообразований и дегидратация Са(ОН)2 — продукта гидролиза клинкерных минералов, преимущественно трехкальциевого силиката, что способствует дальнейшему снижению прочности цементного камня.
В интервале 600-700°С возможно модификационное превращение р — 2СаО*SiO2 в у — 2СаО*SiO2, сопровождаемое некоторым увеличением объёма. Портландцементные образцы, прогретые до температуры 600-800°С, полностью разрушаются после выдерживания их в воздушно-сухих условиях в основном в результате вторичной гидратации оксида кальция. При непрерывном нагревании ДО 1200°С прочность цементного камня составляет 35-40% прочности контрольных образцов. При этом развивается значительная усадка — до 1 % и более.
Установление основной причины разрушения цементного камня — гидратации, образующегося при нагреве оксида кальция -позволило разработать основной способ придания ему жароупорных свойств. Этот способ заключается во введении в цемент или бетонные смеси тонкомолотых минеральных добавок, которые химически связывают СаО, не образуют с минералами цемента легкоплавких веществ, являются устойчивыми к воздействию высоких температур и уменьшают усадку цементного камня при нагревании.
Портландцемент по жаростойкости значительно уступает шлакопортландцементу, образующему при гидратации значительно меньшее количество Са(ОН)2. При достаточной величине остаточной прочности на сжатие бетона после нагревания до 800°С и использовании шлакопортландцемента отпадает необходимость введения тонкомолотых добавок.
Специфическим видом разрушения бетона при тепловом воздействии является разрушение под воздействием огня в условиях пожара. Под влиянием высокотемпературного пламени снижается несущая способность бетонных и железобетонных конструкций, а через определённое время под действием огня возможно их разрушение. Снижение прочности бетона в условиях пожара происходит в результате развития внутренних напряжений вследствие различия температурного коэффициента линейного расширения цементного камня и заполнителей. При температуре выше 500°С снижение прочности бетона под воздействием огня усиливается разложением гидроксида кальция и полиморфным превращением b-кварца в а-кварц.
Огнестойкость бетона, также, как и огнестойкость других строи-тельныхматериалов, характеризуется пределом огнестойкости — продолжительностью сопротивления воздействию огня до потери им прочности. Пределом огнестойкости строительных конструкций называется время, в течение которого они сохраняют несущие и ограждающие функции в условиях пожара. Потеря конструкцией несущей способности сопровождается ее внезапным либо очень быстрым обрушением. Ограждающая способность конструкций теряется, когда температура необогреваемой поверхности в среднем возрастает на 160°С и в смежных помещениях возможно самовоспламенение материалов. При этом в конструкциях образуются сквозные трещины, через которые проникают продукты горения и пламя.
Предел огнестойкости определяется испытанием образцов в специальной камере, где тепловой режим поддерживают по стандартной кривой температура-время.
Предел огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций составляет 2-5 ч. Его повышают, увеличивая толщину бетонного слоя и подбирая соответствующий состав бетона.
Способность бетона противостоять, не разрушаясь, совместному действию напряжений от механической эксплуатационной нагрузки и термических напряжений при определенном числе циклов нагрева и охлаждения либо при температурном градиенте называют термостойкостью. Требования к термостойкости бетона и железобетонных конструкций зависят от их назначения, конкретных условий эксплуатации. Так, термостойкие агрегаты должны сохранять проектную прочность в течение всего нормативного срока эксплуатации, железобетонные колонны в зданиях 1-ой степени огнестойкости при пожаре не должны разрушаться ранее 2,5 ч, покрытие пола горячих цехов должно выдерживать попеременный нагрев и остывание при действии ударных нагрузок.
Существенное значение имеет вид заполнителя. Одним из важнейших факторов, влияющих на термическое расширение и термостойкость бетона, является его влажность. Равновесная влажность тяжелого бетона зависит от проницаемости бетона, степени гидратации и вида вяжущего, относительной влажности и температуры окружающей среды. Например, для тяжелого бетона на портландцементе с В/Ц=0,5 при 1=20°С равновесная влажность колеблется от 0,5 до 6,8% при изменении относительной влажности от 0,15 до 0,95. При интенсивном тепловом воздействии разрушению в большей степени подвергаются поверхностные слои бетона в изделиях и конструкциях с наибольшим градиентом влажности. Давление пара в бетоне в значительной степени зависит от скорости нагрева, проницаемости и начальной влажности. Наибольшее давление пара от теплового воздействия наблюдается при заполнении водой 70-80% порового пространства. Термостойкость бетона увеличивается с уменьшением размера крупного заполнителя, при тщательном приготовлении бетонной смеси и уходе за бетоном при его твердении с целью получения структуры с наименьшим количеством и минимальными по длине трещинами.
Величина коэффициента расширения и термостойкость уменьшаются с возрастом бетона. Большей термостойкостью будет обладать бетон с меньшими значениями модуля упругости, большей теплопроводностью. Важное значение имеет также различие температурных деформаций крупного заполнителя и растворной части. Термостойкость бетона можно увеличить дисперсным армированием температуростойкими волокнами из асбеста, базальта или стальных фибр, конструктивным армированием, применением заполнителей из андезита, базальта, диабаза и других материалов, обеспечивающих минимальное различие температурных деформаций отдельных компонентов.

Авторы: Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин

• Цена с доставкой в Троицке (как и везде) складывается как стоимость на самовывоз бетона в троицке + цена доставки.
• Подробные детали про бетон м200 (класс, стоимость, свойства, круг применения и месторасположение производств)
• Все данные о бетоне м 350 (стоимость, показатели, сфера использования и пункты отгрузки)

Температура отверждения бетона имеет значение

Вне зависимости от того, жаркие или морозные условия, идеальная температура выдержки бетона должна поддерживаться на уровне около 55 ° F для достижения оптимальной прочности бетона.

Лечение дамбы Гувера

После завершения строительства в 1935 году плотина Гувера была самой большой плотиной в мире и чудом труда и инженерной мысли. Первая заливка началась 6 июня 1933 года. Рабочие построили плотину не как один бетонный блок, а как серию отдельных колонн.Трапециевидные колонны поднимались пятифутовым подъемником. Этот метод позволил рассеять огромное количество тепла, выделяемого застывшим бетоном. Если бы плотина была построена путем однократной непрерывной заливки, бетон стал бы настолько горячим, что для его охлаждения до температуры окружающей среды потребовалось бы 125 лет. Возникающие в результате напряжения могли бы привести к растрескиванию и обрушению дамбы.

Жара и сухость Невады вызвали дополнительные сложные проблемы с температурой заливки и отверждения бетона.При первой заливке бетона речная вода циркулировала через охлаждающие змеевики из тонкостенных стальных труб диаметром 1 дюйм. После того, как бетон получил первое начальное охлаждение, охлажденная вода из холодильной установки на нижнем перемычке циркулировала через змеевики для завершения охлаждения.

Отверждение бетона — искусство

Мы живем в мире, где быстрее всегда кажется лучше; однако бетон, который затвердевает слишком быстро или в условиях затвердевания горячего бетона, на самом деле может привести к образованию слабого или нестабильного бетона.Если бетон выдерживается при более низких температурах окружающей среды (от 32 ° F до 50 ° F) и постоянно присутствует влага, увеличение прочности будет медленным, но в конечном итоге бетон достигнет высокой прочности. Бетон не должен нагреваться выше 90 ° F или высыхать в течение периода отверждения.

Наилучшая температура отверждения бетона

Под «лучшим» мы подразумеваем «самый тщательный», а не самый быстрый. Высокие температуры означают более быстрое отверждение, но быстрое отверждение в конечном итоге означает меньшую прочность.Следующее исследование, проведенное Полом Клигером в Исследовательском бюллетене № 103 Портлендской цементной ассоциации, иллюстрирует эту концепцию.

График времени отверждения бетона

при температуре

В возрасте 1 дня бетон 120 ° F был самым прочным, а бетон 25 ° F — самым слабым. К 7 дням бетон, отвержденный при высокой температуре, имел не большую прочность, чем бетон 73 ° F, или даже меньше. К 28-дневному возрасту высокотемпературный бетон был слабее бетона с температурой 73 ° F.С 28 дней до 1 года бетон с температурой 55 ° F был значительно прочнее, чем бетон с температурой 73 ° F. Все это говорит о том, что при непрерывном отверждении бетон, выдержанный при температуре около 55 ° F в течение первых 28 дней, в конечном итоге достигает максимальной прочности (бетон).

Пределы температуры бетона в жаркую погоду

Бетонирование в жаркую погоду связано не только с температурой. Высокая температура окружающей среды, ветер и относительная влажность — все это играет роль в «жаркой погоде». В условиях горячего вереска основная проблема отверждения заключается в том, что верхняя часть бетонной плиты высыхает намного быстрее, чем нижняя.По мере высыхания бетон дает усадку. Это означает, что верх будет сжиматься, а нижний — нет. Это создает внутренние проблемы с бетоном, что приведет к повреждению плиты. Верх и низ заливки необходимо затвердеть с одинаковой скоростью (Размещение).

Решения по температуре отверждения бетона

Слишком жарко?

North Slope Chillers производит портативное охлаждающее оборудование, которое предохраняет свежеулитый бетон от тепла.Портативные, изолированные и эффективные чиллеры North Slope эффективно регулируют температуру бетона как в обычных, так и в жарких условиях.

Циркуляционное одеяло Fluxwrap комбинируется с охладителем или охладителем для достижения оптимальных результатов. Циркуляционное одеяло отводит тепло к одеялу, чтобы охладить бетон.

• Используйте запатентованную технологию распределения тепла Powerblanket в обратном направлении — охлаждающее одеяло отводит тепло и снижает температуру бетона.
• Покрывало и изоляция такие же, как и в прочной системе, используемой в нагревательных изделиях Powerblanket
• Портативный
• Контроль скорости затвердевания свежеуложенного бетона даже в жарких условиях

Слишком ХОЛОДНО?

Можно ли заливать и выдерживать бетон зимой? Покрытия для отверждения бетона Powerblanket обеспечивают управляемый способ эффективного и уверенного отверждения бетона в холодные месяцы. Даже в теплую погоду одеяла для отверждения Powerblanket увеличивают производительность за счет быстрого отверждения при постоянном равномерном нагреве.

• Бетон твердеет в 2,8 раза быстрее, чем обычные теплоизолированные одеяла
• Обеспечивает прочность бетонирования в холодную погоду до 3925 фунтов на квадратный дюйм за 72 часа
• Поддерживать влажность на протяжении всего процесса гидратации
• Легко устанавливается и снимается
• Предотвратить цикл замораживания
• Оттаивание земли и иней на стройплощадке перед заливкой
• Сократить время простоя и повысить рентабельность
• Обеспечение соответствия требованиям ACI для бетонирования в холодную погоду

Powerblanket понимает, каково работать над большими бетонными проектами, когда погода и температура не работают.От Статуи Свободы до крупного межгосударственного моста в Канзас-Сити — мы принимаем участие в акции и доказали, что наши продукты являются лучшими в отрасли.

Для получения дополнительной информации о решениях ознакомьтесь с одеялами для отверждения бетона Powerblanket и найдите то, которое лучше всего соответствует вашим потребностям.

Процитированные работы

«Укладка бетона в жаркую или холодную погоду». Блог Сакрете. 16 мая 2017 г. https://www.sakrete.com/blog/placing-concrete-in-hot-or-cold-weather

«История плотины Гувера — Очерки».Бюро мелиорации. 16 мая 2017 г. https://www.usbr.gov/lc/hooverdam/history/essays/concrete.html

Использование термометра для твердения бетона для измерения температуры

Одним из наиболее важных аспектов обеспечения целостности вашей бетонной конструкции является мониторинг ее температуры на ранних этапах строительства. Это особенно актуально в экстремальных погодных условиях, когда смешивание и отверждение бетона подвержены влиянию различных факторов окружающей среды.

Если свежеуложенный бетон подвергается воздействию слишком высоких или слишком низких температур или если он не сохраняет достаточное количество влаги, развитие прочности бетона будет нарушено.По этой причине тщательный мониторинг изменений температуры в бетонной плите во время отверждения жизненно важен для обеспечения прочности, качества и долговечности. Использование термометра для отверждения бетона — лучший метод обеспечения целостности вашей бетонной конструкции.

Как контролировать температуру бетона во время смешивания и отверждения

В настоящее время существует несколько методов уменьшения неблагоприятного воздействия неправильной температуры гидратации. Можно использовать два подхода или их комбинацию для контроля температуры во время фазы покоя и фазы увеличения силы процесса гидратации.

Первый подход — оптимизировать дизайн смеси . Второй подход заключается в контроле окружающих элементов или свойств отверждения, которые влияют на температуру.

Контроль температуры бетона при проектировании смеси

Чтобы поддерживать желаемую температуру во время высокой температуры гидратации (экзотермической реакции в цементе), вам необходимо разработать смесь, соответствующую конкретному применению и окружающим условиям бетона. Вот несколько вещей, которые следует учитывать при проектировании бетонной смеси:

• Выбор подходящего типа цемента изменяет количество выделяемого тепла.По сравнению с цементом типа I, тип III выделяет больше тепла, тогда как тип II выделяет умеренное тепло, а тип IV выделяет меньше, чем другие;

• Регулировка тонкости цемента (т.е. использование более мелкого цемента) приведет к выделению большего количества тепла;

• Использование дополнительных вяжущих материалов (SCM) эффективно снижает тепло, выделяемое во время гидратации. Замена части цемента, например, шлаком или летучей золой снижает количество химически активного материала на ранних стадиях; в свою очередь, это снижает количество выделяемого тепла и замедляет рост прочности бетона; и

• Добавление других типов добавок, таких как замедлители схватывания и ускорители, может помочь контролировать продолжительность периода бездействия (однако эти смеси обычно не влияют на тепловыделение).

Узнайте больше об оптимизации дизайна микса здесь!

Почему важна правильная температура отверждения бетона

Отверждение бетона помогает поддерживать уровень влажности и температуры в бетоне раннего возраста, так что он может достичь своей удельной прочности смеси. Необходимое количество влаги в бетоне важно, потому что химическая реакция, известная как гидратация, имеет тенденцию высушивать бетон из-за потери тепла. При бетонировании в экстремальную погоду (жаркая или холодная) необходимо принять специальные меры, чтобы обеспечить целостность вашей бетонной конструкции.

Жаркое бетонирование

Общее практическое правило при бетонировании в жаркую погоду — поддерживать предельную температуру затвердевания бетона в 70 ° C (160 ° F) во время гидратации. Если температура бетона во время гидратации будет слишком высокой, это приведет к тому, что бетон будет иметь высокий ранний рост прочности, но, следовательно, получит меньшую прочность на более поздней стадии, что приведет к снижению долговечности конструкции в целом. Также было замечено, что такие температуры мешают образованию эттрингита на начальной стадии, и впоследствии его образование на более поздних стадиях ускоряется; что вызывает реакцию расширения и последующее растрескивание.

Бетонирование для холодных погодных условий

В Американском институте бетона (ACI) 306: Руководство по холодной погоде Бетонирование «холодная погода» определяется как три или более последовательных дня низких температур, в частности, температура наружного воздуха ниже 40 ° F (4 ° C) и температура воздуха ниже 50 ° F (10 ° C) дольше любого 12-часового периода. При бетонировании в холодную погоду, когда температура окружающей среды слишком низкая, гидратация цемента резко замедлится или даже полностью прекратится, пока температура снова не повысится.Общие рекомендации предполагают, что температура затвердевания бетона должна поддерживаться на уровне> 5 ° C (40 ° F) в течение 48 часов (ACI 306).

Как экстремальные погодные условия влияют на бетон

Один из способов избежать перегрева бетона в жаркую погоду — запланировать заливку на ночь, когда температура окружающей среды ниже. Другой способ — использовать в смеси холодную воду или охладить агрегаты льдом.

В холодную погоду температуру можно регулировать с помощью внешних систем обогрева, чтобы контролировать условия отверждения.Экстремальные температуры отверждения можно также контролировать при массовом разливе с помощью охлаждающих труб.

Советы по бетонированию в жаркую погоду

1. Для охлаждения бетона используйте лед или жидкий азот в составе бетонной водной смеси.
2. Избегайте укладки бетона в полдень, так как в это время суток обычно самые высокие температуры.
3. Используйте прохладную воду для увлажнения боковых опор перекрытий или стен.
4. Держите на месте замедлитель испарения на случай, если температура повысится и вода начнет быстро испаряться.
5. Если во время укладки бетона вероятна жаркая погода, используйте крупные частицы заполнителя. Более крупные заполнители сводят к минимуму вероятность усадки бетона из-за условий окружающей среды.

Насадки для бетонирования в холодную погоду

1. Следите за температурой затвердевания бетона в течение первых 24 часов, чтобы убедиться, что температура монолитного бетона не опускается более чем на 4 ° C (40 ° F).
2. Замерзший свежий бетон в течение первых 24 часов может привести к потере 50% его потенциальной 28-дневной прочности.
3. Поддерживайте температуру твердения бетона выше 4 ° C в течение как минимум четырех дополнительных дней после использования изоляционных покрытий или обогреваемых шкафов.
4. Поддерживайте температуру твердения бетона выше 10 ° C (50 ° F) в течение трех-семи дней, используя свежий бетон.
5. Никогда не заливайте бетонную смесь по мерзлой земле, снегу или льду. Используйте обогреватели, чтобы разморозить землю перед заливкой бетона.

Хотите узнать о мониторинге температуры в экстремальных погодных условиях? Кликните сюда!

Самый эффективный инструмент для контроля температуры отверждения бетона

Процесс укладки и выдержки бетона на стройплощадке требует точных температур, чтобы не повредить структурную целостность бетона.Благодаря SmartRock, беспроводному термометру температуры твердения бетона, вам больше не нужно беспокоиться о неоднозначном времени ожидания и ошибочных тестах на разрыв. SmartRock доставляет точные данные в реальном времени на ваше мобильное устройство каждые 15 минут. Бесплатное приложение рассчитывает данные вашего монолитного бетона, избавляя от лишних догадок.

Будучи полностью беспроводным датчиком, SmartRock позволяет подрядчикам работать эффективно, не беспокоясь о торчащих проводах. Датчик полностью встроен в бетон и закреплен на арматуре внутри опалубки.Это означает, что вам не нужно искать провода под нагревательными одеялами или полагаться на какие-либо внешние регистраторы данных для сбора или отправки данных. Одним нажатием кнопки вы можете загрузить бесплатное приложение и мгновенно поделиться данными со своей командой!

Способность

SmartRock отслеживать влияние монолитного бетона и температуры окружающей среды упрощает контроль твердения бетона и обеспечивает оптимальные условия. Кроме того, результаты в реальном времени позволяют подрядчикам оптимизировать процесс отопления, снизить затраты на электроэнергию и сэкономить время в своем графике проекта, зная, когда переходить к последующим строительным операциям, таким как снятие опалубки или последующее натяжение.Согласно методу зрелости ASTM C1074, датчики SmartRock могут использоваться для оценки прочности бетона на месте.

Узнайте больше о преимуществах датчиков SmartRock прямо сейчас!

Источники:
Советы и рекомендации по заливке бетона в жаркую погоду
Узнайте, как заливать бетон в холодную погоду
Бетон на практике
Бетонная конструкция

** Примечание редактора. Этот пост был первоначально опубликован 19 декабря 2018 г. и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

Как заливать бетон в жаркую погоду

Жаркая погода — не общий термин, когда говорят о заливке бетонной плиты . Жаркая погода определяется как высокая температура окружающей среды выше 90 ° F, низкая относительная влажность и / или высокая скорость ветра. Эти условия дополнительно объясняются в ACI 305 . Правильно, жаркая погода — это не просто температура воздуха. В некоторых районах жаркая погода может быть в любое время года из-за уровня влажности или скорости ветра.

Проблема с жаркой погодой на самом деле не в жаре при заливке бетонной плиты, потому что бетон затвердевает за счет гидратации. Когда бетон нагревается выше 77 ° F, процесс гидратации ускоряется и генерирует внутреннее тепло. Когда цемент гидратируется, он использует воду и выращивает кристаллы вокруг частиц заполнителя. Когда слишком жарко, вода может теряться из-за испарения. Это не позволяет бетону должным образом гидратироваться из-за отсутствия воды и может привести к потере прочности.Основная проблема при работе в жаркую погоду — это не только температура воздуха, но и температура бетона.

Заливка бетона в жаркую погоду может вызвать следующие проблемы:

• Повышенные трудности при отделке бетона
• Образование холодных швов из-за жаркой погоды, сокращающее время схватывания
• Пониженная прочность и долговечность
• Более низкая прочность на сжатие
• Дополнительная усадка при высыхании затвердевшего бетона
• Повышенный риск растрескивания

Если температура бетона во время укладки бетона превысит 77 ° F, необходимо разработать план, чтобы свести на нет влияние высоких температур.

1. Иметь достаточный персонал для работы с бетоном во время его заливки и для завершения процесса отделки — это работа не одного человека.
2. По возможности избегайте заливки бетона в полдень или в периоды пиковой температуры горячего воздуха.
3. При заливке бетона в жаркую погоду следует оставлять швы с меньшими интервалами, чем швы в холодную погоду.
4. Используйте солнцезащитные козырьки или ветрозащитные экраны, чтобы уменьшить возможные суровые условия.
5. Запланировать заливку внутренних плит после завершения строительства всех стен и крыш.
6. При заливке бетона в жаркую погоду держите на месте замедлитель испарения на случай, если температура станет выше и вода начнет быстро испаряться.
7. Используйте лед в составе бетонной водной смеси для охлаждения бетона.
8. Уменьшите время перемешивания после добавления воды.
9. Мешки с бетонной смесью и все оборудование, необходимое для заливки бетона в жаркую погоду, должны оставаться закрытыми или в тени до последнего момента перед использованием.
10. При заливке бетонной плиты сначала увлажните основание.
11. Используйте прохладную воду для увлажнения боковых опор перекрытий или стен.
12. Используйте правильный метод отверждения , чтобы бетон схватывался равномерно.

Нужна помощь при заливке плиты? Помните об этих советах и ​​ посмотрите это видео .

Назад в блог

Бетон нагревается при отверждении?

Это малоизвестный факт, что в процессе отверждения бетона на самом деле выделяется тепло.Это потому, что когда вы смешиваете воду с цементом, молекулы цемента вместе начинают химическую реакцию. Иногда они реагируют друг с другом, а иногда и с водой в процессе, называемом гидратация . Во время некоторых из этих реакций выделяется тепло, поэтому они называются экзотермическими .

Сколько тепла вырабатывается?

Как правило, по оценке Portland Cement Association, на каждые 100 фунтов цемента температура бетона повышается от 10 до 15 градусов по Фаренгейту.В результате, контроль температуры бетона очень важен для обеспечения его отверждения в течение достаточно длительного периода времени. Факторами, влияющими на отверждение, являются как внутреннее тепло, так и внешняя температура.

В идеале бетон следует заливать и выдерживать при внутренней температуре от 50 до 90 градусов по Фаренгейту. В холодный день это может означать, что вашему подрядчику по бетону необходимо утеплить или утеплить бетон. В жаркий день это означает, что бетон необходимо поддерживать в прохладном состоянии, обычно сохраняя его влажным, используя испарение для снижения температуры бетона.

Какая разница в температуре?

Если бетон становится слишком горячим, он может быстро набрать прочность, но конечная прочность будет ниже идеальной. Если бетон остается холодным, он не схватывается, и работа с ним прекращается. Отверждение при идеальных температурах от 50 до 90 градусов дает наилучшее сочетание конечной прочности и времени отверждения.

Помимо использования внешних методов, таких как испарительное охлаждение, когда он горячий, или изоляция и дополнительный нагрев, когда он холодный, на тепло, выделяемое при гидратации, также может влиять смесь бетона.Определенные комбинации заполнителя, песка и даже компонентов в цементе могут изменить количество тепла, выделяемого при отверждении и схватывании бетона. Таким образом, бетономешалка также играет роль в обеспечении твердого конечного продукта в зависимости от объема работы и погодных условий.

Защитите свои вложения в бетон

После всей этой работы, знаний и опыта, вложенных в качественно изготовленную бетонную плиту, было бы стыдно не позаботиться о ней! Эпоксидные покрытия защищают бетон, придавая ему дополнительную прочность от истирания и проницаемость.Кроме того, красочное покрытие или цветная морилка для бетона добавляют красоты продукту, который в остальном довольно мягкий. Чтобы защитить свои инвестиции в бетон, клиенты в Сакраменто и Северной Калифорнии могут обратиться в компанию California Custom Concrete, с которой можно получить бесплатные консультации по телефону или через Интернет.

Прогноз температуры бетона во время отверждения с использованием регрессии и искусственной нейронной сети

Гидратация цемента играет жизненно важную роль в изменении температуры бетона раннего возраста из-за тепловыделения.Температура бетона влияет на удобоукладываемость, и ее измерение является важным элементом любой программы контроля качества. В этом отношении очень ценным является метод оценки температуры бетона во время отверждения. В этой статье для оценки конкретной температуры использовались методы многомерной регрессии и нейронной сети. Для достижения этой цели были подготовлены десять лабораторных цилиндрических образцов в контролируемой обстановке, а температура бетона измерялась термисторами, имеющимися в тензодатчиках с вибрирующей проволокой.Переменные входных данных включают время (час), температуру окружающей среды, соотношение воды и цемента, содержание заполнителя, высоту и диаметр образца. Температура бетона была измерена на десяти различных образцах бетона. Нелинейная регрессия достигла определенного коэффициента () 0,873. Используя тот же набор входных данных, искусственная нейронная сеть предсказала конкретную температуру с более высоким значением 0,999. Результаты показывают, что метод искусственной нейронной сети может значительно использоваться для прогнозирования конкретной температуры, когда результаты регрессии не имеют надлежащей точности.

1. Введение

Прогноз температуры свежего бетона представляет большой интерес для проектировщиков и подрядчиков, потому что гидратация цемента — экзотермический процесс, а выделение тепла может привести к очень раннему возникновению термических трещин при отсутствии какой-либо нагрузки [1]. Поэтому использование метода оценки температуры во время отверждения очень выгодно.

Гидратация цемента вызывает повышение внутренней температуры бетона. Повышение температуры зависит от многих параметров, включая состав цемента, его крупность и содержание, содержание заполнителя и КТР (коэффициент теплового расширения), геометрию секции, размещение и температуру окружающей среды [2].После достижения максимальной температуры температура бетона снижается [3].

Заливки с большим отношением объема к площади поверхности более подвержены термическому растрескиванию. Цементы, используемые для массового бетона, должны иметь низкое содержание C ₃ S и C ₃ A, чтобы уменьшить чрезмерное нагревание во время гидратации. Цемент с более низкой крупностью и медленной гидратацией снижает повышение температуры. Массовые бетонные смеси должны содержать как можно меньшее количество цемента для достижения желаемой прочности.Это снижает тепло гидратации и последующее повышение температуры. Более высокое содержание крупного заполнителя (70–85%) можно использовать для снижения содержания цемента и снижения повышения температуры. КТР (коэффициент теплового расширения) крупного заполнителя имеет основное влияние на КТР бетона. Агрегаты с более низким КТР имеют тенденцию иметь более высокую теплопроводность; таким образом, тепло быстро отводится от сердечника. Более низкие температуры окружающей среды вызывают меньшее повышение температуры. Меньшее соотношение объема к поверхности приводит к меньшему повышению температуры.оказывает большое влияние на повышение температуры. Чем ниже, тем меньше поднимается температура [2].

Для измерения температуры бетона во время отверждения требуются инструменты и высокие затраты. Используемые методы прогнозирования температуры бетона обычно включают метод Portland Cement Association (PCA), графический метод ACI, метод Шмидта [4] и программный пакет ConcreteWorks [5].

Метод PCA рассчитывает повышение температуры на 10 ° F для каждых 100 фунтов цемента, не дает информации о времени достижения максимальной температуры, не позволяет количественно оценить разницу температур и предполагает, что наименьший размер бетонного элемента составляет не менее 1 .8 м (6 футов). Графический метод ACI использует диаграммы и уравнения, основанные на эмпирических данных и допущениях для граничных условий. Как правило, этот метод недооценивает максимальную температуру и плохо предсказывает время достижения максимальной температуры. Метод Шмидта не очень полезен для граничных условий и его трудно моделировать. Более того, она может быть сложной и должна выполняться опытным инженером [5]. В дополнение к недостаткам трех вышеупомянутых методов, они не предсказывают постоянную температуру бетона.Пакет программ ConcreteWorks, используемый для прогнозирования постоянной температуры бетона, должен измерять содержание воздуха в бетоне, осадку, заданную конечную прочность на сжатие (), коэффициент теплового расширения и тепловые свойства бетона. Этот тип измерения требует слишком много времени и затрат. Таким образом, использование быстрого и простого метода для прогнозирования постоянной температуры бетона, который измеряет входные параметры простым и недорогим способом, может быть очень полезным.

Целью данного исследования является прогнозирование температуры во время отверждения бетона с использованием времени (), температуры окружающей среды, отношения воды к цементу, содержания заполнителя, диаметра и высоты образца в качестве переменных.Необходимые данные являются результатом лабораторного эксперимента. Для прогнозирования использовались многомерная регрессия (программное обеспечение SPSS) и искусственная нейронная сеть (MATLAB).

2. Экспериментальные процедуры

Чтобы предсказать температуру во время отверждения бетона, необходимо непрерывно измерять температуру с помощью термисторов, которые расположены внутри образцов бетона. Необходимые данные получены в результате десяти экспериментов, проведенных на различных цилиндрических образцах бетона в Институте геотехники и маркшейдерского дела Технического университета Клаусталя, Германия.В каждом конкретном образце были установлены тензодатчики различных типов. Вибропроволочные тензодатчики оснащены термисторами, с их помощью измеряется температура бетона. На разных этапах бетонирования бетон соответствующим образом уплотняли ручным вибратором.

Измерения начались сразу после бетонирования образца и в процессе его отверждения. Температуру фиксировали до 30 часов после бетонирования, при этом температурные изменения скорее прекратились.

Для более точного прогнозирования температуры, измеренная температура бетона в образцах с аналогичной возможностью тензодатчиков была использована в качестве температуры бетона.

Тип цемента, использованный в данном исследовании и производимый German Deuna Co., представляет собой портландцемент (CEM,).

Характеристики образцов представлены в таблице 1. Использованные агрегаты во всех образцах крупнозернистые и кремнеземистые. Образец № 9 был помещен в холодную погоду (от −2 ° C до +1,84 ° C) после бетонирования и в процессе отверждения.Для образцов с водоцементным соотношением 50% и образца № 9 (бетонирование в холодную погоду) на каждый килограмм цемента было использовано 30 мл пластификатора.