Как бетон набирает прочность

Набор прочности бетона — температура, влажность, гидратация

Возведение конструкций различной конфигурации и назначения предполагает заливку фундамента. Поэтому многие строители, преимущественно начинающие, интересуются тем, каково же время набора прочности бетона. Сразу стоит отметить, что этот процесс зависит от многочисленных моментов, среди которых не только условия окружающей среды, но и составляющие самого раствора, используемого для заливки фундамента.

В этой статье мы попробуем разобраться, как набирает прочность бетон и есть ли методы ускорения этого процесса.

В чем суть процесса?

Условно, он делится на 2 этапа:

  1. Схватывание. Этот этап происходит в течение первых 24 часов после замешивания основы. Время схватываемости раствора зависит от показателей температуры в помещении или на улице. И если обеспечить должные условия, то можно ускорить схватывание бетонной массы.
  2. Твердение. Как только основа схватится, то наступает затвердение. Как ни странно, но затвердевание фундамента продолжается в течении 12-24 месяцев. При этом заявленные производителем значения, при обеспечении благоприятных условий, определяется на 28 день после заливки.

Интересно, что во многих источниках можно найти, от чего зависит кинетика набора прочности – температур, время. влажность, качество ингредиентов. Но мало где найдешь ответ на вопрос, за счет чего бетон набирает прочность? Это происходит в процессе гидратации цемента.

В сухом материале присутствуют 4 основных элемента:

  • аллит;
  • белит;
  • трехкальциевый алюминат;
  • четырехкальциевый аллюмоферрит.

Первым при замесе в реакцию вступает аллит, но это самый хрупкий минерал. Далее идут алюминаты и алюмоферриты. Последним в реакцию вступает белит, он же и дает необходимую прочность. При этом он гидратируется постепенно, ежегодно набирая нужные параметры. Даже спустя 50 лет процесс гидратации идет, соответственно, все это время бетон продолжает набирать прочность.

Процесс гидратации цемента начинается с момента смешения с водой и продолжается в течение долгого времени

Что же касается именно бетона, то его параметры зависят от степени гидратации цемента. Если речь идет о низкой степени, то спустя 4 недели она достигнет искомых 90%. В высокопрочном составе через это же время будет только половина (до 49%), и в дальнейшем с течением времени она будет только нарастать. В среднем за 3-5 лет прирост составляет порядка 60%.

Что влияет на вызревание фундамента

Как было сказано ранее, на то, сколько бетон набирает прочность, влияет целый ряд нюансов, к основным из которых относится:

  • температурные условия окружающей среды;
  • уровень влажности в месте, где производится заливка основы;
  • марка цемента;
  • время.

Температурные условия

Набор прочности бетона в зависимости от температуры окружающей среды, это актуальный вопрос для большинства людей, которые собственными силами занимаются заливкой фундамента. Тут стоит запомнить одно главное правило: чем холоднее на улице или в помещении, где проводится бетонирование поверхности, тем больше время твердения.

Скорость набора прочности бетона в зависимости от температуры

При температуре ниже 0°С укрепление основы приостанавливается и, как следствие, срок набора прочности увеличивается на неопределенное время. Порой достижение заявленных производителем прочностных характеристик происходит спустя несколько лет. Это когда процесс происходит в северных регионах. Такое явление обусловлено тем, что вода, имеющаяся в цементной массе, замерзает. А поскольку за счет влаги обеспечивается необходимая для процесса гидратация, то и затвердевание, так сказать, «замораживается».

Но как только на улице начнет теплеть и станет выше нулевой отметки, твердение продолжится. И так далее. Так выглядит набор прочности бетона в зависимости от температуры.

Теплые погодные условия «активизируют» и ускоряют твердение цементной основы. Скорость твердения бетона в зависимости от температуры прямо пропорциональна увеличению показателей окружающей среды. Так, при 40°С заявленные производителем показатели достигаются через 7-8 дней. Именно по этой причине многие опытные специалисты рекомендуют проводить заливку бетонного фундамента на приусадебном участке в жаркую погоду, за счет чего требуется гораздо меньше времени на организацию всего строительного процесса в целом, нежели в случае с заливкой фундамента в более холодную погоду.

Зимой, как только температура опускается до отметки 0 градусов, процесс гидратации полностью прекращается

Но даже в этом случае не стоит «пережаривать» бетон – пока нижние слои схватятся, верхние начнут трескаться. Это не добавляет ни эстетики, ни твердости. При проведении работ в жаркое время поверхность 2-3 раза в день обильно поливают водой и накрывают целлофаном.

За сколько бетон набирает прочность в зимнее время года? По сути, возведение фундамента зимой – это трудоемкий процесс, который требует использования специального оборудования для регулярного прогрева цементной массы с целью ускорения процесса его затвердевания.

При работе с бетонной массой с целью ускорения ее затвердевания нагрев свыше 90°С недопустим. Это может привести к растрескиванию будущей поверхности.

Для того, чтобы понять каким образом температура влияет на процесс затвердевания, можно изучить график набора прочности бетона. Это позволит визуально разобраться в данном явлении. График набора состоит из линий, которые выстроены на основании данных, собранных для цемента М400 при разном режиме.

График твердения бетона позволяет определить, какое процентное соотношение от марочных показателей будет достигнуто через некоторый временной промежуток. Проще говоря, по этим линиям можно узнать, сколько дней масса набирает марочное значение твердости при той или иной температуре.

График набора прочности по марке цемента

С целью определения оптимального, можно даже сказать, безопасного срока начала проведения строительных работ зачастую берется во внимание таблица набора прочности. По ней можно с легкостью определить за какое время застынет фундамент, приготовленной из той или иной марки цемента. Поэтому опытные специалисты всегда и пользуются подобными информационными таблицами.

Марка цемента

Среднесуточная t цементной основы, °С

Срок затвердевания по суткам

Процесс набора прочности бетона

Основная характеристика бетона, которая определила его широкое распространение — это высокая прочность. Материал набирает любую прочность в реальных условиях, так как есть много причин, которые способствуют недобору величины, соответствующей бетону определенной марки. Знание этих причин и их особенностей способствует формированию бетонных фундаментов, конструкций с максимальными эксплуатационными показателями.

Процесс набора

Физико-химические реакции гидратации создают новые монолитные соединения, которые придают материалу свойства искусственного камня. Новое качество формируется в течение многих суток (окончательно примерно через полгода) и в идеале прочностные свойства бетонной конструкции должны соответствовать бетону определенного класса и марки. По времени процесс вызревания камня имеет две последовательные стадии: начальная — схватывание, и завершающая — твердение. По его завершении бетон может нагружаться.

Схватывание

Бетоном пользуются не сразу после затвердения, так как может потребоваться некоторое количество времени, чтобы довезти материал до объекта. Смесь должна оставаться подвижной, чему способствует механическое перемешивание раствора в миксере автосмесителя. Тиксотропия позволяет сохранить основные свойства смеси до ее заливки, откладывая старт начальной стадии созревания. Однако следует знать, что если время затянуть или температура поднимется, развивается необратимый процесс «сваривания» раствора, в результате которого занизятся его характеристики.

Длительность схватывания находится в зависимости от температуры воздуха — от 20 мин. до 20 часов. Наибольшая продолжительность данного процесса зимой при температурных значениях около 0 град. Заливка фундамента в этот период будет сопровождаться удлинением интервала начала схватывания от 6 до 10 часов, а сама стадия растянется на 15 – 20 ч.

Читать еще:  Как выбрать перфоратор для бетона

Оптимально заливать бетон в форму при 20 градусах. Тогда при условии, что раствор затворен за час до заливки, схватывание начнется через один час и завершится через 60 мин. Жаркая погода способствует практически моментальному схватыванию раствора за 10 – 20 мин.

Оптимальное течение гидратации при твердении раствора: температурный коридор от 18 до 20 град., влажность близкая к 100%. Отклонения от данных параметров в значительной степени изменяют скорость твердения камня. Полное вызревание бетона длиться несколько лет.

Вместе с тем на этой стадии скорость твердения закономерно изменяется со временем. К примеру, для бетона М300 к концу 3-го дня она достигает 50%, на 14–й день составляет до 90%, а на 28 день — 100%. Далее через три месяца прочность повышается еще на 20%, а через 3 года может стать на 100% больше, чем была к концу 28 суток после затворения.

Особенности набора прочности

Снижение температурных показателей среды ведет к замедлению твердения. Нулевая отметка на термометре останавливает процесс из-за замерзания воды в камне (снижается качество бетона), а подъем значений снова его возобновляет. Смесь начинает высыхать при недостатке или отсутствии влаги, однако это может замедлить и остановить правильное твердение, что воспрепятствует набору заданного свойства бетоном. А вот автоклавное отвердение смесей значительно ускоряется при повышенных значениях температурно-влажностного режима: 80 – 90 град. и 100% влажности, что ведет к ускоренному росту прочностных показателей. За счет влаги в воздухе может сокращаться интервал набора прочности раствором, который уложен открыто.

Бетоны более высоких марок (состоят из большего количества цемента лучшего качества) твердеют и набирают прочность быстрее, поэтому обрабатывать их следует более оперативно. В интервале с 3-х по 10-е сутки после укладки нормативный набор прочности бетона обеспечивается близкими к идеальным условиями выдержки. В теплую погоду раствор укрывается влагоемкими материалами, через которые камень увлажняется круглосуточно 6 – 7 раз, и перекрывается плотной пленкой.

В солнечную погоду он укрывается от прямых лучей. Зимой бетон может искусственно прогреваться изнутри, утепляться, обогреваться тепловыми генераторами, чтобы предотвратить замерзание воды, и изолируется от осадков. Важным параметром для продолжения работ является нормативно-безопасный срок набора прочностных свойств. Таблица 1 показывает зависимость от марки бетона и среднесуточной температуры значений прочностных показателей бетонов через соответствующее количество суток.

Нормативно-безопасным сроком созревания бетонов можно считать значение 50%, а безопасным — от 72% до 80% от марочного значения, что, к примеру, важно знать при работах на фундаменте.

От чего зависит набор прочности?

Факторы, которые управляют набором прочностных свойств камня, включают: сколько времени прошло после заливки, температурно-влажностный режим выдерживания, качество (активность) и марку цемента, соотношение воды и цемента в растворе, пропорции компонентов в смеси, способ уплотнения, технологию перемешивания, способ и скорость укладки, качество и регулярность увлажнения, наличие пластификаторов (добавок-ускорителей твердения) в смеси зимой и пр. Поднятие марки бетона зависит от увеличения доли и более высокой марки цемента в смеси, пропорций компонентов. Марка прямо влияет на набор прочности бетона. Для низких марок критическая прочность имеет большее значение. Таблица 2 отражает данную закономерность.

Поэтому прочностью фундамента из бетона высокой марки определяется надежность, долговечность конструкции здания. Камень в холодную погоду приобретает прочность благодаря собственному тепловыделению, но для нормализации графика формирования камня целесообразно применять соответствующие добавки, ускоряющие твердение и снижающие температуру остановки гидратации. С ними смесь набирает марочную прочность уже через 14 суток. Удачным решением также станет изменение составляющих в бетоне. К примеру, глиноземистый цемент набирает прочностные показатели даже в морозы, так как выделяет примерно в 7 раз больше собственного тепла по сравнению портландцементом.

В наборе этого свойства существенную роль играют форма и фракция зерен натуральных наполнителей. Их неправильная форма и повышенная шероховатость обеспечивают лучшие условия сцепления и качество бетона. Известно, что увеличение доли воды в бетонной смеси способно привести к расслоению массы материала. Следствием этого также становится то, что при относительном увеличении доли воды в растворе на 60% от оптимального значения (в/ц = 0,4) происходит недобор прочности на 50% от марочной. Однако при соотношении вода/цемент 1/4 период отвердения (упрочнения) сокращается в два раза.

Чтобы ускорить процесс и минимизировать выдержку бетона, целесообразно применять пескобетоны с низким соотношением вода/цемент. Неуплотненный бетонный раствор имеет шансы вызреть только до 50% от нормативной прочности даже при оптимальном соотношении вода/цемент. Вместе с тем ручное уплотнение способно повысить его прочность на 30 – 40%, а вибротрамбовка повышает прочность до нормативных 95 – 100%.

График набора прочности

Важно знать график набора прочности бетона для прогнозирования последствий изменения температурных условий твердения, которые приводят к увеличению времени выдерживания.

График 1 показывает на примере бетона М400 через сколько суток смесь при фиксированных температурных значениях набирает определенный процент прочности (за сто процентов взят набор марочной прочности за 4 недели). Температурный режим 30 град. является оптимальным для набора нормативной прочности (97%) за 11 дней, а при показателе в 5 град. значение безопасной прочности не будет достигнуто камнем и за 14 дней. В такой ситуации следует разогревать, утеплять укладку. В соответствии с кривыми определяются сроки распалубки при превышении прочностью 50% марочного значения.

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.

Как бетон набирает прочность и как эти параметры контролировать

В этой статье мы расскажем о том, сколько времени бетон набирает прочность и о том, какие способы контроля этого параметра доступны сегодня.

Тема статьи неслучайна, так как большая часть строительных объектов из года в год возводится с применением бетона. Популярность этого материала не снижается, а напротив увеличивается, несмотря на повсеместное внедрение альтернативных технологий в строительстве объектов различного назначения.

Структура материала после достижения требуемой твердости

Именно поэтому так актуален вопрос, через какое время бетон набирает прочность и как это влияет на сроки проведения строительных работ?

Средние темпы набора прочности

Армирование цементно-песчаной стяжки

Перед тем как ответить на вопрос, когда бетон набирает 70 прочности, разберёмся с тем, что означает число 70. По сути, это процентное обозначение марочных параметров. При достижении этого параметра, конструкции и сооружения условно соответствуют требованиям ГОСТа.

Не секрет, что в соответствии с присвоенной маркой бетона определяется не только цена, но и максимальная нагрузка из расчета кгс/см², которая может быть оказана на ЖБИ без ущерба для целостности изделия. Именно поэтому, все промышленные ЖБИ производятся с отпускной прочностью 70% от марочной нормы в летний период и 90% — в зимний период.

Так как все промышленно произведённые ЖБИ по умолчанию соответствуют требованиям ГОСТа, строительные организации могут применять его по назначению сразу же после получения заказанного изделия.

В отличие от строительных организаций, которые заказывают ЖБИ с завода, частные пользователи раствора при заливке опалубки должны иметь четкое представление о том, за какое время бетон набирает прочность.

На фото — работа с бетоном в холодное время года

В среднем, марочный контроль технологи проводят через 28 дней по окончании заливки раствора в опалубку. Можно предположить, что это и есть усреднённый временной показатель, необходимый для набора оптимальных параметров твердости.

При теплой погоде в течение первой недели после укладки происходит интенсивный набор прочности материалом вплоть до условных 70% от марочной нормы. В ходе этого процесса происходит взаимодействие цементных зерен и жидкой среды вплоть до образования гидросиликатов калия.

Важно: Процесс твердения может продолжаться и после набора условных 70% от марочной нормы.
К примеру, некоторые ЖБИ с первоначальной маркой бетона М 200, по прошествии нескольких лет, приобретают прочность, соответствующую материалам с маркой М 400.

Читать еще:  Бетон сыпется что делать

Время снимать опалубку

Опалубка под строительство фундамента

Теперь, когда мы определились с тем, сколько дней набирает прочность бетон, определимся с тем, когда можно приступить к демонтажу опалубки.

  • Если бетонный фундамент залит своими руками, но с учетом технологических требований и рекомендаций, то приступать к демонтажу опалубки можно уже через трое суток.
    За это время будут достигнуты оптимальные параметры твердости, при которых возможна резка железобетона алмазными кругами. Но, несмотря на это, нагружать конструкцию можно не раньше, чем через неделю.
  • Если заливка конструкций и сооружений осуществляется в зимнее время, рост прочности существенно замедляется. Поэтому опалубка может быть снята не ранее, чем через неделю. Нагружать конструкции такого типа и проводить алмазное бурение отверстий в бетоне можно не раньше, чем через 2 недели.

Важно: Заливка опалубки в зимнее время должна осуществляться с применением специальных укрывных материалов, так как не укрытый раствор промёрзнет и вообще не наберет требуемую прочность.

Надо понимать, что эта инструкция важна, так как, если произвести демонтаж раньше времени, велика вероятность появления трещин в толще готовой конструкции. Но надо учитывать то, что передерживать опалубку также нежелательно, поскольку она препятствует свободному доступу воздуха, вследствие чего бетон просыхает неравномерно.

Темпы схватывания и способы контроля данных параметров

На фото — фундамент после своевременного демонтажа опалубки

Возвращаясь к тому, за сколько бетон набирает прочность, рассмотрим темпы поэтапного твердения:

  • За первые трое суток после укладки при нормальных температурных условиях материал набирает около 30% от марочной прочности.
  • По прошествии 7-14 суток после укладки при нормальных температурных условиях материал набирает свыше 60% от марочной нормы.
  • За 28 суток по окончании укладки бетон способен набрать 100% от марочной нормы.
  • В течение 90 суток после укладки материал способен набрать до 120% от марочной нормы.
  • Дальнейшее твердение и упрочнение конструкций при доступе влаги также происходит, но интенсивность процесса на порядок ниже.

Сильнее всего темпы твердения цементосодержащих растворов тормозит снижение температуры. В результате похолодания, частицы цемента менее активно взаимодействуют с водой. В итоге химические реакции протекают крайне медленно.

Снижение температуры до минусовых значений вообще останавливают процесс твердения. При последующем повышении температуры окружающей среды материал будет твердеть, но на марочный набор прочности в этом случае рассчитывать не приходится.

На фото — результат пересыхания раствора в процессе схватывания

В то же время, повышение температуры в толще материала позволяет резко ускорить темпы твердения. Но, повышая температуру, следует проследить за тем, чтобы раствор в опалубке не высох раньше положенного времени.

Так, например, при нагреве бетона водяным паром до температуры 80°С, для набора 70% от марочной прочности потребуется не менее 16 часов. Таким образом, выполняется промышленная пропарка при изготовлении свай и ряда других железобетонных изделий.

Важно: Нельзя нагревать бетон больше 90 °С, так как при температуре закипания воды химическая реакция, при которой твердение цементосодержащего раствора становится невозможным.

Еще один момент, на который следует обратить особое внимание — твердение цементосодержащего раствора является экзотермическим процессом, при протекании, которого бетон выделяет тепло. В итоге, увеличивая температуру для более интенсивного набора прочности, вы рискуете пересушить бетон, так как к температуре разогрева добавится тепло высвобожденное в ходе экзотермического процесса.

Теперь вы знаете о том, сколько набирает прочность бетон и какие факторы определяют интенсивность протекания этого процесса. В результате, вы сможете проследить за тем, чтобы твердение бетонных конструкций осуществлялось в рамках технологических рекомендаций.

Больше полезной и познавательной информации вы сможете обнаружить, посмотрев видео в этой статье.

Бетон — время схватывания и набора прочности

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.

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.

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 3.03.01. 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.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Бетонная смесь любого состава имеет свойство схватываться и получать необходимые прочностные характеристики при прохождении двух стадий. Соблюдение оптимального соотношения временных, температурных параметров и значений приведенной влажности имеет определяющее значение для получения монолитной конструкции с запланированными свойствами.

Стадийные характеристики процесса заключаются в:

  • схватывании бетонного состава. Время предварительного схватывания не велико и составляет ориентировочно 24 часа при средней температуре +20 Со. Начальные процессы схватывания происходят в течение первых двух часов по затворении смеси водой. Окончательное схватывание происходит, как правило, в течение 3–4 часов. Применение специализированных полимерных добавок позволяет, при определенных условиях, период начального схватывания смеси сократить до нескольких десятков минут, но целесообразность такого экстремального метода бывает оправданной по большей части при поточном производстве железобетонных элементов промышленных конструкций;
  • отвердевании бетона. Бетон набирает прочность, когда в его массе протекает процесс гидратации, иными словами – удаление воды из бетонной смеси. Часть воды при прохождении этого процесса удаляется при ее испарении, другая часть связывается на молекулярном уровне с составляющими смесь химическими соединениями. Гидратация может происходить при неукоснительном соблюдении температурно-влажностного режима отвердевания. Нарушение условий приводит к сбоям в прохождении физико-химических процессов гидратации и, соответственно, к ухудшению качества железобетонной конструкции.

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.

Читать еще:  Выравнивание бетонных стен своими руками

Как бетон набирает прочность и как ускорить твердение

Во время строительства дома приходится пройти этап сооружения железобетонных конструкций. Узнаем все физико-химические процессы, происходящие в бетоне и можно ли на них повлиять.

После завершения монолитных работ наступает достаточно продолжительный этап выдержки и набора железобетонными конструкциями прочности. Мы расскажем, в каком уходе нуждается бетон во время твердения, как его ускорить и какие физико-химические явления сопровождают этот процесс.

Процесс твердения бетона

Химия процесса твердения

Сооружение бетонных конструкций, полностью отвечающих расчётным характеристикам — настоящее искусство, которое невозможно постичь без понимания сложной и непрерывной последовательности преобразований, происходящих в структуре материала. Прообразы строительных вяжущих, отдаленно напоминающих современный цемент, появились ещё во 3–2 тысячелетии до н.э.

Однако состав и соотношение компонентов таких смесей подбирались исключительно экспериментальным путём вплоть до конца XVIII века, когда был запатентован так называемый «романцемент». Это стало первой вехой в научном подходе к развитию строительного бетона.

Химическая природа твердения современного цемента весьма сложна, она включает длинную цепочку перетекающих друг в друга процессов, в ходе которых формируются сначала простейшие химические, а затем всё более прочные физические связи, приводящие к образованию монолитного камнеподобного материала.

Подробно рассматривать эти процессы для человека, неискушённого в химии как науке, нет никакого смысла, гораздо полезнее оценка внешних признаков таких явлений и их практического смысла.

В современном строительстве используется преимущественно портландская цементная смесь, состоящая из обожжённой глины, гипса и известняка, а с точки зрения химии — из оксидов кальция, кремния, алюминия и железа. Первичное сырье проходит термическую обработку и тонкое измельчение, после чего компоненты смешиваются в точно определённой пропорции.

Главная цель обработки в процессе производства — разрушить природные химические и физические связи веществ, которые впоследствии восстанавливаются в присутствии воды. Цемент, в отличие от необработанной глины и извести, твердеет вследствие не высыхания, а гидратации, поэтому его намокание после окончательного отверждения не приводит к размягчению и повышению вязкости.

В отличие от атмосферных вяжущих, быстро отвердевающих на воздухе, цемент твердеет практически весь срок эксплуатации бетонных конструкций. Связано это с тем, что в толще застывшего изделия остаются вещества, не успевшие вступить в реакцию с водой.

В действительности при производстве бетонной смеси воду в нее добавляют в количестве, заведомо недостаточном для реагирования всех частиц минерального вяжущего. Связано это с тем, что повышенное содержание воды в бетоне приводит к его расслоению, значительной усадке при твердении и появлении внутренних напряжений.

Тем не менее, остатки минеральных веществ продолжают реагировать, ведь в толще своей бетон имеет ненулевую влажность. Из-за этого его твердение происходит не мгновенно, а в течение продолжительного времени. Из всего срока твердения можно выделить наиболее интенсивный период, который для бетона на портландцементе составляет 28–30 дней.

Если в течение этого времени бетонное изделие находится в соответствующих условиях, оно принимает 100% расчётной прочности. При этом всего за 6–8 дней твердения прочность бетона достигает 60–70% от марочной, а треть расчётной прочности изделие приобретает уже на 2–3 сутки.

Сезонная специфика

Твердение смесей на цементном вяжущем сопровождается двумя процессами — незначительным увеличением объёма и выделением тепла. Из-за этого протекание реакций отверждения может существенно отличаться в зависимости от внешних условий.

Сначала нужно разобраться с увеличением объёма. Этот процесс имеет определённую практическую пользу: способствует более лёгкому отделению опалубки и предварительно растягивает арматуру, увеличивая качество сцепления и позволяя стали воспринимать растягивающую нагрузку практически сразу после её возникновения, минуя стадию упругой деформации.

Негативные последствия от расширения возникают в ситуациях, когда бетон стеснён формой, например при заливке бетонных стяжек, шпонок в сборно-монолитных конструкциях и производстве изделий в жёсткой несъёмной опалубке. В подобных случаях обязательно требуется устройство сжимаемой оболочки, компенсирующей линейное расширение.

Выделение тепла может иметь как положительный, так и отрицательный эффект. Для начала нужно понимать, что нагрев твердеющей бетонной массы наиболее ярко выражен в первые 50 часов после приготовления смеси. Интенсивность нагрева возрастает соразмерно габаритам изделия, ведь из толщи бетона сложнее отводить тепло. Также нужно учесть, что бетон с высоким содержанием цемента будет нагреваться сильнее низкомарочного.

При низких температурах воздуха способность бетона нагреваться в процессе твердения позволяет относительно легко поддерживать нормальный температурный режим. При том, что в обычных условиях минимальная температурная отметка для проведения бетонных работ составляет +5 °С, заливать изделия в несъёмную опалубку из пенополистирола можно даже при морозе до -3 °С: собственное выделение тепла позволит поддерживать необходимую температуру.

Даже обычные бетонные конструкции можно защищать утепляющими материалами для поддержания нужного температурного режима или обустраивать тепляки, в которых просто сохраняется плюсовая температура. Важно отметить, что после набора бетоном 50–60% прочности мороз не оказывает разрушительного воздействия по той причине, что большинство воды уже успело вступить в реакцию. Однако скорость твердения при этом падает практически до нуля, что нужно учитывать при определении сроков выдержки.

В жаркую погоду естественный нагрев бетонной смеси оказывает негативное влияние. Вода с поверхности испаряется слишком быстро, к тому же нагрев провоцирует линейное расширение, сопровождающееся раскрытием трещин, что в процессе твердения бетона недопустимо.

Поэтому массивные изделия, находящиеся под открытым солнцем, нужно постоянно увлажнять и охлаждать проточной водой хотя бы в первые 7–10 суток после заливки. Остаток срока выдержки бетон может оставаться под укрытием из полиэтиленовой плёнки.

Ускорение схватывания и набора прочности

В зависимости от марки, бетону достаточно 20–30 часов чтобы окончательно принять форму, после чего его можно обильно поливать водой, чтобы сделать процесс набора прочности более интенсивным.

Высокая температура также способствует ускоренному твердению, но только при условии, что нагрев будет однородным по всей толщине отливаемого изделия. Так, на заводах ЖБИ твердение ускоряют, обдавая изделие паром при температуре 70–80 °С, но нужно помнить, что нагрев свыше 90 °С для твердеющего бетона губителен.

Обеспечить максимальную скорость набора прочности можно правильным водоцементным отношением приготовленной смеси, установленным ГОСТ 30515 2013. Также ускорить процесс можно внесением различных добавок: хлорида кальция, сульфата и хлорида натрия, углекислого натрия (соды).

Но нужно помнить, что применение ускорителей схватывания ограничено их предельным содержанием, а также типом бетонной конструкции, маркой бетона и арматуры, типом используемого цемента. Больше ясности в этот вопрос может внести ГОСТ 30459–96.

В заключение следует отметить, что в гражданском строительстве необходимость ускорить твердение бетона возникает крайне редко. Бетон приобретает большую часть марочной прочности достаточно быстро, поэтому в случае заливки перекрытий или армированных поясов продолжать строительные операции можно уже спустя 7–10 дней после выполнения монолитных работ.

Если же речь идёт о фундаменте, то ускорять твердение не имеет практически никакого смысла: основание здания должно пройти усадку в течение года чтобы опорный слой грунта успел стабилизироваться и возможный перекос мог быть устранён корректирующим слоем или в процессе возведения коробки. опубликовано econet.ru

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector