Схватывание и твердение бетона и цемента

Цемент твердеет при взаимодействии с водой и очень важно знать, почему это происходит. Изучение этого процесса позволяет создавать новые химические добавки повышать положительные характеристики материала без вреда для самого процесса схватывания и твердения железо-бетонного (ЖБИ), цементного и бетонного сырья.

Производители используют добавки для формирования линейки продуктов с разными свойствами. Среди положительных эффектов добавок в бетон можно отметить:

• сокращение энергозатрат при пропаривании ЖБИ за счет добавок для ускорения набора прочности;
• при использовании пластификаторов уменьшение трудозатрат на вибрирование;
• увеличение оборачиваемости формоснастки или опалубки;

В итоге все это дает экономию цемента и снижение себестоимости продукта.

Основные стадии набора прочности бетона:

Схватывание бетона — короткий этап времени длительностью до 24 часов. При комнатной температуре (20 градусов Цельсия) схватывание начинается через 2 часа после затворения раствора и заканчивается всего через 2-3 часа. При нулевой температуре процесс занимает уже 15-20 часов. Соответственно повышенные температуры (например, процесс пропаривания ЖБИ в специальных камерах) позволяет сократить время схватывания бетона всего до 15-20 минут.

Вторая стадия — это твердение бетона. Когда после укладки в опалубку, бетон схватывается, сразу начинается процесс твердения материала, который длится несколько лет. Необычно, ведь кажется, что уже через сутки железо-бетонная конструкция затвердела и готова к использованию. Это отчасти так, но замечательное свойство бетонных изделий заключается в способности наращивать прочность и твердость еще несколько лет подряд. Что же касается срока в 28 суток, то этот период нужен, чтобы гарантировать требуемую по ГОСТу твердость для конкретной марки бетона.

Годами набирать твердость бетону помогает процесс гидратации цемента, но прежде чем рассказать о нем, стоит отметить и еще одну, возможную, стадию жизни бетонных материалов, которую допускать нельзя. Это «сваривание» бетона.

Необратимые негативные изменения в свойствах стройматериала происходят при плохой организации работ. Например, жаркий июньский день, стоит «молотилка» с бетоном и ждет 10 часов начала разгрузки. В это время с бетоном уже идут процессы, резко понижающие его технические качества. Поэтому очень важно доверить профессионалам доставку и разгрузку цемента и бетона на стройплощадку.

Итак, процесс гидратации. Его обеспечивают всего четыре минерала в составе цемента. Рассмотрим их подробнее.

C3S 3-кальциевый силикат (3CaO x SiO2) — главный элемент цементного раствора. Трехкальциевый силикат вступает в реакцию с выделением тепла и разогревает раствор с момента затворения. После начала схватывания температура постепенно снижается. Прочность через регламентированные 28 дней должен обеспечить именно этот минерал.

C2S 2-кальциевый силикат 2CaO x Si02 вступает в игру через месяц после затворения цемента в бетонной смеси, принимая эстафету у 3CaO x SiO2. Впрочем, можно и сократить срок начала реакции с помощью определенных добавок. Но независимо от этого действие данного минера длится несколько лет подряд.

C3A 3-кальциевый алюминат 3CaO x Al2O3 является самым активным элементом в составе цементного раствора. Он помогает бетону набрать прочность в первые дни после заливки. Зато потом роль алюмината сводится практически на нет. Быстро пробежав дистанцию, этот «спринтер» уступает дорогу своим напарникам.

Наконец, C4AF 4-кальциевый алюмоферит (4CaO x Al2O3 x Fe2O3). Это четвертый элемент системы по набору прочности, причем элемент на первый взгляд практически бесполезный. В реакцию он не вступает очень долго. Лишь через многие годы этот «ленивец» вступает в дело и позволяет еще чуть-чуть повысить прочность и твердость бетонной конструкции.

Полезный совет от специалистов «Люкс-Строй»:

Пока бетон или раствор цемента подвижны, они дольше переходят в стадию твердения. Поэтому заказывать доставку этих стройматериалов нужно в бетоносмесителях. У нашей компании есть собственный автопарк для доставки цемента и бетона, что позволяет доставить клиентам качественный бетон без эффекта сваривания.

Сколько застывает бетон, и что сделать, чтобы процесс пошел быстрее

Смесь из цемента, воды и наполнителей во время замешивания и заливки очень пластична. Со временем она отвердевает, набирает прочность и образует надежную конструкцию. Расскажем, как долго по времени застывает бетон, от чего зависит скорость твердения и какие факторы могут повлиять на набор прочности.

Стадии набора прочности бетона

Выделяют два этапа затвердевания:

1. Схватывание. Процесс начинается с гидратации — реакции цемента с водой. Она начинается спустя 2–3 часа после смешивания компонентов раствора. Именно под ее действием сохнет бетон. Поэтому во время доставки до стройплощадки бетон перемешивают в бетономешалке. Время схватывания бетона — около суток. Первый час материал сохраняет подвижность, что позволяет при разровнять смесь после заливки. Со временем он теряет пластичность, что указывает на переход к следующей стадии.
2. Набор прочности. Последующее затвердевание и набор нужных характеристик продолжается на протяжении 2–3 лет. Важно знать, сколько времени сохнет бетон до достижения расчетной прочности. Максимальная интенсивность застывания наблюдается в первые дни после заливки — в течение первых 5-6 суток материал наберет около 30% прочности. Расчетную прочность бетон набирает, в среднем, за 28 дней. Через 3 месяца после заливки показатель прочности на 20% превысит марочный.

Факторы, влияющие на твердение цементного раствора

Сезон

Обычно заливку фундамента бетоном и другие бетонные работы выполняют летом. Это связано с необходимостью поддерживать оптимальные внешние условия для своевременного застывания. Идеальной для набора прочности считается температура воздуха +18-+22°C с уровнем влажности воздуха от 80 до 100%. При меньшей температуре материал будет дольше набирать прочность, при заморозках с минусовым значением процесс затвердевания остановится.

Заливка бетона возможна и в любое другое время года. Для работы с бетоном зимой используют тепляки, тепловые пушки и теплоизоляционные материалы, добавляют в раствор морозостойкие вещества и добавки-ускорители. Все это увеличивает стоимость работ, поэтому заливка фундамента в холодный сезон обходится намного дороже.

Трамбовка

Чтобы бетонная смесь в опалубке схватывалась равномерно и быстро применяют специальное виброоборудование для трамбовки. Качественное утрамбовывание помогает удалить из толщи материала лишний воздух, обеспечить лучшую реакцию воды и вяжущего вещества.

Состав

Время затвердевания бетона зависит от того, сколько в нем цемента от общего состава смеси. Чем выше марка — тем быстрее он будет твердеть. Например, при равных температурных условиях и одинаковом уровне влажности бетон класса B15(M200) с меньшим содержанием цемента схватится за 2,5 часа, а B30(M400) с большим объемом цемента в массе — за 1-2 часа. Бетоны на гравии, керамзите, растворы с содержанием других пористых добавок твердеют дольше, так как задерживают воду в растворе.

На скорость процесса также влияют пластификаторы и другие добавки, которые замешивают с бетоном, чтобы увеличить или уменьшить время схватывания и затвердевания.

График набора прочности по суткам

По этой таблице можно увидеть, сколько застывает бетон, в зависимости от его температуры. Например, при рекомендованной температуре в +20°C бетон наберет 50% марочной прочности через трое суток после заливки. Спустя 14 дней этот показатель достигнет 90%, через 28 дней — 100%.

Также по этим данным можно понять, сколько времени закладывать до следующего этапа строительства. По стройнормативам безопасный срок начала работ для бетона, который сох при +20°C, — третий день, но опытные строители рекомендуют подождать хотя бы до седьмого.

Приведенные выше данные условны. Они показывают сколько времени понадобится для набора прочности бетона М200-М300. Сведения неактуальны для материала других классов, не учитывают уровень влажности и другие внешние условия, от которых зависит время застывания бетона.

Способы регулирования скорости твердения бетона

Ускорение твердения

Если нужно, чтобы материал сох быстрее, стоит выбрать бетоны с добавками, которые ускоряют набор прочности. Также можно обработать раствор горячим паром — он ускорит испарение влаги из бетона, но не приведет к его пересыханию.

Уменьшение количества воды, может привести к тому, что раствор высохнет быстрее. Тем временем, такой метод ускорения усложняет трамбовку, цементацию и может повлиять на итоговую прочность.

Для ускорения набора прочности при температуре от 0 до +18°C можно установить тепловые пушки, инфракрасный прогрев и другое оборудование. Некоторые строители применяют светоотражающие полотна. Также стоит рассмотреть бетоны с морозостойкими добавками, уменьшающими температуру застывания воды.

Замедление твердения

Для производства высокомарочных быстрозастывающих смесей с большим содержанием цемента и бетона, который нужно перевезти на дальнее расстояние, используются специальные вещества. Добавки замедляют гидратацию и помогают отсрочить процесс схватывания на несколько часов.

Увеличение объема воды, чтобы раствор не высох быстро, — не лучшая идея. Изменение состава может сказаться на итоговой прочности конструкции и грозит появлением трещин.

Как ухаживать за бетоном после заливки

Защита от испарения влаги

Материал набирает свою прочность в процессе гидратации, которая происходит только с участием воды. Поверхность сохнет на воздухе быстрее, чем толща. В результате образуется разница в давлении между подсохшей и не начинавшей сохнуть частью бетона, что приводит к появлению трещин. Для предупреждения испарения материал накрывают водонепроницаемой пленкой.

Обеспечение равномерной температуры

В процессе твердения выделяется тепло, что приводит к отличию температур на поверхности и в толще. При достижении разницы в 30-60°С происходит разрыв структуры бетона, материал трескается и теряет прочность.

До набора критической прочности важно следить за временем и температурным режимом. По правилам температуру бетона в первый день измеряют раз в 1-2 часа, в последующие дни — три раза в сутки. Это позволяет вовремя предпринять меры для обеспечения равномерной температуры — охладить поверхность бетона холодной водой.

Защита от охлаждения

В заморозки нужно защищать материал от переохлаждения, так как при температуре воздуха от 0 до +5°C вода замерзает и процесс гидратации в бетоне останавливается.

Материал прогревают при помощи электродов, инфракрасного оборудования, тепляков, укладки теплоизоляционного материала на поверхность.

Возможно использование противоморозных добавок в сочетании с добавками-ускорителями для быстрого высыхания.

Защищать материал от переохлаждения особенно важно в первые дни, до достижения бетоном критической прочности.

Надо ли поливать бетон водой?

Полив бетона эффективен только в летнее время — он помогает поддерживать одинаковую температуру толщи и поверхности и нужный уровень влажности.

Время застывания бетона в опалубке

Конструкции, которые ограничивают подвижность материала, немного ускоряют его затвердение. Распалубку можно выполнить, когда материал достигнет примерно 70% прочности. Как правило, это происходит через 7 дней после заливки.

Эти данные усредненные. Уточнить, сколько времени раствор будет сохнуть и набирать прочность, можно только зная его характеристики и учитывая все факторы окружающей среды.

Как это работает: Бетон

Сегодня кажется, что мы определяем цивилизацию с точки зрения мелочей, таких как расшифрованные нити ДНК, расщепленные атомы и микроскопические выпуклости на пластиковых компакт-дисках. С таким прекрасным фокусом легко забыть о больших и простых вещах, которые привели нас сюда и продолжают определять нашу жизнь. Отойдите немного назад и посмотрите, из чего состоит реальный мир. Там, где есть дерево, сталь и стекло, вы найдете еще один материал, спокойно поддерживающий все это. Вы найдете бетон — и много его.

Бетон повсюду. Он находится под ногами, когда вы идете по улице, и удерживает ваш дом над землей. Это материал, из которого сделаны города, а также большая часть дорог и мостов. Вы найдете бетонные блоки и купальни для птиц, бассейны и парусники. А в ближайшие годы мы можем даже построить с его помощью Луну.

Бетон – уникальный строительный материал. Он не гниет и не горит, как дерево. Он не ржавеет и тяжелый — когда вы строите что-то из бетона, вы знаете, что оно прослужит какое-то время. Однако прежде всего бетон особенный, потому что он изначально представляет собой густую жидкость, которой можно придавать различные формы.

Как печь торт Чтобы понять природу бетона, полезно подумать о торте — фруктовом пироге. Чтобы сделать один, вы смешиваете немного муки, разрыхлителя, масла и яиц, добавляете сухофрукты и орехи и выливаете все это в форму для кекса. Подогрейте на некоторое время, и вуаля — эта неаппетитная паста внезапно становится чем-то новым. Оригинальное тесто изменилось, в то время как фрукты и орехи остались почти такими же — просто подвешены и скреплены тортом.

Ну, бетон не совсем фруктовый пирог, но сходство есть. Вместо мучной смеси для бетона требуется портландцемент. Вместо сухофруктов и орехов у вас есть песок и гравий. А бетонная форма занимает место формы для кекса. Наконец, вместо тепла, которое выпекает пирог, в бетоне используется вода. В то время как тепло является основной движущей силой изменения характеристик теста для торта, в бетонной смеси именно вода приводит в действие все.

Пожалуй, самое важное, что нужно знать о бетоне, это роль воды. Во-первых, он обеспечивает пластичность, поэтому бетон можно заливать в форму. Однако его реальная важность заключается в процессе закалки. Влажный бетон не затвердевает при высыхании. Вместо этого вода является химическим компонентом в процессе отверждения. Соединения, которые реагируют с водой, входят в состав портландцемента.

Остров Портленд Хотя цемент в той или иной форме существует уже несколько столетий, тот тип, который мы используем, был изобретен в 1824 году в Великобритании. Он был назван портландцементом, потому что он был похож на камень, добываемый на острове Портленд.

Портландцемент получают путем смешивания молотого известняка, глины или сланца, песка и железной руды. Эта смесь нагревается во вращающейся печи до температуры 1600 градусов Цельсия. Процесс нагревания заставляет материалы разрушаться и рекомбинироваться в новые соединения, которые могут реагировать с водой в процессе кристаллизации, называемом гидратацией.

Бетон затвердевает в несколько стадий — фактор, который позволяет доставлять его на место работы и при этом быть готовым к заливке. Когда бетон находится в форме, начинается медленное отверждение цемента и твердение смеси. Примерно через 36 часов большая часть процесса гидратации завершается, но цемент будет продолжать затвердевать до тех пор, пока присутствуют вода и негидратированные соединения. Хотя этот процесс может занять годы, испытания на прочность обычно проводятся через 28 дней. Важно использовать правильное количество воды. Слишком много делает для более слабого бетона. Однако слишком малое количество затрудняет заливку смеси. Лучшая смесь – это компромисс между прочностью и работоспособностью.

От цемента к бетону Хотя цемент и вода являются активными компонентами, использовать их поодиночке нерентабельно. Вместо этого добавляются заполнители для увеличения объема и адаптации бетона к его конечному использованию. Как правило, от 60 до 80 процентов бетона является заполнителем. В большинстве случаев заполнителями являются песок и гравий. Когда используется только песок, получается раствор. Когда присутствуют оба, результат конкретен. Однако могут использоваться и другие заполнители в зависимости от требуемых характеристик отвержденной смеси. Например, заполнители из вермикулита или перлита позволяют получить легкий бетон, который обладает хорошими изоляционными свойствами и легко пилится.

Улучшение характеристик Поставщики бетона часто используют добавки, называемые примесями, для изменения или улучшения свойств смеси для конкретного применения. Когда важно получить рабочий бетон, который легко заливается без добавления дополнительной воды, добавляют минеральную добавку, такую ​​как летучая зола. В качестве альтернативы суперпластификаторы используются для улучшения обрабатываемости при одновременном повышении прочности, поскольку требуется меньше воды. Замедляющие и ускоряющие добавки используются для изменения времени отверждения в зависимости от климатических условий.

Одной из проблем с бетоном является склонность циклов замерзания/оттаивания вызывать трещины. Чтобы исправить это, добавляют воздухововлекающие вещества. Эти добавки создают дисперсию очень мелких пузырьков воздуха, которые защищают бетон от воздействия замерзающей воды.

Покупка бетона Форма, в которой вы покупаете бетон, зависит от размера и характера вашей работы. Бетон обычно измеряется в кубических метрах. Чтобы определить, сколько вам понадобится, рассчитайте объем внутри формы в кубических футах и ​​разделите на 27 (количество кубических футов в кубическом ярде). Например, плита толщиной 4 дюйма, которая покрывает 90 кв. футов занимает 30 куб. футов или чуть более 1 куб. С проектами площадью до кубического ярда можно справиться с помощью портативной бетономешалки, которую можно взять напрокат. Пропорции цемента, песка, гравия и воды могут варьироваться в зависимости от использования бетона. Например, для тонкой работы — толщиной от 2 до 4 дюймов — потребуется больше цемента, тогда как для заливки большей массы можно использовать больше заполнителя. Средняя смесь 1:2:3 содержит одну часть цемента, две части песка и три части гравия. Чтобы сделать 1 кубический ярд бетона, вам понадобится семь 94-фунтовые мешки цемента, около 1/2 кубического ярда песка и чуть более 3/4 кубического ярда гравия. Количество используемой воды зависит от того, насколько влажный песок. Если он уже влажный, вам понадобится около 4-1/2 галлона. за мешок цемента.

Для небольших проектов вы можете купить готовые мешки, которые содержат цемент и заполнитель — вы просто добавляете воду. Для более крупных работ лучше всего использовать готовый бетон. В дополнение к очевидному преимуществу доставки бетона ваш поставщик также может адаптировать смесь и добавки для вашей работы. Цены на готовые смеси варьируются в зависимости от расстояния доставки, типа смеси и размера заказа, поэтому лучше всего позвонить местному дилеру, чтобы узнать цену. Если ваш участок недоступен для грузовика, вы можете перекачивать бетон через шланг. Или можно просто возить бетон с грузовика тачками.

Наконец, вы можете полностью избежать заливки, используя готовые бетонные изделия. Бетонный блок доступен в различных размерах, структурных качествах и стилях поверхности для строительства стен, которые в противном случае можно было бы залить. Традиционные блочные стены строятся на растворе, но также доступны блоки, предназначенные для укладки всухую. Кроме того, бетонная брусчатка, кирпичи и небольшие плиты доступны для ландшафтного дизайна и дорожек.

Сколько времени сохнет бетон?

Сколько времени сохнет бетон?

Автор:Динамический бетононасос,
Дата: 22 апреля 2019 г.

Бетону обычно требуется от 24 до 48 часов , чтобы он высох достаточно, чтобы по нему можно было ходить или ездить. Однако сушка бетона является непрерывным и текучим процессом и обычно достигает полной эффективной прочности примерно через 28 дней.

Вот некоторые из основных фактов, касающихся вопроса времени высыхания и отверждения бетона.

Что лечит?

Хотя вы можете видеть визуальные эффекты отверждения на поверхности бетона, изменения также происходят на разных глубинах, вплоть до сердцевины бетона. Конечным результатом является твердое, стойкое покрытие, на которое мы полагаемся при строительстве подъездных путей, тротуаров, фундаментов и других поверхностей. Отверждение — это не то же самое, что сушка. В то время как отверждение придает бетону его физические свойства, сушка происходит во время и после процесса отверждения, чтобы помочь бетону достичь конкретных условий, необходимых для его предполагаемого применения.

Существует несколько методов отверждения бетона, но отверждение водой и мембранным отверждением являются одними из наиболее распространенных:

• Отверждение водой:  Используется заливка водой, разбрызгивание, погружение в воду или погружение для поддержания постоянного уровня влажности в бетоне.
• Мембранное отверждение:  Жидкая мембрана наносится на бетон, где она затвердевает в мембранный слой на водной или масляной основе для предотвращения испарения.

Другие методы отверждения включают оставленные на месте формы и покрытие бетона специальными покрытиями или листами.

Что заставляет бетон твердеть?

Внутри бетонной смеси происходят изменения как в процессе твердения, так и после него. Когда цемент смешивается с водой, начинают расти камнеподобные кристаллы, придающие бетону, который вскоре станет , его прочность. Уровень влажности и температура бетона должны оставаться в правильном диапазоне — неправильное количество воды вызывает трещины или усадку и предотвращает рост кристаллов. Когда бетон становится слишком холодным, процесс реакции кристаллов полностью прекращается.

Уровни твердости варьируются в зависимости от конкретных ингредиентов и пропорций бетонной смеси. Некоторые заливщики бетона полагаются на методы повышения прочности и отверждения, такие как пар, нагревательные змеевики или нагретые формы. Никогда не пытайтесь делать это самостоятельно, так как это подходит не для каждого применения, а неправильное ускорение может привести к повреждению бетона и перерасходу материалов.

Бетон начинает твердеть сразу после заливки, но до готовности еще далеко. Дайте бетону высохнуть не менее 24 часов, прежде чем разрешать легкое движение пешком, и даже дольше, прежде чем наносить значительный вес на поверхность.

Сколько времени требуется бетону для полного затвердевания?

Ответ заключается в том, что бетон никогда не затвердевает полностью. С каждым днём он всегда немного затвердевает. Способ затвердевания бетона зависит от реакции частиц цемента с водой, с которой он смешивается. Когда цемент связывается с молекулами воды, бетон становится тверже. В вашем бетоне всегда есть крошечные пузырьки влаги, поэтому даже после достижения того, что обычно считается «полной прочностью», ваш бетон будет становиться немного тверже.

Главный вопрос заключается в том, сколько времени нужно бетону, чтобы затвердеть в достаточной степени для любых ваших целей. Например, как скоро вы сможете пройти по нему, не оставляя следов, проехать или припарковаться на нем, не утонув в нем, и т. д.

Ответ заключается в том, что ваш бетон будет готов за удивительно короткое время. Ваш бетон должен быть достаточно прочным, чтобы по нему можно было ходить, не оставляя следов, спустя от 24 до 48 часов. К семи дням ваш бетон должен затвердеть как минимум до 70 процентов своей полной прочности. Вы, вероятно, сможете проехать по нему, не повредив его, хотя вы, возможно, захотите воздержаться от перекатывания по нему тяжелого оборудования. Через 28 дней вы можете считать бетон полностью затвердевшим.

Какие факторы влияют на продолжительность высыхания бетона?

Сколько времени сохнет бетон в различных условиях? Время высыхания бетона не обязательно одинаково для разных ситуаций. Как долго вы должны дать бетону высохнуть, зависит от нескольких факторов, которые могут повлиять на время высыхания. Некоторые из них включают:

Влажность

Вода облегчает процессы отверждения и отверждения. Без него не могут происходить химические реакции, необходимые для образования твердых кристаллов, которые придают бетону прочность. Слишком малое количество воды приводит к структурной слабости бетона, а слишком большое количество нарушит эффективное отверждение и вызовет отслаивание, усадку, выбоины или трещины.

Избегайте заливки бетона, если вероятны дожди или бури — лужи и водяные каналы могут изнашивать незатвердевший бетон, создавая дисбаланс уровня влажности и вызывая необратимые повреждения. Если перед быстрым ливнем у вашего бетона было по крайней мере шесть-восемь часов на отверждение, все должно быть в порядке, но более молодые смеси или более сильные продолжительные дожди могут вызвать проблемы, поскольку они поглощают избыток воды.

Ничего не наносите на бетон, пока он еще затвердевает — краски и морилки также могут влиять на содержание влаги и химические процессы.

Температура

Высокие температуры обычно идеальны для отверждения бетона, так как они способствуют более быстрому испарению влаги. Тем не менее, чрезмерно высокие температуры небезопасны для работы, особенно если вы заливаете большие площади бетона за раз. Слишком высокая влажность также может нарушить влажность.

Холодные температуры менее благоприятны — когда температура ниже 4 градусов по Цельсию или 40 градусов по Фаренгейту, требуются специальные методы заливки бетона. Ниже -6 градусов по Цельсию или 20 градусов по Фаренгейту бетон лучше не заливать.

Несмотря на то, что планировать свои конкретные проекты с учетом теплого времени года и температур идеально, холода не всегда предсказуемы. Если вы работаете весной или осенью, когда перепады температуры являются обычным явлением, подумайте о том, чтобы инвестировать в изоляцию для незатвердевшего бетона и держите его надежно защищенным от холода в течение как минимум нескольких дней, если не дольше.

Состав смеси

Некоторые бетонные смеси затвердевают быстрее, чем другие. Эти «быстросохнущие» составы требуют специальных методов для правильного смешивания и заливки, и они не гарантируют такой же прочности и стабильности, как традиционные составы бетона.