Зависимость прочности бетона от температуры затвердевания.

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 можно заливать бетон: особенности зимнего бетонирования

Лучшей порой для строительства и бетонных работ традиционно считается лето. В это время года наступает и держится оптимальная температура для заливки бетона и набора прочности получившихся конструкций. Но иногда стройку нельзя отложить до наступления благоприятного сезона. Здесь на помощь приходят современные материалы и методики бетонирования. Используя их можно заливать бетонную смесь в любое время года: осенью, весной и даже зимой.

Расскажем, при каких температурах можно заливать бетон, на какой период лучше планировать заливку фундамента или бетонирование конструкций и как избежать проблем при выполнении работ в холодное время года.

Особенности твердения бетона

Бетон — это многокомпонентный состав, который включает в себя смесь песка, щебня и цемента. После добавления в него воды и смешивания компонентов начинается процесс гидратации.

Гидратация — это химическая реакция между молекулами воды и остальных компонентов смеси, приводящая к образованию твердых структур. Под действием этой реакции начинается схватывание бетона. Процесс можно замедлить, если обеспечивать подвижность раствора — перемешивать смесь. Именно поэтому до заливки бетон находится в бетоносмесителях.

Важно обеспечить температурные и подготовительные условия для успешной гидратации. Если химическая реакция будет нарушена, то бетон не наберет достаточную прочность, будет деформироваться в процессе твердения, покроется трещинами или разрушится в процессе эксплуатации.

Влияние температуры на процесс застывания бетона

Эталонная температура для заливки бетона — +20°C. При таком температурном режиме первичное схватывание происходит за 1-2 часа. Чем ниже температура — тем медленней пойдет процесс. Если залить смесь при температуре 0°C, она схватится только через 6-10 часов. Экстремально высокие температуры выступают ускорителем гидратации. Например, на производствах железобетонные изделия пропаривают в специальных камерах, чтобы бетон схватился за 10-30 минут.

После первичного схватывания продолжается набор прочности бетона. Материал набирает 100% прочности при температуре +20°C примерно за месяц. Если температура будет ниже, процесс пойдет медленнее, выше — быстрее.

Проблема зимнего бетонирования не только в увеличенном времени ожидания схватывания и твердения. Вода в составе бетонной смеси испаряется. В летнее время бетон поливают водой или укрывают пленкой, чтобы создать парниковый эффект и не допустить испарения. Зимой эти способы не работают — температура ниже 0°C приводит к образованию кристаллов льда, разрушающих бетонную конструкцию. Однако, есть способы избежать порчи бетона под действием замороженной влаги.

Поэтому важно знать, до какой температуры можно заливать бетон, что предпринять, чтобы процессы схватывания и твердения даже при зимнем бетонировании проходили с нормальной скоростью, а качество, прочность и твердость бетона не пострадали из-за низкой температуры.

Особенности заливки бетона в разных погодных условиях

Бетонирование в сухом жарком климате

Высокая температура не менее опасна для бетона, чем низкая. Обязательные условия для бетонирования в сухую погоду при температуре от +25°C:

• наличие гидроизоляции для предупреждения «ухода» влаги в грунт;
• исполнение опалубки из не впитывающих влагу материалов или водоотталкивающая обработка поверхностей;
• быстрое выполнение работ по заливке и выравниванию;
• немедленное укрытие воздухонепроницаемой пленкой и увлажнение бетона каждые 3-4 часа после начала твердения.

Заливка в прохладное время года

Задачи бетонирования при температуре от +0°C до +15°C:

• обеспечить достаточное увлажнение бетона, чтоб процесс гидратации не останавливался;
• не допускать переувлажнения поверхности;
• обезопасить бетон от замерзания при понижении температуры.

Для бетонирования весной или осенью обычно выбирают бетон с противоморозными добавками. Проблему испарения влаги решают укрытием полиэтиленовой пленкой. Для защиты от действия низкой температуры используют термоматы, электропрогрев, устройство термоопалубки и другие методы. Если температура не падает ниже 0°C возможно использование теплоизолирующих материалов вместо греющих конструкций.

Проведение бетонных работ в мороз

Если температура воздуха опустилась ниже +5°C, процесс гидратации останавливается. Это значит, что бетон прекратил набирать прочность. Низкая температура губительна для бетона не только в момент заливки, но и в период твердения. Перед строителями, работающими с бетоном при отрицательных температурах стоит две задачи:

• обеспечить протекание процессов схватывания и твердения материалов;
• не допустить замерзания воды, входящей в состав бетонной смеси.

Для решения этих задач можно использовать способы, о которых пойдет речь ниже.

Способы бетонирования в зимнее время

Повышение температуры при замесе

Заливка «теплого» бетона поможет отложить процесс замерзания влаги в залитой смеси. Раствор доводят до температуры +35–+40°C. Такого температурного показателя можно достичь, если нагреть воду до +90°C, а песчано-щебеночную смесь — до +60°C. Цемент не греют.

Прогрев и утепление

Существует несколько способов прогревания уже залитого бетона:

• Заливка в несъемную опалубку из пенополистирола. Этот материал отличается плохой теплопроводностью, не дает теплу уходить из бетона, а холоду — действовать на компоненты смеси. Этот способ можно сочетать с другими методами обогрева из представленных ниже.
• Паропрогрев. В опалубке обустраивают каналы, через которые пускают пар, обогревающий смесь. Иногда устанавливают двойную опалубочную систему и пар пускают между ее стенками. Еще один метод паропрогрева бетона — монтаж труб, по которым будет идти пар, на месте будущей бетонной конструкции до заливки материала.
• Устройство «теплицы». Над местом заливки бетона устанавливают каркас, накрытый воздухонепроницаемой пленкой. После заливки в «теплицу» подают горячий воздух от печи или другого нагревателя. Материал в таком тепляке может требовать дополнительного увлажнения.
• Укладка на бетон термоматов. Поверхность укрывают специальными инфракрасными излучателями. При подключении к источнику тока они нагревают бетонное основание. Такой способ обогрева также можно использовать для вертикальных конструкций — достаточно зафиксировать термомат в нужном положении.
• Прогрев электрокабелем. В бетон укладывают греющий кабель, который при пуске электротока равномерно прогревает смесь. Метод требует больших затрат электроэнергии.

Добавление присадок

Для производства морозостойкого бетона производители используют присадки — различные вещества, ускоряющие процесс твердения бетона. Сочетание некоторых добавок обеспечивает нормальное протекание процесса гидратации даже при очень низких температурах. Морозостойкости способствуют соединения:

• хлоридов натрия и кальция;
• хлорида кальция и нитрата натрия;
• мочевины и нитрата кальция;
• нитрит-нитрата и хлорида кальция.

В производстве бетона могут использоваться и другие добавки.

Присадки негативно влияют на прочность арматуры, поэтому их не используют при строительстве армированных конструкций.

Общие рекомендации

Минимальная температура для заливки неморозостойкого, непрогретого бетона +5°C. Непрогретый бетон без добавок в холодное время года можно заливать только в теплоизолированную опалубку, с последующим обогревом термоматами, кабелем или другими средствами.

Нежелательно заливать бетонную смесь в межсезонье — период, когда присутствует существенная разница между ночной и дневной температурами, наблюдаются температурные перепады в течение дня. В это время сложнее организовать идеальные условия для твердения материала, увлажнять и прогревать его в нужный момент.

Заливать бетонную смесь в сухую жаркую погоду тоже не рекомендуется: вода будет испаряться быстрее, а недостаточное увлажнение приведет к разрушению и деформации твердеющих структур.

5 ошибок, которых следует избегать при укладке бетона в холодную погоду

Перейти к содержимомуПерейти к навигации

Поскольку строительная отрасль работает круглый год, бетон заливают и укладывают независимо от времени года. Хотя бетон можно укладывать в холодную погоду, необходимо принять определенные меры предосторожности, чтобы обеспечить правильное выполнение работы. Взгляните на следующие пять ошибок, которых следует избегать при заливке бетона в холодную погоду.

ОШИБКА №1: РАЗМЕЩЕНИЕ НА МЕРЗЛОЙ ЗЕМЛЕ

Если земля промерзла или покрыта льдом или снегом, вы не должны укладывать бетон. Замерзший грунт будет оседать по мере оттаивания, из-за чего бетон может растрескиваться. Кроме того, если влажный бетон положить на холодную поверхность, бетон будет схватываться медленнее. Это также может привести к растрескиванию или образованию накипи в бетоне.

OzFlat-W от Ozinga, часть нашей серии OzFlat, специально разработан для зимних заливок. Эта запатентованная смесь включает в себя дополнительный цемент, который обеспечивает более быстрое время схватывания, что способствует набору прочности в раннем возрасте и сводит к минимуму проблемы, связанные с ночными отрицательными температурами.

ОШИБКА №2: ЗАМЕРЗАНИЕ БЕТОНА

Пластичный бетон замерзает при температуре около 25°F, что может снизить его окончательную прочность более чем на 50%. Поэтому важно не допустить замерзания свежего бетона, пока он не достигнет прочности на сжатие не менее 500 фунтов на квадратный дюйм.

Очень важно защитить бетон и поддерживать его как можно более теплым (не менее 50°F). Этого можно добиться с помощью изолирующих одеял или обогревателей.

Также может помочь бесхлоридная или жидкая хлоридная смесь. Более низкие температуры замедляют время схватывания бетона, но добавки, не содержащие хлора, могут обеспечить нормальную скорость схватывания бетона. Жидкий хлорид также является отличным ускорителем для бетона, помогая вашим плоским изделиям быстрее схватываться, улучшая удобоукладываемость и отделочную способность.

Не используйте жидкий хлоридный ускоритель, если ваши плоские изделия будут содержать стальную или другую металлическую арматуру, поскольку жидкий хлорид может вызывать коррозию металлов.

ОШИБКА №3: НЕПРАВИЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАГРЕВАТЕЛЕЙ

Чтобы поддерживать температуру бетона не менее 50°F, рекомендуется использовать нагреватели. Однако неправильное использование этих обогревателей или нагревательных шкафов может привести к серьезным повреждениям. Например, если вы используете обогреватель, работающий на топливе, убедитесь, что он хорошо вентилируется.

В противном случае углекислый газ, выделяемый с выхлопными газами, может вызвать химическую реакцию, называемую карбонизацией, которая может привести к тому, что поверхность бетона станет хрупкой и запылится.

ОШИБКА №4: НЕПРАВИЛЬНАЯ ОЦЕНКА ДНЕВНОГО СВЕТА

В зимние месяцы кажется, что дневной свет уходит так же быстро, как и появляется. Если вы отстаете от графика, вы можете потерять дневной свет, необходимый для завершения работы. Всегда старайтесь планировать заливку бетона в течение дня.

Это не только дает достаточно света, но и позволяет поддерживать более теплую температуру. Если вам придется укладывать бетон до восхода солнца или после его захода, убедитесь, что у вас под рукой достаточно источников света и обогревателей.

ОШИБКА № 5: ГЕРМЕТИЗАЦИЯ, КОГДА СЛИШКОМ ХОЛОДНО

Большинство бетонных подрядчиков либо герметизируют бетон после процесса отверждения, либо рекомендуют его заказчику. Хотя герметизация бетона дает множество преимуществ, ее не следует делать, если температура ниже 50 градусов по Фаренгейту. Если вы укладываете бетон в холодную погоду, обязательно следуйте рекомендациям производителя перед герметизацией.

Ozinga имеет опыт заливки бетона в различных погодных условиях. Если вы заинтересованы в заливке при пониженной температуре, сначала поговорите с одним из наших специалистов по бетону и спросите об OzFlat-W для заливки плоских конструкций в холодную погоду.

Связанные статьи

Бетонирование в холодную погоду — White Cap Новости

Не позволяйте холодной погоде замедлять заливку. По мере того, как мы приближаемся к зиме, понимание бетонирования в холодную погоду будет поддерживать работу и поток бетона. Бетон часто является основой (буквально) любого проекта, поэтому работу нужно выполнять в любую погоду. Знание того, как залить, защитить и вылечить в холодную погоду, поможет сохранить вашу работу и бюджет.

Экстремальные погодные условия

Говоря о температуре, холодная погода определяется Американским институтом бетона (ACI) как когда среднесуточная температура воздуха падает ниже 40° по Фаренгейту (4° C) в течение трех дней подряд. Таким образом, когда ртуть падает, залитый бетон необходимо защитить, пока он не справится с холодом самостоятельно.

Бетон менее подвержен влиянию холодной погоды, когда его прочность достигает минимального значения 500 фунтов на квадратный дюйм (PSI). Очевидно, что бетон схватывается медленнее, когда он холодный, и если он замерзнет до того, как наберет прочность 500 фунтов на квадратный дюйм, он потеряет прочность и может фактически разрушиться.

Однако, когда плита наберет полную силу, она впитает достаточное количество воды из исходной смеси, чтобы не осталось воды для замерзания; тем самым предотвращая потенциальное повреждение бетона. Доведение бетона до волшебного числа 500 фунтов на квадратный дюйм требует немного времени и внимания.

Знайте свою температуру

Бетон в его пластичной форме замерзнет, ​​когда его температура достигнет 25° F. Таким образом, пока вы следите за температурой снаружи, также важно знать, что происходит внутри конкретный. Если пластик в бетоне замерзает, страдает долговечность и прочность может быть снижена на 50% и более.

Низкая температура плиты замедляет время схватывания и может повлиять на прочность. Падение температуры бетона на 20% может удвоить время схватывания. Это добавляет время к общему времени размещения, отделки, отверждения и удаления формы. Холодный бетон увеличивает время и стоимость вашего проекта.

Готовая смесь может согреть вещи

Мы не предлагаем использовать горячий цемент, но производители бетона могут использовать горячую воду в своей готовой смеси, когда температура падает. Получение этой идеальной смеси воды для заполнителя из барабана жизненно важно — типичная температура бетона, выходящего из завода, составляет 65 ° F.

Запрос готовой смеси с осадкой менее 4 дюймов (оптимально для перекачивания) и воздухововлекающего бетона также может повысить долговечность в более суровых условиях, например, в холодную погоду. Чем выше осадка, тем влажнее смесь, а значит, больше шансов замерзнуть. Если спад слишком низкий, у вас могут возникнуть проблемы со сцеживанием. Так что стремитесь к наименьшей работоспособной осадке , чтобы уменьшить кровотечение и время схватывания. Меньше времени для застывания = меньше времени для застывания.

Один подрядчик имеет большое значение:

Вы должны полностью знать и понимать смесь, с которой вы работаете, будь то горячая или холодная температура. Большинство конструкционных бетонов, используемых сегодня, содержат очень мало воды или вообще не содержат ее и в основном представляют собой химическую смесь.

Химические добавки и ускорители могут быть добавлены для ускорения времени схватывания в холодную погоду. Добавление 2% хлорида кальция от массы цемента в готовую смесь является обычной зимней практикой для более быстрого схватывания. Также могут быть добавлены бесхлорные ускорители, но они немного дороже. С ускорителями вам по-прежнему необходимо принимать меры для предотвращения замерзания бетона, но вы можете сократить время, проводимое на холоде, наблюдая за отверждением влажного бетона.

Бетонирование в холодную погоду – это уравновешивание сохранения бетона влажным, предотвращающим его замерзание, и достаточно сухим для правильного затвердевания, но не слишком сухим. Лечение поверхностной водой создаст каток. Чрезмерно сухой бетон приведет к усадке и растрескиванию пластиковых частиц. Баланс имеет ключевое значение.

Защита плиты

После заливки бетону может потребоваться от 24 до 48 часов, чтобы набрать полную прочность на сжатие 500 фунтов на квадратный дюйм, необходимую для прочности. Когда он вылечится, ему понадобится теплое одеяло, чтобы не замерзнуть. Существует несколько способов защитить площадку от элементов, включая ветрозащитные экраны, ограждения и/или защитное покрытие. Условия площадки, размер площадки и бюджет проекта определяют, какой метод использовать.

Ветрозащитная полоса обеспечивает некоторую защиту для рабочих, а также для застывающего бетона. Условия площадки будут определять размер ветрозащитной полосы; как правило, шестифутовый прорыв блокирует ветер.

Шкафы с подогревом — самый дорогой вариант, но речь идет о температурах ниже 40°, поэтому, если это уложится в бюджет, ваши работники будут вам благодарны. Обогреваемые помещения могут быть изготовлены из дерева, полиэтилена, брезента и т. д., и для обогрева помещения могут использоваться системы прямого и непрямого нагрева, а также водяные системы. Подумайте о большой хижине для подледной рыбалки, размещенной над вашей работой — без рыбалки.

После заливки сам бетон также можно покрыть непроницаемой пластиковой пленкой, брезентом или изолирующим покрывалом. Эти варианты помогут вам не затирать замороженный бетон с помощью Zamboni (Go Badgers!). Эта защита от зимних элементов, поскольку бетон закончен и отвержден, имеет решающее значение. Если используются деревянные формы, оставьте их на месте как можно дольше — до семи дней — чтобы помочь сохранить все тепло, оставшееся там, и предотвратить высыхание.

Отверждение в холодную погоду

Итак, ваш бетон затвердевает. В нормальную погоду применяются обычные правила отверждения. В холодную погоду действуют другие правила. Хотя для процесса отверждения требуется влага, не замораживайте бетон водой, особенно в первые 24 часа. Как упоминалось выше, сохранение комфорта бетона с помощью одеял или других методов нагрева жизненно важно для получения максимальной отдачи от вашей плиты.

Время отверждения зависит от использования. Для проектов, которые будут нести более ранние или более тяжелые нагрузки, температура бетона должна оставаться не менее 50 ° F в течение до 20 дней, чтобы выдержать возможную конструкцию. Для сравнения, бетон, не подверженный воздействию холодной погоды, может затвердеть всего за один день.

После того, как ваш бетон достаточно затвердеет, не спешите снимать опалубку или другие защитные средства.