Таблица твердения бетона в зависимости от температуры

- admin

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.

Твердение бетона

Бетон – это искусственный каменный материал, который получается при твердении оптимально подобранной смеси из воды, вяжущего вещества, крупного и мелкого заполнителя, а также специализированных добавок. Крупным заполнителем служат куски гравия или щебня, а мелким – песок.

При смешивании всех компонентов образуется цементное тесто, которое постепенно затвердевает, образуя прочный искусственный камень. В зависимости от качества смеси, марки цемента и входящих в состав добавок бетон имеет разные сроки твердения.

При нормальных условиях, то есть при влажности около 100% и комнатной температуре, время набора прочности бетона составляет 28 суток. В условиях современного строительства это слишком большой срок, поэтому зачастую твердение бетона ускоряют.

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.

Факторы, влияющие на скорость набора прочности бетона

Факторы, от которых зависят сроки схватывания и твердения бетонной смеси:

  • активность цемента, его марка;
  • введение добавок-ускорителей твердения;
  • соотношение вода-цемент в растворе;
  • способ укладки и уплотнения бетонной смеси;
  • технология приготовления смеси;
  • влажность;
  • температура окружающего воздуха.

Набор прочности бетона напрямую зависит от температуры. Бетон может твердеть только при положительных температурах, так как в его составе присутствует вода. При замерзании воды процесс набирания прочности прекращается, он возобновляется, когда столбик термометра поднимется выше нуля, но бетон при этом становится менее прочным.

Чем больше температура, тем интенсивнее идет процесс твердения.

График набора прочности бетона в зависимости от температуры:

* На графике изображен процесс твердения бетона марки В25.

Влажность

Низкая влажность негативно отражается на процессе затвердевания бетона и набора им прочности. Когда в воздухе мало влаги, не происходит гидратации цемента. В результате процесс отвердения бетона не происходит.

Высокие показатели температуры и влажности хорошо сказываются на наборе прочности. При 70-90 градусах прочность нарастает стремительно. В этом режиме составы пропариваются в автоклавах при высоком давлении.

Однако чрезмерное нагревание бетона приведет к его высыханию и потере прочности. Исключить эту ситуацию можно увлажнением. В жаркую погоду бетон набирает прочность быстрее, поэтому работы лучше проводить летом.

Температура, оптимальная для быстрого затвердевания бетона, равна 30 градусам. В таких условиях состав наберет 97% нормативной прочности за 11 дней. При пяти градусах камень не достигнет безопасного показателя даже за 2 недели. Это требует разогревания и утепления укладки.

Контроль набора прочности бетона

Измеряют прочность бетона специальными приборами. Это позволяет определить, насколько хорошо конструкция в дальнейшем будет справляться с нагрузками. Для расчета прочности необходимо знать предельные нагрузки, которым сопротивляется изделие, при этом не разрушаясь.

Есть два метода контроля прочности бетона: разрушающий и неразрушающий. В первом случае из партии бетонных изделий выбирают несколько образцов и испытывают их на гидравлических прессах. Во втором – из бетона делают образцы в виде кубиков, которые проходят все технологические этапы производства вместе с основными изделиями, а затем испытывают на прессах уже кубики.

Также прочность бетона можно оценивать специальными приборами:

  • электронными, типа «Оникс»;
  • ультразвуковыми приборами, которые основаны на возможности прохождения ультразвука через плотные тела, при этом он не теряет своей интенсивности, но он сильно ослабевает при прохождении через воздух;
  • механическими приборами (например, молотком Кашкарова).

Обеспечение условий сушки

Чтобы влага дольше оставалась в растворной смеси, можно уложить гидроизоляционный материал на опалубку. Если формовочный каркас состоит из пластика, дополнительная гидроизоляция не требуется. Демонтаж опалубки проводят через 8 – 10 дней — этого времени застывания достаточно, дальше бетон может сохнуть без опалубки.

Добавки

Также можно удержать влагу в толще бетонного пола путем введения в строительную смесь модификаторов. Чтобы можно было ходить по залитой поверхности как можно скорее, придется добавлять к раствору специальные компоненты для быстрого затвердевания.

Снижение испарения

Сразу после схватывания бетонную поверхность укрывают полиэтиленом, чем существенно снижают испарение влаги в первые дни после монтажа конструкции. Раз в три дня пленку убирают и проверяют наличие пыли и трещин, поливая пол водой.

На двадцатые сутки полиэтилен убирают и дают стяжке окончательно высохнуть в обычном режиме. Через 28 – 30 дней можно не только ходить по фундаменту, но и нагружать его строительными конструкциями.

Методы ускорения твердения бетона

Существует несколько наиболее часто используемых методов ускорения набора прочности бетона:

  1. Термовлажностная обработка или ТВО. Термовлажностную обработку проводят в пропарочных камерах ямного типа, глубина которых составляет 2 метра. В камере необходимо обеспечить атмосферу насыщенного водяного пара и поддерживать температуру 90-100 °С. Процесс обработки бетона в камере продолжается в течение 12-15 часов.

Режимы термовлажностной обработки:

  • выдержка (2-3 часа);
  • подъём температуры со скоростью 25-30 °С/ч;
  • изотермический прогрев (t=80-90 °С), продолжительность: 6-8 часов;
  • снижение температуры со скоростью 30-40 °С/ч.

После того, как бетон прошел ТВО, он приобретает 70-100% прочность бетона 28-суточного твердения.

  1. Электропрогрев. Этот метод осуществляется при помощи переменного электрического тока, основан он на преобразовании электрической энергии в тепловую. Температура бетона повышается, из-за этого ускоряется процесс набора прочности. Существуют два способа электропрогрева:
  • внутренний прогрев, который происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через бетон;
  • обогрев изделия внешними источниками. Это могут быть инфракрасные излучатели, или контактные электронагреватели.

Важно! Изделия должны быть закрыты пароизоляционной пленкой. Это поможет избежать испарения воды.

  1. Контактный прогрев. Бетонное изделие помещают в обогреваемую опалубку или форму. Изделие покрывают пленкой, чтобы не допустить испарения.
  2. Введение добавок, которые ускоряют процесс набора прочности. Ускорители твердения оказывают большое влияние на скорость набора прочности бетона на протяжении первых суток затвердевания бетона, со временем их воздействие ослабевает. К 28-суточному состоянию прочность бетона с добавками и без них становится одинаковой, что наглядно прослеживается по графику набора прочности бетона:

Стадия схватывания

Бетон начинает схватываться уже в первые сутки. Температура напрямую влияет на сроки отвердевания состава:

  • Теплая погода. Летом, когда на улице стоит средняя температура +20-25 градусов, на схватывание уходит всего час. Процесс начинается спустя 2 часа. Общее время схватывания – 3 часа.
  • Прохладное время. В случае похолодания и завершения момент начала и окончания этого процесса немного сдвигается. Схватывание при таких условиях занимает около суток. Когда на улице нулевая температура, бетон начинает схватываться после 6-10 часов с момента изготовления смеси. Процесс длится 20 часов.

Смесь еще обладает подвижностью на первой стадии. За это время легко изменить форму конструкции, оказав на нее механическое воздействие. Возможно продление схватывания за счет тиксотропии (способности состава разжижаться при механических воздействиях). Этот механизм позволяет снизить вязкость раствора. Когда материал перемешивается в бетономешалке, сохранить его на первой стадии можно значительно дольше.

Набор прочности бетона по суткам

Согласно ГОСТ 26633-2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые», если не указан набор прочности бетона по суткам, требования по прочности должны быть обеспечены в возрасте 28 суток.

Наглядно процесс набора прочности бетона в зависимости от срока твердения проиллюстрирован в таблице.

Набор прочности бетона от температуры и по суткам таблица:

Обзор вяжущих веществ

Сколько времени сохнет бетон, зависит от химического состава и свойств основных компонентов раствора.

По виду вяжущих веществ все бетоны делятся на следующие группы:

  1. Цементные. Наиболее популярны, используются для изготовления любых несущих и ответственных конструкций.
  2. Силикатные. При химической реакции в автоклавах кремнезёмистое вяжущее обеспечивает надёжное сцепление зёрен наполнителя. Это снижает стоимость без ущерба прочности.
  3. Гипсовые. Изготавливаются из природного гипса с армирующими добавками. Отличаются малой энергоёмкостью и привлекательным внешним видом, хорошо зарекомендовали себя при внутренней отделке.
  4. Асфальтовые. В качестве растворителя вместо воды используется битум. Область применения — дорожные и аэродромные покрытия, плоские кровли, гидротехнические сооружения.
  5. Шлакощелочные. Производятся из молотых шлаков, затворённых растворами щелочей. Распространены в строительстве ещё недостаточно широко.
  6. Полимерцементные. В основе — смесь цемента и водорастворимых смол или латексов. Применяются в качестве отделочного и облицовочного материала, гидроизоляционного и защитного покрытия.

Независимо от того, как долго сохнет бетон, во всех случаях при физико-химических процессах с участием вяжущего и растворителя происходит образование новых веществ (гидросиликатов кальция) и структуры (твёрдого камневидного тела).

Специализированные антиморозные добавки

Для повышения морозостойкости бетона используются следующие присадки:

НазваниеДействиеТемпературный режимДозировка раствора

Асол – К Ингибитор коррозии и модификатор до -10 °С(при плюсовых температурах схватывание смеси занимает от 5 до 30 минут) 2-6%
Гидробетон С-ЗМ-15 Противоморозная присадка, пластификатор до -15 °С 34-36%
Гидрозим Антифриз (не вызывает коррозии металлических элементов) до -15 °С 50%
Лигнопан – 4 Противоморозная присадка, пластификатор до -15 °Сдо -10 °Сдо -5 °С 4%3%2%
Победит – Антимороз Противоморозная, ускоритель (для сухой смеси) до -15 °С 2-8%
Битумаст Противоморозная, ускоритель до -15 °Сдо -10 °Сдо -5 °С 2%1,5%1%
Betonsan Ускоритель, модификатор до -10 °С 1-2%
Cementol B Противоморозная до -5 °С 0,2-0,8%

Благодаря такому разнообразию всевозможных компонентов можно получить портландцемент с минеральными добавками, который останется прочным независимо от того, какое на улице время года.

Также стоит рассмотреть плюсы и минусы таких добавок.

Искусственное увеличение скорости застывания

Время затвердевания цементного раствора в холодное время сильно увеличивается, но сроки все равно остаются ограниченными. Чтобы ускорить процедуру, разработаны различные методики.

BITUMAST Противоморозная добавка в бетон

В современном строительстве время высыхания можно ускорить с помощью:

  • внесение присадок;
  • электроподогрев;
  • повышение необходимых пропорций цемента.

Использование модификаторов

Самый простой способ выполнить работы в срок даже зимой – применять модификаторы. При внесении определенной пропорции наступает сокращение сроков гидратации, при использовании некоторых присадок происходит твердение даже в -30°С.

Условно добавки, влияющие на скорость затвердения, разделяются на несколько групп:

  • тип С – ускорители высыхания;
  • тип Е – водозамещающие добавки с ускоренным застыванием.

Калькулятор застывания фундамента и отзывы показывают максимальную эффективность при внесении в раствор хлорида калия. Материал расходится экономно, так как его массовая доля составляет до 2%.

Если применять смеси отвердения бетона типа С, стоит позаботиться о подогреве, так как они не защищают от замерзания.

Пластификаторы и добавки для бетона

Рекомендуется позаботиться о прокладке коммуникации в фундаменте или стяжке заранее, иначе потребуется бурение отверстий. Проделывание коммуникационных отверстий после застывания приведёт к необходимости в специальном инструменте и шлифовке бетонной поверхности. Процедура достаточно трудоёмкая и снижает прочность конструкции.

Подогрев бетона

Преимущественно для подогрева состава применяют особый кабель, который преобразует электрический ток в тепло. Методика обеспечивает наиболее естественный путь застывания. Важным фактором является необходимость следования инструкции по монтажу провода. Способ защищает от кристаллизации жидкости, также существуют инструменты (фен, сварочный аппарат) и теплоизоляция для защиты от замерзания.

Увеличение дозировки цемента

Повышение концентрации цемента применяется исключительно при небольшом уменьшении температуры. Увеличение дозировки важно выполнять в небольшом количестве, иначе качество и долговечность значительно снизятся.

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.

Свойства заливки бетона: влияние сезонных условий на процесс

Основным поприщем использования бетона является заливка фундамента строительных объектов. На завершающем этапе монтажа – схватывание и твердение раствора, показания термометра играют огромную роль. От них зависит временной диапазон окончательного результата и срок эксплуатации полученного залива.

Благоприятной положительной температурой для заливки служит диапазон 3-25 градусов. В связи с этим, строительство объектов популярно весной или летом.

При низкой или отрицательной температуре, т.е. в осенний и зимний период, бетонирование осуществляется также, но во время действий используются специальные технологии, которые поддерживают нужный уровень тепла.

Варианты увеличения температуры бетонной смеси в зимний период:

  • Подогрев воды;
  • Внедрение морозостойких примесей;
  • С помощью электрического подогрева;
  • Использование тепловых пушек с ограждением бетонной смеси;
  • Методика пропаривания бетонных конструкций при помощи специальных автоклав по достижению прочности 80-85%;
  • Подогрев арматуры, если она присутствует в бетонной примеси, путём электроподогрева.

Влияние морозоустойчивых примесей на заливку бетона зимой

Быстрота застывания раствора, зависит от марки цемента и добавки к ней.

Рассмотрим самые распространённые морозоустойчивые модификаторы и возьмём среднестатистический показатель выдержки бетона для любой марки цемента при минусовой температуре:

  1. Хлористые соли: при -5 градусах – около 4-х суток, при -10 – до 7 суток, при -15 – до 2-х недель.
  2. Нитрит натрия: при -5 градусах – до 6 суток, при -10 – около 9 дней, при -15 – до 10 календарных дней.
  3. Поташ: при -5 градусах – 2-е суток, при -10 – около 5 дней, при -15 – 8 календарных дней, при -20 – 9 суток, при -25 – до 12 дней.

Задача химических примесей – снизить температуру замерзания жидкости в бетонной смеси.

На примере поташи рассмотрим, как рассчитывается введения химиката в жидкий бетон при минусовых температурах.

Если температура бетона 10-15 градусов со знаком «минус», то необходимое количество пошата – 10 процентов от массы, при показаниях (минусовых) 21-25 градусов берут 15 процентов.

Вопрос о том, при какой температуре можно заливать бетон, неактуален в холодные времена, так как в течение суток она может варьироваться в пределах 5-15 градусов ниже нуля, а постоянное замерзание/размораживание для бетонирования опасно.

Если же бетон замерзает, то консистенция перестаёт твердеть, так как вода превращается в лёд. Такое литьё придётся переделывать, в связи с тем, что даже если удастся отогреть основание, замёрзшая вода увеличивается в объёме и разрывает связи в бетоне, что приводит к неоднородности залитой поверхности.

Поэтому, прежде чем начинать работу, необходимо изучить все тонкости процесса заливки в мороз. Сюда относят: выбор высококачественного цемента и морозостойких добавок к нему, а также надлежащий уход за бетонной поверхностью.

Температурный режим бетонной смеси: влияние погодных условий

Рассмотрению предлагается список оптимальных температур бетона, при которых получаются наиболее качественные конструкции:

  • Благоприятные (со знаком «+») в диапазоне 5-15 градусов;
  • Граничные показатели: минус 20 и +45 градусов;
  • Не ниже +5 градусов – при показаниях наружного воздуха от +5 до -3 для марок цемента М200+, а при меньшей маркировке – смесь должна быть от +10 градусов.

Температура заливки бетона в летний период при +30 градусах понижает прочность поверхности. В связи с этим залитый участок обрабатывают водой (процесс увлажнения).

Учитывая этот факт, летом бетон разводят до более жидкой консистенции. При числовых показаниях 5-15 градусов со знаком «+» бетон, за счёт отдачи тепла окружающей среде, остужается самостоятельно.

В сезон дождей, сырая погода в сочетание с прохладой, является наиболее оптимальной: бетон равномерно схватывается и есть возможность повышения устойчивости его к воде специальным цементом. Раствор от размытия спасёт накрывание рабочей площадки полиэтиленом.

При какой температуре можно цементировать на улице в зимний сезон или осенний, когда показатели термометра уходят в минус?

Как оговаривалось выше, в любой мороз можно бетонировать, но для этого использовать один из методов подогрева. Наиболее популярным и бюджетным считается заблаговременное нагревание необходимых материалов для раствора, который при заливке должен быть 35-40 градусов.

Суть процесса:

  • Нагревается песок и щебень до 60 градусов;
  • Вода до 90 градусов;
  • Цемент помещают на время в тёплое помещения. Он должен стать комнатной температуры;
  • Все компоненты смешивают.

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.

Какой оптимальный температурный режим затвердевания бетона?

Так при какой температуре воздуха можно заливать бетон? Этот вопрос интересует многих, кто занимается строительством, да и не только. Разделить температурный режим можно на несколько основных групп:

  • неблагоприятный;
  • оптимальный;
  • благоприятный.

Неблагоприятный период регистрируется именно поздней осенью и зимой, когда на улице свирепствуют морозы. По технике безопасности вообще не рекомендуется работать с бетоном в минусовую погоду, если, конечно, не провести специальную подготовку. Как только температура воздуха начинает резко падать:

  • работы лучше реорганизовать;
  • нагрузки перераспределить;
  • использовать специальное оборудование.

Умеренный температурный режим – это от 0 и до +4 градусов. Подобная погода наблюдается в основном ранней весной или осенью. В таких условиях можно создавать фундамент, но нужно помнить, что оставлять вскрытые элементы на ночь нельзя, нужна хоть минимальная защита.

Благоприятную температуру встретить в зимний период почти невозможно. А она должна быть выше 6 градусов. В этот период ограничений никаких нет, и можно работать с бетоном, не беспокоясь о правильности его затвердевания.

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

Марка материала Время схватывания, часов Время твердения, суток
М100 3-3,5 До 30
М200 2-2,5 14-25
М300 1,5-2 7-14
М400 1-2 4-7
М500 Специальные добавки

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

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

Набор прочности бетона при различных температурах

Срок застывания, суток Доля от 28-суточной прочности, достигнутой при оптимальных условиях твердения
При -3°С При 0°С При +5°С При +10°С При +20°С При +30°С
1 3 5 9 12 23 35
2 6 12 19 25 40 55
3 8 18 27 37 50 65
5 12 28 38 50 65 80
7 15 35 48 58 75 90
14 20 50 62 72 90 100
28 25 65 77 85 100

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.

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.

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.

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

Вид цемента Максимальная температура воды для затворения, °С Предельная температура наполнителя, °С Максимальная температура бетонного раствора после вымешивания, °С
Глиноземистый 40 20 25
Портландцемент марки М400 и выше

Пуццолановый цемент марки М300 и выше

 60 40 35
Портландцемент марок М300 и М350

Цемент с пуццоланой М200

 80 50 40
Шлакопортландцемент М200 и М300 90 60 45

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%.

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.

Важная величина: как узнать время схватывания бетона

Бетон – один из наиболее применяемых в современном строительстве материалов благодаря прочности, доступности, разнообразию видов и методов обработки.

Замешанное из цемента и воды с добавлением заполнителей «тесто» может принимать любую заданную форму и, в результате твердения, образовывать прочный, долговечный материал – цементный камень.

Стадии набора прочности бетона

Как происходит превращение подвижного раствора в твердое вещество?

Чтобы понимать этот процесс, нужно представлять состав бетона.

Главным компонентом бетонной смеси является портландцемент. Это вяжущее составляющее, в основе которого 4 минерала:

C2S двухкальциевый силикат,

C3S трёхкальциевый силикат,

C3A трёхкальциевый алюминат,

C4AF четырёхкальциевый алюмоферрит.

Для приготовления бетонной смеси портландцемент смешивается с водой и заполнителями (шлак, гравий, щебень, песок). Иногда в смесь добавляются те или иные присадки, в зависимости от желаемых свойств бетона.

Минералы, входящие в состав цементного клинкера, при смачивании водой вступают в реакцию гидратации, в процессе которой образуются новые соединения, и бетон образует кристаллическую структуру.

Таким образом, твердение бетона – это кристаллохимический процесс.

В твердении бетона выделяют две стадии:

Бетон начинает схватываться уже через 2 часа, а через 60 минут после начала процесса он уже схватится. Пока бетон не схватился, его подвижность сохраняется.

Иногда, при невозможности немедленно заняться укладкой бетона, смесь слишком долго перемешивают, чтобы она не схватывалась. Это влияет на качество бетона не лучшим образом.

После того, как бетон схватился, начинается процесс твердения.

Сколько времени требуется на застывание

Полное отвердевание бетона может продолжаться многие месяцы, но во время строительных работ нужны определенные ориентиры, которых можно придерживаться.

Преждевременная нагрузка на бетон ную конструкцию может разрушить не набравший достаточной прочности бетон , а передерживание бетона в опалубке удорожает строительные работы и увеличивает продолжительность строительства.

Расчетной прочностью бетона называют ту прочность, которую бетон определенного класса достигает при нормальных условиях через 28 дней.

Срок твердения бетона без добавок

Как быстро бетон наберет прочность, зависит от многих факторов. В нормальных условиях скорость отвердевания бетона без добавок зависит от класса бетона.

В быту до сих пор встречается словосочетание «марка бетона». Оно ошибочно: по маркам классифицируется цемент, а бетон подразделяется на классы.

Таблица 1. Старая и новая маркировка бетона

Факторы, влияющие на твердение цементного раствора

Срок застывания бетона зависит от различных факторов:

качества исходных материалов;

температуры и влажности воздуха;

обработки бетона (утрамбовывание, виброобработка);

ухода за бетоном;

использования специальных добавок.

Согласно ГОСТ, нормальными условиями твердения бетона являются:

температура воздуха 18–22°С;

относительная влажность воздуха 100%.

При изменении температуры меняется и скорость затвердевания бетона. При повышении температуры в диапазоне 0°С – 100°С каждые 10°С повышения температуры увеличивают скорость протекающих процессов в 2–4 раза.

График твердения бетона при разных температурах

Когда температура становится выше, схватывание и отвердение бетона ускоряются; при понижении температуры – замедляются. При температуре ниже 5° С процесс набора прочности резко замедляется, а при отрицательных температурах прекращается.

Уменьшение влажности воздуха замедляет процесс застывания, поскольку бетон быстрее сохнет, и воды становится недостаточно для гидратации.

Способы регулирования скорости отвердевания бетона

В зависимости от задач, может потребоваться увеличить или снизить скорость твердения бетона. Можно повлиять на процессы температурно или химически.

Ускорение твердения

Для увеличения скорости твердения, применяют:

снижение водоцементного соотношения (повышение жесткости смеси, что снижает удобоукладываемость);

добавление в бетон специальных добавок-ускорителей.

Замедление твердения

Когда может понадобиться замедление отвердевания:

при изготовлении высокомарочных смесей, которые застывают очень быстро из-за повышенного содержания вяжущего компонента;

при необходимости транспортировки готовой смеси на дальние расстояния;

при заливке бетона в несколько этапов.

В этих случаях применяют специальные добавки, которые замедляют реакцию гидратации и гидролиза минералов клинкера, откладывая процесс схватывания на несколько часов.

Как узнать точное время затвердевания бетона?

Сроки полного отвердевания разных видов бетона варьируются в зависимости от состава. Примерное представление о продолжительности процессов твердения бетона с использованием марок цемента М200, М250, М300, М400, М500 и так далее, можно узнать из статей, графиков, специальных таблиц.

Таблица 2. Время застывания бетона на портландцементе М400, М500

Для того чтобы точно узнать, сколько времени понадобится, чтобы получить расчетную прочность бетона, используются два метода:

Узнать точные данные в лаборатории производителя.

Вызвать технолога на объект для взятия проб. Для образцов используют кубические отливки со стороной 10 см, которые должны твердеть в тех же условиях, что и основная конструкция. Затем проводятся испытания разрушающими методами, которые точно показывают марочную прочность бетона и сроки его схватывания и полного отвердевания.

Время застывания бетона в опалубке

Своевременная распалубка бетона повышает оборачиваемость оборудования для опалубки и оптимизирует сроки строительства.

Распалубочной прочностью называют прочность, достаточную, чтобы снять опалубку и дать стартовую нагрузку. Обычно она составляет 70% от расчетной прочности (или другую величину, оговоренную в проектной документации).

Для не ответственных конструкций, например, стяжек, отмостк и и других конструкций , работающих только на сжатие, допустима распалубка на 3–5-й день, по достижении прочности 30–40% от расчетной.

Современные бетоны с добавками могут достигать распалубочной прочности за 1–2 дня.

Сколько времени бетон застывает в воде

Твердение в воде – лучшие условия для набора прочности бетона. Непрерывное выдерживание в воде способствует более интенсивному увеличению модуля упругости, чем твердение на воздухе.

При выдерживании бетона на воздухе, на его поверхности, в результате обезвоживания, прекращается реакция гидратации, и образуются ячейки и поры; застывший на воздухе цементный камень имеет больше дефектов структуры, меньшую плотность и более высокую подверженность коррозии.

Уход за бетоном после заливки

Уход за бетоном имеет цель создать такие условия твердения, при соблюдении которых бетон будет набирать заданную прочность с нужной скоростью, а его структура будет максимально качественной.

Для оптимизации процесса отвердевания решающее значение имеет обеспечение правильной температуры и высокой влажности.

После укладки бетонной смеси и ее уплотнения (если таковое производилось), проводятся специальные мероприятия по уходу за бетоном.

Защита от испарения влаги

Отвердевание бетона внешне похоже на высыхание, но на самом деле, это реакция, которая происходит с обязательным участием воды. При застывании бетона на воздухе, его поверхность быстро высыхает, и реакция гидратации прекращается. Образуется разность давления в толще бетона и на его поверхности, что приводит к появлению дефектов в виде трещин .

Для защиты от пересыхания поверхность бетона закрывают водонепроницаемыми материалами, такими, как пленка, брезент, в некоторых случаях, слой опилок или песка, который постоянно смачивают.

Обеспечение равномерной температуры

При заливке массивных конструкций (например, плит фундамента) возникает еще одна проблема – температурный градиент.

Реакции гидратации происходят с выделением тепла. В массивных конструкциях возникает разница между температурами в толще бетона и на его поверхности. В толще слоя бетона температура может достигать 50–80°С. Если разница с температурой поверхности превышает 20–30°С, может произойти разрыв структуры бетона, что влечет интенсивное образование трещин на внешней стороне конструкции и потерю прочности.

Чтобы предотвратить градиент температур, необходимо снизить температуру всей конструкции. Для этого, после укрытия паро- или водонепроницаемым материалом, на поверхность бетона льют холодную воду, меняя ее после нагрева.

Снижение температуры не должно быть резким. Допускается снижать ее на 1–2° С в час, а для некоторых типов конструкций не более, чем на 12–13°С в сутки (эта информация указывается в регламенте).

Для проведения этих мероприятий необходимо знать точную температуру в толще бетона; по регламенту, ее необходимо измерять в первые сутки каждые 1–2 часа, а затем 1 раз в 8 часов и фиксировать полученные данные в специальных журналах . Для того, чтобы иметь возможность измерять температуру, при заливке в бетон вставляют трубочки на расстоянии не более 8 м друг от друга.

Защита от охлаждения

В зимнее время возникает задача сохранить тепло, поскольку при температуре ниже 0° С завердевание прекращается. Главной задачей становится обеспечение твердения до приобретения бетоном критической прочности.

Критической прочностью называют прочность в зимнее время, по достижении которой замерзание воды в порах бетона уже не носит разрушающий характер (обычно 30-50% от расчетной прочности).

Используются разные методы сохранения тепла:

Прогрев электродами или инфракрасным излучением (последнее технологически сложно).

Установка тепляков с прогретым воздухом.

Использование сохраненного тепла реакции гидратации («тепловой осмос» или «метод термоса), для которого поверхность бетона укрывают теплоизоляционными материалами, такими, как минераловатные плиты, рулонные материалы в несколько слоев.

Противоморозные добавки. Если раньше использовался хлорид кальция, сейчас его применение, как и других хлоридов, не рекомендуется из-за агрессивного воздействия на арматуру. Чаще используют формиат кальция или натрия и другие соли-электролиты, снижающие температуру замерзания воды либо готовые комплексные добавки, обладающие не только противоморозным, но и пластифицирующим действием.

Применение добавок-ускорителей совместно с тепловой обработкой. В этом случае добавки нужны для быстрого достижения критической прочности, затем, при помощи согревающих или сохраняющих тепло мероприятий, обеспечивается оптимальная температура до достижения расчетной прочности бетона.

Надо ли поливать бетон водой?

Поскольку водная среда оптимальна для завердевания, полив бетона водой целесообразен, но только в летнее время, особенно, в жаркую погоду. Интенсивное обеспечение влажности позволяет снизить вероятность появления дефектов.

Набор прочности бетона – сложный химический процесс, который зависит от множества факторов. Для оптимизации строительных работ используются методы тепловлажностной обработки бетона. Современное решение – использование специальных добавок, регулирующих скорость отвердевания.

Набор прочности бетона и зависимость от внешних факторов

Для набора бетоном заданных показателей прочности нужно время, которое называется временем твердения бетона. Оно определяется различными условиями: факторами окружающей среды и качеством составляющих бетонной смеси.

Время набора прочности бетона требуется знать, чтобы понимать, когда можно переходить к следующим стадиям строительства, а когда уже можно снимать опалубку.

Твердение бетона

Бетон – это искусственный каменный материал, который получается при твердении оптимально подобранной смеси из воды, вяжущего вещества, крупного и мелкого заполнителя, а также специализированных добавок. Крупным заполнителем служат куски гравия или щебня, а мелким – песок.

При смешивании всех компонентов образуется цементное тесто, которое постепенно затвердевает, образуя прочный искусственный камень. В зависимости от качества смеси, марки цемента и входящих в состав добавок бетон имеет разные сроки твердения.

При нормальных условиях, то есть при влажности около 100% и комнатной температуре, время набора прочности бетона составляет 28 суток. В условиях современного строительства это слишком большой срок, поэтому зачастую твердение бетона ускоряют.

Факторы, влияющие на скорость набора прочности бетона

Факторы, от которых зависят сроки схватывания и твердения бетонной смеси:

  • активность цемента, его марка;
  • введение добавок-ускорителей твердения;
  • соотношение вода-цемент в растворе;
  • способ укладки и уплотнения бетонной смеси;
  • технология приготовления смеси;
  • влажность;
  • температура окружающего воздуха.

Набор прочности бетона напрямую зависит от температуры. Бетон может твердеть только при положительных температурах, так как в его составе присутствует вода. При замерзании воды процесс набирания прочности прекращается, он возобновляется, когда столбик термометра поднимется выше нуля, но бетон при этом становится менее прочным.

Чем больше температура, тем интенсивнее идет процесс твердения.

График набора прочности бетона в зависимости от температуры:

* На графике изображен процесс твердения бетона марки В25.

Контроль набора прочности бетона

Измеряют прочность бетона специальными приборами. Это позволяет определить, насколько хорошо конструкция в дальнейшем будет справляться с нагрузками. Для расчета прочности необходимо знать предельные нагрузки, которым сопротивляется изделие, при этом не разрушаясь.

Есть два метода контроля прочности бетона: разрушающий и неразрушающий. В первом случае из партии бетонных изделий выбирают несколько образцов и испытывают их на гидравлических прессах. Во втором – из бетона делают образцы в виде кубиков, которые проходят все технологические этапы производства вместе с основными изделиями, а затем испытывают на прессах уже кубики.

Также прочность бетона можно оценивать специальными приборами:

  • электронными, типа «Оникс»;
  • ультразвуковыми приборами, которые основаны на возможности прохождения ультразвука через плотные тела, при этом он не теряет своей интенсивности, но он сильно ослабевает при прохождении через воздух;
  • механическими приборами (например, молотком Кашкарова).

Методы ускорения твердения бетона

Существует несколько наиболее часто используемых методов ускорения набора прочности бетона:

  1. Термовлажностная обработка или ТВО. Термовлажностную обработку проводят в пропарочных камерах ямного типа, глубина которых составляет 2 метра. В камере необходимо обеспечить атмосферу насыщенного водяного пара и поддерживать температуру 90-100 °С. Процесс обработки бетона в камере продолжается в течение 12-15 часов.

Режимы термовлажностной обработки:

  • выдержка (2-3 часа);
  • подъём температуры со скоростью 25-30 °С/ч;
  • изотермический прогрев (t=80-90 °С), продолжительность: 6-8 часов;
  • снижение температуры со скоростью 30-40 °С/ч.

После того, как бетон прошел ТВО, он приобретает 70-100% прочность бетона 28-суточного твердения.

  1. Электропрогрев. Этот метод осуществляется при помощи переменного электрического тока, основан он на преобразовании электрической энергии в тепловую. Температура бетона повышается, из-за этого ускоряется процесс набора прочности. Существуют два способа электропрогрева:
  • внутренний прогрев, который происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через бетон;
  • обогрев изделия внешними источниками. Это могут быть инфракрасные излучатели, или контактные электронагреватели.

Важно! Изделия должны быть закрыты пароизоляционной пленкой. Это поможет избежать испарения воды.

  1. Контактный прогрев. Бетонное изделие помещают в обогреваемую опалубку или форму. Изделие покрывают пленкой, чтобы не допустить испарения.
  2. Введение добавок, которые ускоряют процесс набора прочности. Ускорители твердения оказывают большое влияние на скорость набора прочности бетона на протяжении первых суток затвердевания бетона, со временем их воздействие ослабевает. К 28-суточному состоянию прочность бетона с добавками и без них становится одинаковой, что наглядно прослеживается по графику набора прочности бетона:

Нормативные документы, регламентирующие набор прочности бетона

Основным документом, в котором прописаны правила контроля прочности бетона, определены его сроки и условия твердения, является ГОСТ 18105-2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности». Также бетонные работы регламентируются ГОСТ 26633-2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые».

В промышленном строительстве процесс набора прочности бетона может регулироваться локальными правовыми актами, к примеру, правилами производства работ.

Набор прочности бетона по суткам

Согласно ГОСТ 26633-2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые», если не указан набор прочности бетона по суткам, требования по прочности должны быть обеспечены в возрасте 28 суток.

Наглядно процесс набора прочности бетона в зависимости от срока твердения проиллюстрирован в таблице.

Набор прочности бетона от температуры и по суткам таблица:

Заключение

Показатели твердости и прочности бетонных изделий меняются под воздействием различных условий и факторов. Задачей инженеров-строителей является подбор оптимальной бетонной смеси и создание определенных внешних воздействий для обеспечения необходимой прочности бетона, которая достигается за тот или иной период времени.

Оценка статьи:

Время схватывания бетона в зависимости от температуры Ссылка на основную публикацию