Способы ускорения твердения бетона
Обновлено: 20.05.2024
Твердение бетонов в различных условиях. Зимнее бетонирование, способ ускорения твердения
При укладке в конструкцию в зимнее время бетонную смесь предохраняют от замерзания как в процессе уплотнения, так и в первоначальный период отвердевания отформованного монолита. Важно до замерзания получить определенную прочность бетона, что устанавливается в зависимости от конкретных условий, но обычно не менее 30-50% его марочной прочности. С этой целью используют противоморозные добавки, подогрев исходных материалов и другие мероприятия.
В зимнее время сохранить внутреннюю теплоту в бетоне, выделяющуюся в результате экзотермических реакций при его твердении, можно, покрыв его слоем теплоизоляции(шлака, древесных опилок, соломита и др).Сохранение внутренней теплоты получило название ’’способ термоса’’. Внутренний запас теплоты увеличивают также путем предварительного нагрева воды до 80 градусов, заполнителей до 40 градусов с тем, однако, чтобы температура бетонной смеси к моменту укладки не была более 40-50С.При бетонировании в зимних условиях конструкций и элементов с большой поверхностью охлаждения можно укладывать бетон без подогрева, те использовать холодный бетон.Для этого в бетонную смесь вводят противоморозные добавки(нитрат натрия, поташ), которые снижают температуру замерзания воды в бетоне.Холодный бетон обычно укладывают при температуре не ниже -20 с последующей теплоизоляцией, устройством ветрозащитных ограждений, утеплением опалубки, обогревом нагревательными проводами и др.
В летнее время поверхность свежеуложенного бетона защищают от непосредственного воздействия солнечных лучей и ветра пленкообразующими материалами, влажными опилками, матами и т.д.В сухую погоду открытые поверхности бетона увлажняют водой.
При укладке в конструкцию бетонной смеси в очень жаркую и сухую погоду ее предохраняют от повышения температуры и быстрого высыхания после укладки. От нагревания предохраняют и компоненты: периодически увлажняют заполнители холодной водой или применяют охлаждающие устройства для понижения их температуры. Воду затворения нередко заменяют льдом.
Отформованные и уплотненные изделия или конструкции из бетона подвергают тепловой, тепловлажностной, автоклавной или другой обработке, чем достигается существенное ускорение процессов твердения. Самым распространенным способом ускорения структурообразования и упрочнения служит тепловая обработка в пропарочных камерах периодического или непрерывного действия или в формах термоподдонами. Применяют также бетонирование с электроразогревом смеси. Ускорить твердение бетона можно также химическими методами: путем введения в бет смесь небольших количеств хлористого натрия, хлористого кальция, растворимого стекла или комплексных веществ- нитрит-нитрата натрия, нитрата натрия, солей более сложного состава и др.На практике используют одновременно несколько способов ускорения твердения.
№27 Легкие бетоны на пористых заполнителях. Основные свойства и применение.
Прочность легких бетонов зависит от активности цемента, водоцементного отношения и прочности заполнителя.
Легкие бетоны: конструкционные pm = 1400-1800 кг/ м 3 (для несущих конст-ций зданий);
конструкционно-теплоизоляционные pm = 500-1400 кг/ м 3 (для ограждающих конструкций);
теплоизоляционные и акустические (pm менее 500 кг/ м 3 )
Теплопроводность = 0,16-0,5 Вт/м*С.
Вяжущие: п/ц, быстротвердеющий п/ц, шлако п/ц.
Заполнители: применяют в основном неорганические пористые заполнители.
Природные неорган. пористые материалы: вулк. туф, вулк. пемза – изверженные горные породы с П=70-80%; имеют в основном замкнутые поры, что определяет малое водопоглащение и низкую гигроскопичность, зато обладают высокой морозостойкостью; Rсж = 50-100 МПа; пемзобетоны, туфобетоны; известняк ракушечник, известковый туф – прочность ниже, хуже долговечность, в следствие открытости пор; Rсж =25-30 МПа.
Искусственные неорган. пористые материалы(82%): являются продуктом термической обработки материала, являются отходами металлургической промышленности. Подразделяются на отходы промышленности и специально изготовленные пористые материалы. Отходы промышленности: 1) топливные (кускообразные материалы, полученные в результате сжигания бурого и каменного угля (побочный продукт) – шлаки и золы; 2)доменные гранулированные шлаки (получают в результате резкого охлаждения огненного расплава, при этом материалы рассыпаются на отдельные куски до 10мм). Специзготовленные пористые материалы:1) керамзитовый гравий (получают путем обжига гранул, изготовленных из вспучивающихся глин (добавки выделяют CO2), t = 1200-1250 гр., размер гранул= 20-40 мм, pн=250-800 кг/ м 3 ); 2) керамзитовый песок (получают в результате дробления/рассеивания/обжига в кипящем слое, размер гранул= менее 5 мм); 3)шлаковая пемза и термозит (получают в результате обработки водой или паром расплавлен. шлака в спецустановках, вспученные шлаки – кускообразный пористый материал неправильной формы); 4) вспученный перлит ( получают в результате нагрева и быстрого охлаждения, при действии t выделяется пар или вода); 5) аглопорит
Как ускорить твердение бетона?
Набор бетоном распалубочной прочности (70%) занимает значительное количество времени, что может увеличить издержки из-за простоя строительной бригады. В этой статье мы рассмотрим методы, которые позволят ускорить процесс твердения.
Температурное воздействие
В прошлой статье про сроки твердения бетона (ссылка в конце) мы уже затронули ключевой вопрос, что на скорость химической реакции влияет температура. Стандартной величиной по нормативам считается температура 20 градусов, в этих условиях бетон наберет 100% прочности за 28 дней и 70% - за 20 дней.
При этом увеличение температуры на 10% будет увеличивать скорость твердения в 2 - 4 раза. Это означает, что при 60 градусах бетон достигнет распалубочной прочности за 12 часов. Рассмотрим наиболее популярные способы повышения температуры.
Когда бетон заливают зимой, то без методов, повышающих температуру, не обойтись, так как раствор не сможет набрать марочную прочность при отрицательных и нулевых температурах.
- Нагрев воды - наиболее простой способ, который не требует специализированного оборудования.
- Нагрев электродами - температуру бетона повышают, опуская в него электроды, которые изготавливаются из стальных пластин или арматуры. Этот метод - один из самых дешевых с использованием электричества, при этом при наличии арматурного каркаса нельзя использовать напряжение выше 128 В.
Для нагрева электродами можно использовать только переменный ток, при использовании постоянного тока взаимодействие бетона с водой не будет идти из-за электролиза.
- Нагревательный провод - в этом способе внутри арматурного каркаса перед заливкой бетона прокладывают стальную нагревательную жилу в ПВХ оболочке.
- Нагрев опалубки - в этом случае электрические нагревательные элементы располагают не внутри бетона, а в опалубке.
Уменьшение соотношение воды и цемента
Наличие воды в составе бетона обеспечивает плавный набор прочности раствором. Если понизить долю воды, то твердение бетона будет происходить за те же 28 дней, но за первые дни прирост прочности произойдет быстрее. Так бетон быстрее доберется до распалубочной прочности и быстрее можно будет продолжить работы.
Использование пластификаторов
Формально пластификатор не предназначен для повышения скорости твердения бетона, но фактически за счет добавлением нового компонента можно уменьшить соотношение цемента и воды. Если этого не сделать, то просто увеличится пластичность раствора без ускорения твердения.
Также пластификаторы позволяют ускорить твердение при использовании такой добавки, как микрокремнезем. Эта добавка повышает прочность бетона при снижении доли цемента. Это приводит к необходимости увеличивать долю воды, её мы и заменяем пластификатором. Так получают прочный быстротвердеющий бетон.
Использование цементов быстрого твердения
Наиболее распространенным цементом быстрого твердения является измельченный портландцемент. Перемалывание увеличивает удельную поверхность материала, что способствует ускорению реакции твердения. За двое суток бетон из такого цемента может набрать до 50% прочности.
Добавка солей
Раньше этот способ часто использовали на крупных стройках, которые шли в зимнее время. Сегодня чаще используют комплексные добавки на основе разных солей и кислот. Тут важно помнить, что соли вызывают коррозию стали, поэтому отдельные составы нельзя использовать с железобетоном. Обычно добавка солей позволяет ускорить твердение на 30% за первые сутки. За последующий период набора прочности эффект обычно снижается.
Ускорение твердения бетона
Процесс твердения бетона – важная составляющая любого строительного производства. Полным циклом твердения бетона является период, в которых он набирает свои прочностные характеристики при нормальных температурных и влажностных условиях. Обычно такой срок составляет 28 дней, однако производить манипуляции, повышающие защиту бетона, к примеру, обработку гидроизоляционным материалов, разрешается уже после 7-ми дней и снятия опалубки. Но стоит отметить, что современное строительство борется за минимизацию периода возведения зданий, т.к. темпы роста населения и потребность в жилье стремительно возрастают. Эти и некоторые другие факторы послужили причиной появление перед химической частью строительной отрасли такой задачи, как ускоренное твердение бетона. Об этой задаче, способе ее реализации и обо всем химическом процессе твердения бетона и пойдет речь в этой статье.
Температурный или физический способ ускорения твердения бетона
Одним из наиболее популярных способов ускорения твердения бетона является увеличение температуры. И тут даже в отдельно взятом случае может быть несколько вариантов. Один из которых – камеры термовлажностной обработки. В эти камеры можно погрузить сравнительно малых объемов бетон, и он может пригодиться, в первую очередь, при изготовлении штучных изделий, к примеру, бетонных блоков. Еще одним способом является поверхностный прогрев. Здесь поле действия уже несколько шире и может использоваться при заливке плит для железнодорожных платформ и многих других вариантов.
Чтобы понять принципы химических процессов внутри тела, нет необходимости быть академиком и даже глубоко погружаться в точные науки. Достаточно понять, что чем выше температура, тем быстрее происходит химическая реакция. Можно провести аналогию с нашими мышцами. Перед каждой тренировкой мы усиленно разминаем мышцы и прогреваем их, только потом приступая непосредственно к их забиванию. Этот процесс делает нашу тренировку эффективной за счет того, что при более высоких температурах химические реакции в организме, в частности, окисление белка, будет происходить существенно быстрее. В бетоне происходят схожие процессы. За счет повышения тепла вяжущий эффект цементного раствора быстрее соединяется с песком и крупным заполнителем. А это значит, что набор прочностных характеристик будет происходить существенно быстрее.
Добавки, ускоряющие твердение бетона
Добавки являются вторым по популярности способом ускорить реакцию твердения бетона. Преимуществом этого способа, помимо увеличения скорости твердения, является и увеличение самих прочностных характеристик бетона. Добавок для ускорения химической реакции существует множество, поэтому предлагаю рассмотреть лишь некоторые из них.
1) Соли-электролиты. Требования к этим добавкам прописаны в ГОСТ 24211, и основное требование к ним – достижение 30% прочностных характеристик бетона в первые сутки твердения. Важно помнить, что, если дело касается армированного бетона, мы не можем использовать хлориты и сульфаты: они сильно влияют на целостность арматуры при дальнейшей эксплуатации, выражаясь научным языком, приводят к коррозионным проявлениям на арматуре, вследствие чего применение монолитных плит для восприятия нагрузки на растяжение становится попросту невозможным. Такой бетон быстро потеряет в прочности. Основной вид – кальциевая соль муравьиной кислоты. Это один из самых надежных видов добавок, и он максимально распространен в европейских государствах. Вторым видом является формиат натрия, хотя его основная задача – сохранение температуры и увеличение морозостойкости. Тем не менее он остается одной из самых популярных добавок.
2) Микрокремнезем. Химическая формула – SiO2. Его основной путь получения – отходы производства металлургических заводов. И второй способ – из кварцевого песка, применяемого в автоклавных газобетонах. Песок сам по себе не взаимодействует с известью. Необходимо, чтобы химическая реакция протекала в автоклаве, иначе говоря, для этого необходимо высокое давление и температура. Но микрокремнезём имеет высокую дисперсность при схожем с песком составе, а значит, для взаимодействия не нужен никакой автоклав. Это самый лучший упрочняющий и ускоряющий твердение компонент, который применяется в бетонах, начиная от марки М700. Портландит, образующийся при соединении цемента и воды, активно вступает в реакцию с микрокремнеземом, тем самым давая быструю реакцию твердения. Также для повышения удобоукладываемости нам приходится добавлять воду, ведь микрокремнезем, как мы заметили ранее, очень дисперсное вещество. А добавляя воду, мы изменяем водо-цементное соотношение, что опять же негативно может сказаться в будущем. Ну и чтобы снизить это количество воды, нам необходимо применять пластификаторы.
Но отдельно стоит упомянуть и о минусах применения таких добавок. Все они имеют минеральное происхождение, а это значит, что вам регулярно придется проводить мероприятия, направленные на борьбу с высолами. Высолы, как уже неоднократно упоминалось в наших статьях, – бич современного строительства, и многие эксплуатационные службы попросту не хотят с ними бороться, т.к. делать это на кустарном уровне попросту бесполезно. Для эффективной борьбы стоит применять специальные гидрофобизаторы на этапе заливки бетона и после, наряду с нанесением гидроизоляции, наносить еще и гидрофобизирующую пропитку. Этот комплекс мер просто необходим, если вы желаете продлить жизнь бетонной конструкции как минимум до положенных ей 50-70 лет.
Ускорение твердения бетонов обеспечивается за счет уменьшения количества воды в смеси
Уменьшение воды в смеси также способствует ускорению твердения бетона. Однако здесь стоит рассмотреть мотивы таких действий. Уменьшение воды – это не самый эффективный способ, более того, при необходимости изготовления определенного объема бетона, вам придется за счет уменьшения объема воды заменить его другим компонентом, в частности, цементом, ведь мы заинтересованы в том, чтобы прочность набиралась как можно быстрее. Но и здесь не обойтись без подводных камней. Если мы берем в сравнение добавление пластификаторов и прочих добавок, то они более удобны для продолжения замеса бетона, а также позволяют ему легко укладываться в форму. В нашем случае мы серьезно снижаем удобоукладываемость бетона, делая процесс его изготовления существенно тяжелее. Да, этот способ отлично подходит для случаев, когда нужно срочно принимать решение, а аналогов под рукой нет. Но, повторюсь, это не самое лучшее решение.
Бетон ускоренного твердения
Основным компонентом бетона ускоренного твердения является быстротвердеющий цемент. Ниже мы приведем несколько примеров таких цементов.
1) Быстротвердеющий портландцемент. У него большая удельная поверхность в сравнении с обычным портландцементом за счет более мелкого помола.
2) Глиноземистый цемент. Он быстро твердеет именно за счет своего минерального состава. Используется в основном при производстве негорючих элементов.
3) Сульфалюминатные цементы. Содержат глиноземистый цемент и гипс. Скорость твердения у них несколько минут. Их используют для укрепления откосов выработанных шахт или тампонирования скважин.
Все цементы, приведенные в этом пункте, имеют значительно более высокую стоимость в сравнении с обычным портландцементом, что порождает несколько путей экономии на этапе производства бетона. К примеру, быстротвердеющий портландцемент заводы предпочитают не закупать, т.к. это очень дорого, а закупают обычные портландцемент или шлакопортландцемент и просто перемалывают его на мельнице. Все оборудование окупается с первой же заказанной крупной партией цемента.
Заключение
Подводя итоги, стоит упомянуть, какие из способов лучше всего применять в каких условиях. К примеру, если вы задаетесь вопросом, как ускорить твердение бетона в домашних условиях, вам больше подойдет способ термовлажностной обработки, к примеру, тепловыми пушками. При этом обязательно нужно контролировать влажностный режим, чтобы вся вода не испарилась. Бетоны ускоренного твердения применяются в условиях специальных требований к ним, к примеру, сульфатоалюминатные цементы применяются в случаях, когда важно твердение бетона в считанные минуты, но такие смеси стоят в несколько раз дороже обычного цемента. С добавками же просто следует быть аккуратнее: сделаны они в основном из минеральных компонентов, а значит, могут стать причиной возникновения высолов. С микрокремнеземом также следует быть аккуратнее, ведь он обладает сильным дисперсным эффектом. Да и любой способ вмешательства в нормальный процесс твердения бетона – это существенный риск и увеличение стоимости производства. Поэтому если вы хотите избежать всевозможных трещин, коррозионных процессов и прочих неприятных моментов, мы рекомендуем вам обратиться в аккредитованную строительную лабораторию: так вы сможете полностью контролировать набор прочности бетона и застрахуете себя всех возможных рисков, связанных со структурными повреждениями бетона.
Строительная лаборатория ООО “Бюро “Строительные исследования” занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве
Основная специализация лаборатории:
Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:
1. Заполнив форму на нашем сайте 2. По телефонам:
3. Написать нам на почту
4. А также в комментариях к публикации.
Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.
Как ускорить застывание бетона
Основной вопрос при изготовлении бетона: как достичь расчетной прочности в оптимальные сроки.
Представим в общих чертах, как протекают процессы затвердевания и набора прочности, и какие факторы могут привести к изменениям в них.
Химия процесса
В составе бетонной смеси цементный камень – продукт реакций гидратации, происходящих при смешивании цемента с водой.
Цемент – основной компонент смеси; от его марки и соотношения с водой зависит прочность готового бетона и скорость его отвердевания.
Важно!
Водоцементное отношение (В/Ц) – это отношение количества воды затворения к количеству цемента. Оно обычно составляет 0,3-05 и выше.
В состав цемента входят такие соединения, как кальциевые силикаты, алюминаты и алюмоферриты. При смешивании этих соединений с водой начинаются химические реакции, сопровождающиеся выделением тепла (благодаря чему увеличивается скорость протекания реакций гидратации).
Важно!
Чем быстрее водный раствор насыщается, тем лучше и быстрее происходит кристаллизация, то есть схватывание цемента. Вот почему бетоны с пониженным содержанием воды схватываются быстрее.
Процесс твердения бетона состоит из двух фаз:
Схватывание бетона в условиях оптимальной температуры и влажности окружающей среды начинается через 2 часа и протекает довольно быстро, в течение часа. В этой фазе на бетон можно воздействовать, он остается подвижным.
После окончания первой фазы начинается отвердевание. В оптимальных условиях распалубочная прочность достигается на 7-10-е сутки, расчетная – по истечении 28 дней, затем набор прочности продолжается еще несколько месяцев, но с очень низкой скоростью.
От чего зависит скорость твердения
Факторы, влияющие на скорость застывания:
температура, при которой происходит застывание;
наличие тепловлажностной обработки;
Когда нужно ускорить затвердевание
Процессы схватывания и набора прочности требуют ускорения:
При необходимости производить строительные работы зимой, чтобы уменьшить затраты на прогрев бетона.
Когда нужна ранняя распалубка.
В случае необходимости продолжить строительство раньше, чем через 28 суток.
Для изготовления большого количества мелких бетонных изделий (производство брусчатки, тротуарной плитки).
Для оптимизации прочности.
Как ускорить твердение бетонной смеси
Есть разные способы увеличить скорость твердения.
Снижение водоцементного соотношения
Уменьшение воды затворения способствует быстрому образованию концентрированного раствора, в котором кристаллизация происходит лучше, что сокращает время схватывания.
снижение подвижности раствора, из-за чего он тяжелее поддается обработке, хуже заполняет подготовленный объем, а готовый бетон может иметь полости, что значительно снизит его качество;
слишком сильное снижение В/Ц приводит к изменению характеристик готового изделия (хрупкости, снижению прочности);
удорожание работ из-за повышенного расхода цемента.
Снижение водоцементного соотношения с одновременным добавлением пластификатора
Для предотвращения негативных характеристик раствора с низким В/Ц, в него добавляют пластификатор. Он позволяет снизить В/Ц и одновременно увеличить подвижность смеси, повысить скорость отвердевания и прочность готового изделия.
Тепловлажностная обработка заливки
Согласно формуле Ван Гоффа, повышение температуры на каждые 10°С (в диапазоне от 0° С до 100°С) влечет увеличение скорости процессов в 2-4 раза.
Бетон, который набирает расчетную прочность при 20°С за 28 суток, теоретически при температуре 60°С и влажности 90% должен набрать таковую за 8 часов. На практике этот процесс при указанной температуре занимает 12 часов.
Напротив, при снижении температуры бетон отвердевает более медленно вплоть до полного торможения процессов.
Недостатки метода: обработка удорожает стоимость производства бетон а .
Добавление присадок и принцип их действия
Для увеличения скорости набора прочности в раствор добавляют химические вещества:
хлористые соли (хлористый кальций, натрий);
Ускорители твердения бетона повышают растворимость компонентов цемента; вода в растворе быстрее насыщается, и кристаллизация идет активнее.
Согласно требованию ГОСТ, ускорители должны увеличивать скорость отвердевания в первые сутки не менее, чем на 30%.
Сезонная специфика
Процесс набора прочности напрямую зависит от температуры.
Оптимальной является температура 20°С и влажность 90%.
В России такая температура бывает недолго. Летом воздух прогревается сильнее; начиная с середины осени температура уже может опускаться до 0°С и ниже.
Учитывая, что бетон набирает прочность в течение почти месяца, работы могут затрудняться.
Важно!
Некоторые соли-ускорители твердения бетона одновременно являются противоморозными добавками.
Добавки-ускорители для твердения бетона используются в соответствии с погодными условиями, чтобы обеспечить оптимальное ускорение твердения.
Например, поташ нельзя применять при положительных температурах, поскольку он резко ускоряет схватывание цемента, делая невозможной работу с ним. Применение поташа при плюсовых температурах допустимо совместно с лигносульфонатами, которые оказывают пластифицирующее действие. В этом случае получаются подвижные бетоны с выраженными антиморозными свойствами, без излишне быстрого схватывания.
Добавление поташа целесообразно при низких температурах: холод замедляет отвердевание, а поташ ускоряет его.
Углекислый натрий (сода) работает как ускоритель для бетона для быстрого схватывания. Его активное воздействие может приводить к хрупкости готовых изделий.
Недостатки распространенных ускорителей твердения бетона
Добавление ускорителей схватывания бетона и ускорителей твердения бетона зависит от температурных условий, используемых добавок, назначения бетона и имеет массу нюансов.
некоторые присадки способствуют коррозии бетона;
хлориды не рекомендуются в армированных бетонных конструкциях, так как способствуют коррозии арматуры;
могут появляться высолы на поверхности бетона;
поташ нельзя использовать в бетонах с электро проводкой;
некоторые соли увеличивают скорость схватывания, но в дальнейшем снижают прочность бетона по сравнению с бетоном без добавок.
В серьезном строительстве лучше использовать готовые комплексные добавки для ускорения схватывания и ускорения набора прочности. Они эффективные, экономичные (вносятся в количестве 0,5-1%, некоторые до 4,5% от массы цемента), а их действие предсказуемо и надежно.
Комплексные добавки выпускаются как в виде порошка, так и в жидкой форме.
Распространенные добавки для быстрого твердения:
линейка пластифицирующих добавок-ускорителей Реламикс,
По характеру воздействия на цементное тесто различают следующие виды добавок:
Добавки, не вступающие в реакцию с компонентами цемента, но повышающие их растворимость и снижающие температуру замерзания воды.
Активизирующие процессы гидратации цемента посредством смешивания добавки с частицами цемента, которые разрушают силикатные составляющие цемента и повышают их растворимость в воде и снижают температуру замерзания воды.
Ускоряющие процессы гидратации цемента, вызываемые реакциями обмена, которые приводят к образованию гелей гидроксидов кальция и снижают температуру замерзания воды.
Способствующие выделению тепла при гидратации цемента и понижающие температуру замерзания воды.
Эти добавки можно разделить на следующие основные группы:
Ускорители схватывания
Добавки, обеспечивающее очень быстрое первичное схватывание бетонной смеси. Например, при проведении срочных ремонтных работ, быстрой заделки течей в бетонных резервуарах и т.д.
К ним относят жидкое стекло, в ассортименте компании этот материал представлен средством CEMMIX Liqui.
Ускорители набора прочности
Это добавки для бетона и растворных смесей комплексного действия, позволяющие в два раза сократить набор начальной эксплуатационной прочности и конечной марочной прочности. Их использование ускоряет набор распалубочной прочности и оборот оснастки и опалубки, что дает дополнительную выгоду в виде сокращения времени строительства. Также большой плюс – это способность активации лежалого цемента, что позволяет использовать цемент, долго пролежавший на хранении и потерявший свою активность (способность адгезии с прочими компонентами раствора) без потерь итоговой прочности бетонной конструкции.
Среди наших добавок это комплексный ускоритель твердения CEMMIX CemFix.
Пено- и газообразователи
Обеспечивают вовлечение воздуха в бетон и создание его пористой структуры (газобетон). Приводят к снижению веса конструкции, но и значительному снижению её прочности.
Самый распространённый представитель – алюминиевая пудра.
Во время смешивания бетонной смеси с использованием алюминиевой пудры, сразу производят её виброобработку. Под воздействием вибрации алюминиевая пудра мгновенно вступает в реакцию с цементом и водой. Образующийся при этом алюминат кальция (очень мощный ускоритель схватывания цемента) связывает часть свободной воды из пенобетонной матрицы в кристаллогидрат, с выделением водорода и тепла. Схватывание и твердение такой бетонной смеси происходит за несколько минут.
Количество любых вводимых добавок устанавливают по имеющимся указаниям или на основании лабораторных испытаний. При работе с ними надо соблюдать точные рекомендованные дозировки, и тогда результат работы будет самым высоким!
Если Вам нужна помощь в вопросе использования ускорителей твердения для бетона, подбора оптимального варианта или другие консультации – обращайтесь на горячую линию CEMMIX по телефону на сайте!
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.
Интересно!
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.
Важно!
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.
Интересно!
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.
Важно!
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.
Важно!
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 в бетоне , поскольку при температуре ниже плюс 5 ° С затвердевание прекращается. Главной задачей становится обеспечение твердения до приобретения бетоном критической прочности.
Важно!
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.
МЕТОДЫ УСКОРЕНИЯ ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА
Для сокращения сроков распалубки монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций, ускорения сдачи их под эксплуатационную нагрузку применяются различные методы интенсификации твердения в раннем возрасте (1..7 суток) цементных бетонов. В зависимости от вида изготавливаемых строительных конструкций, условий бетонирования, необходимых сроков набора бетоном отпускной прочности применяются способы ускорения твердения бетонов:
-химические, основанные на применении химических добавок - уско-рителей твердения;
-тепловые, основанные на повышении температуры твердеющего бетона пропариванием или электропрогревом (электрообогревом);
-механические, основанные на применении домолотого цемента сухим или мокрым способом с добавкой гипса 2…5% от массы цемента в шаровых мельницах или вибромельницах.
Наибольший ускоряющий эффект достигается при применении комплексного метода включающего в себя вышеперечисленные способы ускоренного твердения.
Строительными нормами допускается применение в качестве химических добавок – ускорителей твердения бетона соединения виды и дозировка которых, указанны в таблице 18.1.
Химические добавки – ускорители твердения для бетона
| Вид химической добавки | Условное обозначение | Рекомендуемая дозировка, % от расхода цемента | Примечание |
| Поташ, К2СО3 | П | 3,0…5,0 | Соль с ярко выраженными щелочными свойствами |
| Хлорид кальция, СаСl2 | ХК | 1,5…5,0 | Резко интенсифицирует коррозию арматуры и оборудования |
| Нитрат кальция, Са(NО3)2 | НК | 1,5…2,5 | Возможно быстрое схватывание цемента и загустевание бетонной смеси |
| Нитрат натрия, NаNО3 | НН | 2,0…3,0 | Возможно быстрое схватывание цемента и загустевание бетонной смеси |
| Хлорид натрия, NаСl | ХН | 1,0…4,0 | Резко интенсифицирует коррозию арматуры и оборудования |
| Сульфат натрия, Nа2SО4 | СН | 0,5…2,0 | Возможно образование высолов на поверхности бетона |
| Нитрит – нитрат кальция, Са(NО2)2 + Са(NО3)2 (Смесь нитрита кальция и нитрата кальция в соотношении 1: 1 по массе) | ННК | 2,0…3,0 | При применении возможно быстрое схватывание цемента и загустевание бетонной смеси |
| Нитрит – нитрат – хлорид кальция, Са(NО2)2 + Са(NО3)2 + СаСl2 (Смесь нитрита - нитрата кальция с хлоридом кальция в соотношении 1: 1 по массе) | ННХК | 1,5…2,5 | При применении возможно быстрое схватывание цемента и загустевание бетонной смеси |
| Мочевина, СО(NН2)2 | М | 2,0…4,5 | При передозировке возможно замедление твердения бетона |
Ускоряющее действие указанных в таблице солей – электролитов основано на их способности при взаимодействии с минералами цемента активизировать их гидратацию.
Тепловые методы активации твердения бетона основаны на ускорении скорости протекания химических реакций гидратации цемента при повышении температуры. Так при повышении температуры бетонной смеси с 20° С до 80°С скорость реакции гидратации увеличивается в 6 раз. Из различных способов тепловой обработки бетона наибольшее распространение получило в заводских условиях пропаривание, а в условиях строительной площадки – электропрогрев и электрообогрев.
Для осуществления электропрогрева забетонированных конструкций применяются металлические электроды и греющие провода в изоляционной оболочке, укладываемые в тело бетона. Электрообогрев бетона выполняется с использованием различных по конструкции элетронагревательных устройств – излучателей тепловой энергии.
При механическом домоле цемента значительно увеличивается его удель-ная поверхность. Цемент, обладающей развитой удельной поверхностью зерен, твердеет более интенсивно. Это объясняется тем, что одновременно в реакцию взаимодействия с водой затворения вступает большее количество его вещества.
Методы и способы ускорения процесса твердения ЖБИ.
Для достижения бетоном проектной прочности (марки) при обычных температурах твердения следует укрывать открытые поверхности изделий влагоемкими материалами и систематически поливать водой через 10—12 ч после окончания формования изделий в течение 7 суток.
Способы ускоренного твердения бетона.
Цель ускоренного твердения бетона заключается в получении максимально возможной прочности в кратчайшие сроки при высоком качестве материала.
Эффективность ускоренного твердения бетона выражается в компактности технологической схемы производства, в уменьшении количества дорогостоящих металлоемких форм, в повышении производительности предприятия в целом.
Способы ускорения твердения бетона:
технологические - использование быстротвердеющих цементов, активация цементного теста, применение жестких смесей при надлежащем уплотнении;
химические - введение различных добавок-ускорителей;
тепловые - использующие различные методы разогрева как бетонной смеси, так и отформованных изделий.
Последние получили наибольшее распространение в чистом виде и в сочетании с предыдущими. Рекомендации по снижению расхода тепловой энергии при использовании тепловой обработки для ускорения твердения бетона.
Читайте также: