гидратация цемента, схватывание бетона, твердение бетона, гидратация

Многие знают, что цемент при взаимодействии с водой твердеет и превращается в так называемый цементный камень. Однако, немногие знают суть этого процесса: как твердеет, почему твердеет, что нам даёт осознание происходящей реакции и каким образом мы можем на неё воздействовать. На сегодняшний момент понимание всех стадий гидратации позволяет учёным изобретать новые добавки в бетон или цемент, так или иначе воздействующие на процессы, происходящие в период схватывания цемента и твердения бетонной или ЖБИ конструкции.

Заводы выпускающие ЖБИ или товарный бетон могут пользоваться этими добавками с огромной пользой для себя. Это и экономия электроэнергии и газа за счёт сокращения сроков пропаривания ЖБИ изделий, и снижение трудозатрат на вибрирование, и скорость оборачивания формоснастки или опалубки, и экономия цемента, и улучшение качественных характеристик товарного бетона и изделий ЖБИ. Всё это возможно за счёт применения специальных добавок для бетона или цемента. Перечень используемых на сегодняшний день добавок довольно велик, поэтому ему посвящён отдельный раздел добавки в бетон.

Вообще, в процессе набора прочности бетона присутствуют две основные стадии:

• схватывание бетона довольно короткая стадия, происходящая в первые сутки жизни бетона. Время схватывания бетона или цементного раствора существенно зависит от температуры окружающего воздуха. При классической расчётной температуре 20 градусов начало схватывания цемента происходит примерно через 2 часа после затворения цементного раствора, а конец схватывания наступает примерно через три часа. То есть — процесс схватывания занимает всего 1 час. Однако, при температуре 0 градусов этот период растягивается до 15-20 часов. Чего говорить, если само начало схватывания цемента при 0 градусов начинается лишь спустя 6-10 часов после затворения бетонной смеси. При высоких температурах, например при пропаривании ЖБИ в специальных камерах мы ускоряем период схватывания бетона до 10-20 минут!
  В течение периода схватывания бетон или цементный раствор остаются подвижными, на них ещё можно воздействовать. Тут действует механизм тиксотропии. Пока Вы «шевелите» несхватившийся до конца бетон, он не переходит в стадию твердения, и процесс схватывания цемента растягивается. Именно поэтому доставка бетона на бетоносмесителях, сопровождающаяся постоянным перемешиванием бетонной смеси, способна сохранить её основные свойства. При желании прочтите подробности про основные свойства и состав бетона.

  Из личного опыта могу вспомнить экстраординарные случаи, когда наши миксера с бетоном стояли и «молотили» на объекте по 10-12 часов, в ожидании разгрузки. Бетон в такой ситуации не твердеет, но происходят некие необратимые процессы, существенно снижающие его качества в дальнейшем. Мы называем это свариванием бетона. Особенно критичны такие мероприятия летом в жару. Вспомните сокращённые сроки схватывания цемента при высокой температуре, о которых мы говорили выше. Менеджеры и диспетчера Компании BESTO стараются избегать подобных казусов, но иногда происходят непредвиденные ситуации, в основном связанные с обрушением некачественной опалубки. Бетон разливается, все бегают, пытаясь его собрать, восстанавливают опалубку, а время идёт, а ещё не разгрузившиеся бетоносмесители с бетоном стоят и молотят. Хорошо, если есть куда переадресовать, а если нет? Одним словом — беда.

• твердение бетона это процесс наступает сразу после окончания схватывания цемента. Представьте, что мы при помощи бетононасоса наконец-то уложили бетон в опалубку, он благополучно схватился, и тут собственно и начинается процесс твердения бетона. Вообще, твердение бетона и набор прочности ЖБИ идёт не месяц, и не два, а годы. 28 суточный срок регламентирован лишь для того, чтобы гарантировать определённую марку бетона на тот или иной период. График набора прочности бетона или ЖБИ нелинеен и в первые дни и недели процесс происходит наиболее динамично. Почему же так? А вот как раз давайте разберёмся. Пришла пора поговорить про процесс гидратации цемента.

Минералогический состав и гидратация цемента

Мы не будем здесь разбирать сами стадии получения портландцемента, для этого есть специальный раздел, описывающий производство цемента более подробно. Нас интересует лишь состав цемента и его основные компоненты, вступающие в реакцию с водой при затворении цементного раствора или бетона. Итак. В качестве основы портландцемента рассматриваются четыре минерала, полученные в результате всех стадий производства цемента:

• C3S трёхкальциевый силикат
• C2S двухкальциевый силикат
• C3A трёхкальциевый алюминат
• C4AF четырёхкальциевый алюмоферит

Поведение каждого из них на разных стадиях схватывания бетона и его твердения, существенно отличается. Одни минералы вступают в реакцию с водой затворения сразу, другие немного погодя, а третьи — вообще не понятно зачем здесь «ошиваются». Давайте рассмотрим всех по порядку:

C3S трёхкальциевый силикат 3CaO x SiO2 минерал участвующий в процессе нарастания прочности цемента в течение всего времени. Без сомнения, он является главным звеном, хотя, в период первых суток жизни бетона у трёхкальциевого силиката есть серьёзный более шустрый соперник C3A, о котором мы упомянем позже. Процесс гидратации цемента является изотермическим, то есть — химическая реакция сопровождающаяся выделением тепла. Именно C3S «греет» раствор цемента при затворении, прекращает греть в период с начала затворения до момента начала схватывания, затем выброс тепла в течение всего периода схватывания и дальше происходит постепенное снижение температуры.

Трёхкальциевый силикат и его вклад в набор прочности бетона наиболее значим лишь в первый месяц жизни бетонной или ЖБИ конструкции. Это те самые 28 дней нормального твердения. Далее, его влияние на набор прочности цемента ощутимо уменьшается.

C2S двухкальциевый силикат 2CaO x Si02 начинает активно действовать лишь спустя месяц после затворения цемента в бетонной смеси, как будто принимая смену у своего трехкальциевого брата-силиката. В течение первого месяца жизни бетона или ЖБИ он в общем-то валяет дурака и ждёт своего часа. Это период безделья и расслабухи можно существенно сократить за счёт применения специальных добавок в цемент. Зато, его действие длится годами, в течении всего периода нарастания прочности железобетона, ЖБИ или бетона.

C3A трёхкальциевый алюминат 3CaO x Al2O3 наиболее активный из перечисленных. Он начинает кипучую деятельность с самого начала процесса схватывания. Именно ему мы обязаны за набор прочности, в течение первых дней жизни бетона или железобетона. В дальнейшем его роль в твердении и наборе прочности минимальна, но в скорости ему нет равных. Марафонцем его не назовёшь, а вот спринтером, пожалуй — да.

C4AF четрыёхкальциевый алюмоферит 4CaO x Al2O3 x Fe2O3 это как раз тот самый, который — «непонятно зачем вообще здесь ошивается». Его роль в наборе прочности и твердении минимальна. Незначительное воздействие на набор прочности отмечается лишь на самых поздних сроках твердения.

Все перечисленные компоненты при затворении водой вступают в химическую реакцию, благодаря которой происходит нарастание, сцепление и осаждение кристаллов гидратированных соединений. По сути, гидратацию можно назвать и кристаллизацией. Так наверное понятней.

Благодаря стараниям учёных и научным разработкам многочисленных испытательных лабораторий и НИИ стало возможным прогнозируемое и регулируемое воздействие на процесс гидратации цемента, влияние на начало и конец схватывания, регулируемая подвижность бетона, его прочность, коррозионная стойкость и так далее. В основном это делается за счёт применения специальных добавок в бетон. Спектр доступных методов воздействия на процесс схватывания цемента и дальнейшего набора прочности бетона или ЖБИ довольно широк и более подробно он описан в разделе добавки для бетона.

Компания БЭСТО поставляет товарный бетон и раствор, изготовленные с применением самых современных добавок, позволяющих получать бетонные смеси и цементные растворы с улучшенными показателями по морозостойкости, водонепроницаемости, подвижности и т.д. Современное дозирующее и бетоносмесительное оборудование помогает добиться наилучших результатов по однородности состава бетонной смеси или цементного раствора.

Надеюсь, что не загидратировал Вам мозги своими силикатами и алюминатами. С трёхкальциевым приветом, Эдуард Минаев.

Ускоритель твердения бетона: использование и виды: Инструкция +Фото и Видео

В строительной индустрии достаточно часто задаются конкретные требования к срокам производства работ на стройплощадке, к срокам изготовления отдельных или серийных конструкций.

Но это ни в коей мере не должно ухудшать качества готовой продукции даже при значительном сокращении времени выполнения тех или иных работ.

Для изменения сроков строительства в меньшую сторону нередко применяют специальные добавки: ускорители твердения бетона. Они служат не только значительному снижению сроков работ, но, также и улучшению свойств бетона.

С целью изменения и улучшения свойств бетона используются ускорители твердения, которые увеличивают показатели прочности, сокращают время его выдержки и, как закономерный итог, ускоряют строительный процесс в целом.

Пластификаторы. Общие сведения

Замес бетона

Эти добавки относят к пластификаторам. Их вносят при замесе бетона. Перемешивают равномерно, одновременно со всеми компонентами. У каждого ускорителя есть ограничения по превышению определённых количественных значений, вносимых в бетон.

С экономической точки зрения, использование ускорителей схватывания позволяет снизить себестоимость товара и улучшает технико – экономические показатели деятельности организации, производящей строительные работы.

Немаловажным, в условиях погодных реалий нашей бескрайней Родины, является то, что ускоритель твердения даёт возможность производить  бетонирование конструкции при температуре ниже нуля. Это даёт шанс замораживать бетон до показателя, который является ниже расчетного, не подвергая риску его “разморозить” благодаря резкому сокращению объёма свободной воды.

В различных сочетаниях применение ускорителя твердения бетона сокращает сроки производства работ на четверть и более.

В последнее время интенсивно нарастает интерес к ускорителям и пластификаторам бетона. Большое количество бетонных заводов и заводов железо – бетонных изделий лишились паросиловых хозяйств. Проверенный способ ускорения отвердения бетонных изделий методом обработки влажным теплом больше недоступен. Приходится работать по технологии “беспропарочной”, используя ускорители: химические интенсификаторы схватывания и твердения.

Добавки – ускорители твердения бетона

Строители отличаются практичностью и потому, уже давно и небезуспешно, в целях ускорения твердения бетона используют хлористые соли.

Преимущества хлористых солей:

• – Доступность
• – Невысокая цена
• – Взрыво – пожаробезопасны
• – Не токсичны
• – Экологически безопасны

Недостатки:

• – Коррозионно-активны по отношению к железу.

Коррозионная активность снижается добавками нитритов (нитрит натрия, нитрита кальция), прочими замедлителями процессов коррозии.

Виды добавок по форме действия на цементное тесто:

• – Добавки, не вступающие в реакцию с составляющими цемента. Повышают их растворимость.
• – Добавки, активирующие гидратацию (т.е. присоединение воды ионом или веществом) цемента.
• – Добавки, увеличивающие скорость гидратации цемента.
• – Добавки, обуславливающие тепловыделение при гидратации цемента.

Все виды перечисленных добавок температуру замерзания воды понижают.

Добавки применяют с конкретной целью: изменить некоторые физико-химические свойства растворов и бетонов (скорость твердения, подвижность, потенциальное обеспечение удобной укладки).

Ускорителями твердения цементов являются растворы (водные) хлористого кальция, хлористого натрия (хлористых солей).

Хлористый кальций

Использование хлористого кальция снижает объем воды и расход цемента, так как подвижность бетонной смеси повышается. Он влияет и на возрастание прочности бетона.

При твердении бетона в нормальных условиях можно вводить от ноль целых пяти десятых процента до двух процентов хлористого кальция относительно массы цемента. В бетонах, не подвергнутых армированию, количество хлористого кальция может быть увеличено до трёх процентов.

Специалистами не рекомендуется задействовать ускорители твердения:

• – в конструкциях из железобетона
• – в преднапряжённых железобетонных изделиях (если диаметр арматуры меньше пяти миллиметров)
• – для изделий автоклавного твердения, эксплуатируемыми в среде с влажностью более шестидесяти процентов.

Какую добавку – ускоритель твердения купить?

В настоящее время рынок предлагает добавки – ускорители твердения бетона отечественного и зарубежного исполнения.

Добавки твердения бетона (производство Россия)

Калия карбонат. Соль. Порошок белый кристаллический. Показания щелочные. Может занимать до пяти процентов объема массы цемента. Структура бетонной смеси получается крупнопористой. Быстро схватывается.

Кальция хлорид. Порошок кристаллический белый. Длительно находясь на открытом воздухе, деформируется (способен расплываться).

Кальция нитрат. Бесцветные кристаллы. Хорошо растворяются в водной среде.

Кристаллогидрат технический натрия сульфата. Получают при создании аскорбиновой кислоты. Является отходом производства.

Абсолютное противопоказание к применению: наличие влияния на конструкции постоянного тока.

Лигнопан Б2. Ускоритель твердения, обладает пластифицирующими свойствами. Ввиду отсутствия в составе хлоридов не провоцирует коррозионность арматуры. Применяют для создания изделий методом безопалубочного формования. Добавляется в состав бетона в количестве от ноль целых шести десятых процента до полутора процентов.

Добавки твердения бетона (импортное производство)

Производство: Германия

Addiment BE2. Ускоритель твердения, высокоэффективный. Применим в бетонном торкретировании, в ремонтных работах. В порошкообразном виде применяют дозировку от двух до четырёх с половиной процентов.

Addiment BE5. Применим в создании бетонных продуктов, строительства в зимний период. В порошкообразном виде применяют дозировку от одного процента до двух целых одной десятой процента.

Addiment BE6. Рекомендация: ремонтные работы.

Производство: Словения

CementolOmega P. Отвердитель бетонной смеси.

Tiksocret P. Применяемая дозировка в порошкообразном виде: от двух процентов до четырёх процентов.

Очень сильное воздействие на ускорение застывания торкретбетона.

Производство: Италия

Лития карбонат. Применим при изготовлении бетонной смеси и раствора на базе высоко алюминатного цемента.

Заключение

И, знайте, какую бы добавку ускоритель твердения бетона Вы ни выбрали, какими параметрами ни руководствовались – в любом случае Вы останетесь в выигрыше!

Ведь Вы:

1. – Улучшите качество бетонных конструкций
2. – Ускорите производство строительных работ

А значит, сумеете рачительно использовать свои ресурсы, в том числе и главный, невосполнимый ресурс – время.

«Схватывание» бетона

Подготовленная арматурная сетка под заливку бетона

При возведении зданий и архитектурных сооружений по технологии монолитного строительства в качестве строительных смесей, заливаемых в съемную опалубку, применяются растворы на основе цемента – бетоны. На конечную прочность бетонной смеси влияет ее состав (отношение объема цемента к общему объему раствора, наличие наполнителей и модифицирующих присадок), а также режимы застывания, которые диктуются температурой и влажностью окружающей среды.

Несмотря на внешнюю простоту состава бетонных смесей, в процессе их застывания в цементе происходят достаточно сложные химические реакции. В частности под воздействием внутренней влаги минеральные составляющие цемента превращаются в гидросиликаты кальция, которые и обеспечивают бетону нужную прочность.

При возведении зданий с помощью монолитной опалубки принято считать, что время схватывании бетона в естественных условиях занимает около 28-30 суток. Но это срок не полного схватывания, а контрольного, то есть, то время, спустя которое можно прикладывать к бетонным и железобетонным изделиям расчетные нагрузки. Фактически схватывание бетона протекает годами, но прочность зависит от времени по экспоненциальной ниспадающей, поэтому в расчеты обычно берут только контрольный срок схватывания.

Сколько должен сохнуть бетон

Опалубка с арматурной сеткой под заливку пола

В монолитном строительстве (частном или масштабном) достаточно обычного контрольного времени схватывания бетонной смеси, то есть, 4-4,5 недели. При этом демонтаж строительной съемной опалубки при нормальных условиях можно производить уже через 5-7 дней. Далее бетон будет сохнуть в «свободном» состоянии. В зимнее время при отрицательных температурах окружающей среды снимать строительную опалубку можно не раньше, чем бетон наберет половину своей контрольной прочности, то есть, через 14-15 дней (при условии, что не используется опалубка с подогревом).

При сооружении особо ответственных архитектурных объектов (например, мостов, дамб, набережных или плотин) за время контрольного схватывания принимают 90 дней. Но поскольку зависимость прочности от времени не прямая, то 90-дневный бетон прочнее 28-дневного всего лишь на 20%.

При изготовлении железобетонных изделий (например, ж/б-плит или ж/б-балок) контрольный срок наоборот занижают, но при этом существенно меняют условия застывания бетона (за счет повышения температуры и давления).

Как изменить скорость застывания бетона без ущерба его прочности

Устройство опалубки перекрытия

В обычных условиях, как уже говорилось выше, бетон застывает в течение 28 дней. Но если его периодически поливать водой, то конечная прочность будет существенно выше. Объясняется это тем, что чем дольше из строительной смеси выходит влага, тем прочнее связывается цемент. Считается, что жара – один из основных врагов бетона, но на самом деле страшна не высокая температура, а скорость испарения влаги из бетонной смеси. Для того чтобы увеличить время испарения, бетон поливают водой, а в особо жаркие дни закрывают полиэтиленовой пленкой, создавая эффект парника.

Но в то же время, чем выше температура окружающей среды, тем быстрее происходят химические реакции цемента с водой, то есть, он быстрее твердеет. В промышленном производстве железобетонных изделий используют этот эффект для ускорения выпуска готовой продукции, для чего применяют специальные автоклавы. Бетонную смесь заливают в технологическую монолитную опалубку и помещают в автоклав.

Если температуру жидкой строительной смеси повысить до +80…+90°C и исключить или минимизировать испарение влаги из нее, то уже через 14-16 часов бетон будет иметь около 70% прочности 28-дневного бетона.

Но температуру можно повысить еще больше. При повышении температуры до +180°C через 14-16 часов бетонные изделия по прочности превзойдут годичный бетон, который застывает в обычных условиях.

Для затормаживания испарения влаги давление в автоклаве должно составлять 8-12 атмосфер (0,8-1,2 МПа). Иногда автоклавный бетон называют запаренным под давлением.

• Работы в полевых условиях существенно ограничивают возможности влияния на прочность и время схватывания бетонной смеси. Максимально возможные меры, которые можно принять при заливке бетона в строительную съемную опалубку и при его последующем застывании это:
  • добавление модифицирующих добавок в строительную смесь, которые изменяют ее физико-механические характеристики;
  • использование специальной строительной опалубки с возможностью подогрева бетона при проведении работ в холодное время года (чтобы исключить кристаллизацию внутренней влаги).

• Дополнительные материалы:

Время схватывания цементного раствора: температура и условия

Многим начинающим строителям знакомо неизбежное появление дефектов на поверхности бетона: мелкие трещины, сколы, быстрый выход из строя покрытия. Причина не только в несоблюдении правил бетонирования, или в создании цементного раствора с неправильным соотношением компонентов, чаще проблема кроется в отсутствии ухода за бетоном на этапе застывания.

Время схватывания цементного раствора зависит от многочисленных факторов: температуры, влажности, ветра, воздействия прямых солнечных лучей и т. п. Важно на этапе застывания увлажнять бетон, это позволит приобрести максимальную прочность и целостность покрытия.

Время схватывания цементного раствора зависит от многочисленных факторов

Общие сведения

В зависимости от того, при какой температуре застывает цемент, отличается и период затвердевания. Наилучшая температура — 20°С. В идеальных условиях процесс занимает 28 суток. В жарких регионах или в холодные периоды года обеспечить данную температуру сложно или невозможно.

Зимой бетонирование требуется по ряду причин:

• закладывание фундамента под здание, которое располагается на осыпающихся грунтах. В тёплый период года невозможно выполнить строительство;
• зимой производители делают скидки на цемент. Порой сэкономить на материале можно действительно неплохо, но хранение до наступления тепла является нежелательным решением, ведь качество цемента снизится. Заливание бетоном внутренних поверхностей зданий и даже наружные работы зимой вполне уместны при наличии скидок;
• частные работы по бетонированию;
• зимой больше свободного времени и проще взять отпуск.

Недостатком работы в холодное время является сложность копания траншеи и необходимость оборудования места обогрева для рабочих. С учётом дополнительных затрат экономия наступает не всегда.

Особенности заливки бетона при низких температурах

Время застывания цементного раствора зависит от температуры. При низкой температуре время существенно увеличивается. В строительной сфере принято называть погоду холодной при снижении уровня термометра в среднем до отметки 4°С. Чтобы успешно использовать цемент в холода, важно предпринять защитные меры для предотвращения замерзания раствора.

Особенности заливки бетона при низких температурах

Схватывание бетона в условиях низких температур протекает несколько иначе, наибольшее значение на итоговый результат оказывает температура воды. Чем теплее жидкость, тем быстрее протекает процесс. В идеале для зимы стоит обеспечить показатель термометра на уровне 7-15°. Даже в условиях подогрева воды окружающий холод замедляет скорость гидратации цементного раствора. Приобретение прочности и схватывание занимает больше времени.

Для расчёта сколько застывает цемент важно учесть закономерность, что падение температуры на 10° приводит к снижению скорости отвердения в 2 раза. Важно проводить расчёты, так как преждевременное снятие опалубки или эксплуатация бетона может привести к разрушению материала. Если окружающая температура опустится до -4°С и отсутствуют добавки, утеплители или подогрев, раствор кристаллизуется, а процесс гидратации цемента остановится. Конечное изделие утратит 50% прочности. Время застывания увеличится в 6-8 раз.

Несмотря на то, что следует определять, сколько времени застывает бетон, и приходится контролировать процесс твердения, есть обратная сторона – возможность улучшить качество результата. Снижение температуры увеличивает прочность бетона, но только до критической отметки -4°С, хотя процедура и требует больше времени.

Факторы, влияющие на застывание

На этапе планирования работ с цементом важным фактором, влияющим на конечный результат, является скорость обезвоживания бетона. На процесс гидратации влияют многочисленные факторы, точнее определить сколько застывает цементный раствор можно с учётом факторов:

• окружающая среда. Учитывают влажность и температуру воздуха. При высокой сухости и жаре бетон застынет всего за 2-3 дня, но ожидаемую прочность он не успеет приобрести. В противном случае он останется мокрым на протяжении 40 дней или больше;

Факторы, влияющие на застывание бетона

• плотность заливки. По мере уплотнения цемента снижается скорость отдачи влаги, это улучшает процедуру гидратации, но несколько уменьшает скорость. Уплотнять материал лучше с помощью виброплиты, но подойдёт и прокалывание раствора вручную. Если состав плотный, его будет сложно обрабатывать после застывания. На этапе финишной отделки или прокладывания коммуникаций в уплотнённом бетоне приходится использовать алмазное бурение, так как победитовые свёрла быстро подвергаются износу;
• состав раствора. Фактор достаточно важен, ведь уровень пористости наполнителя влияет на темпы обезвоживания. Медленнее застывает раствор с керамзитом и шлаком, в наполнителе скапливается влага, а отдают её медленно. С гравием или песком состав высыхает быстрее;
• наличие добавок. Снизить или ускорить этапы затвердевания раствора помогают специальные добавки с влагоудерживающими свойствами: раствор мыла, бетонит, противоморозные присадки. Приобретение подобных компонентов увеличивает сумму работ, но многие присадки упрощают работу с составом и увеличивают качество результата;
• материал опалубки. Время застывания цемента зависит от склонности впитывать или сохранять влагу опалубкой. Влияние на скорость затвердения оказывают пористые стенки: нешлифованные доски, пластик со сквозными отверстиями или неплотным монтажом. Лучший способ выполнить строительные работы в срок и с сохранением технических характеристик бетона – применять щиты из металла или поверх дощатой опалубки устанавливать полиэтиленовую плёнку.

На то, сколько застывает цементный раствор, также оказывает влияние тип основания. Сухая земля быстро впитывает влагу. При затвердении бетона на солнце время затвердения увеличивается в разы, чтобы предотвратить получение низкой прочности материала следует постоянно увлажнять поверхность и затенять участок.

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.

Рекомендации

Бетон – многофункциональный состав, из которого можно возвести любые конструкции. В современном строительстве используются самые разные составы цемента и способы его обработки:

• первым этапом строительства здания является составление схемы и расчёт нагрузки. Прочность и плотность цемента зависит от различных характеристик. Важно соблюсти все правила кладки для получения расчётной прочности;

• в частном строительстве распространены блоки из цемента и опилок. Они улучшают теплоизоляционные свойства, снижают нагрузку на фундамент, позволяют легко и быстро укладывать стены. Их можно изготавливать самостоятельно. Цементно-стружечные плиты для пола формируются по аналогичному алгоритму с блоками;
• во влажных помещениях есть необходимость в дополнительной защите бетона. Используется специальная краска для цементного раствора, так как стандартные смеси не покрывают бетонную стену полностью;
• одной из самых востребованных и частых процедур работы с раствором является стяжка. Пропорции цемента и песка для стяжки отличаются в зависимости от поставленной задачи.

Вывод

Бетонирование в условиях жары или холода требует принятия особых мер. Если создать идеальные условия для гидратации бетона, он приобретёт высокую прочность, будет способен выдерживать значительные несущие нагрузки и приобретёт устойчивость к разрушению. Главная задача строителя – предотвратить замерзание или преждевременное высыхание раствора.

Набор прочности бетона — график зависимости от температуры

Показатель прочности — основная характеристика бетона как конструкционного материала. Одним из его свойств является набор прочности бетона со временем. Только после полного затвердевания можно сделать оценку качества, поскольку показатель достигает максимальных значений.

Как бетон набирает прочность?

После укладки в смеси начинают происходить физико-химические процессы по превращению его в прочную основу для строительной конструкции. Как только под их влиянием вода и цемент вступают во взаимодействие, раствор постепенно теряет свою подвижность и изменяет свойства. Формирование новой структуры происходит в течение определенного времени. Вызревание бетона предполагает прохождение раствором двух стадий: начальной — схватывания, и завершающей — затвердевания. Их прохождение дает возможность получить прочностные свойства соответствующие бетону определенного класса и марки.

Стадия схватывания

Во время транспортировки в автобетоносмесителе смесь остается подвижной благодаря постоянному перемешиванию и тиксотропным ее свойствам. Прекращение механического воздействия на раствор после заливки увеличивает его вязкость, и он начинает схватываться. Все выявленные дефекты нужно устранять в начале первой стадии вызревания, она начинается сразу после заливки бетонной смеси и длится недолго.

Время схватывания зависит от температуры воздуха. Постоянная температура +20°С считается идеальным условием для первой стадии застывания раствора, позволяющим ему схватиться за 3 часа. При изменении этого условия длительность схватывания может уменьшиться или увеличиться. Дольше всего эта стадия длится при температурных значениях окружающего воздуха близких к 0 градусов.

Стадия твердения

После окончательного схватывания раствора начинается стадия твердения. На начальном этапе заполнитель, скрепленный кристаллизованными частицами цемента, не обеспечивает требуемую прочность. Но с началом реакции гидратации, твердение становится наиболее динамичным. Бетонная основа за 7 суток становится намного прочнее. За этот небольшой отрезок времени бетон набирает 70 процентов прочности. После происходит замедление этого процесса и еще 25% твердости набираются на протяжении трех недель. Полное затвердевание происходит через несколько лет.

Сколько бетон набирает прочность?

Если марка раствора определяется через 28 дней после заливки, то это и есть ответ на интересующий многих вопрос, за сколько бетон набирает твердость. Но не стоит забывать о некоторых особенностях набора прочности бетона в зависимости от температуры:

• При низких температурах воздуха значения прочности растут медленнее;
• При нулевой отметке вовсе не твердеет, поскольку гидратация цемента из-за замерзшей воды становится невозможной, потепление активизирует набор твердости;
• Влажная среда помогает бетонному основанию становиться прочнее;
• При пониженной влажности набор замедляется и даже может прекратиться, из-за нехватки воды, которая нужна для гидратации вяжущего.

Зависимость времени набора прочности от температуры

По приведенным в таблице данным видно, что временной показатель затвердевания бетонной основы зависит от марки и температурных условий.

Нужно иметь в виду, что скорость затвердевания раствора – величина непостоянная. На графике хорошо видно, что набранная скорость в первую пятидневку затем начинает постепенно уменьшаться. Временной интервал, в котором происходит ускоренное твердение раствора, принято называть периодом выдерживания. В это время важно обеспечить залитому раствору необходимые температурные и влажностные условия.

Хотя график набора прочности бетона составлен на месяц, данный процесс выходит за рамки этого временного периода (СП 63.13330.2012). Для окончательного затвердевания конструкции могут потребоваться годы.

От чего зависит набор прочности?

Если созданы благоприятные условия, то бетонное основание затвердевает за 28 дней. Но под влиянием некоторых факторов время набора прочности может увеличиваться или наоборот сокращаться. Срок затвердевания бетонного камня зависит от:

• Постоянства температурных показателей во время вызревания бетона;
• Уровня влажности;
• Возможных атмосферных осадков и их интенсивность;
• Марки цемента;
• Времени выполнения заливки.

Температура

Если говорить о влиянии температуры окружающей среды на набор прочности бетона, то здесь действует следующее правило: чем холоднее, тем больше времени займет затвердевание бетонного основания. При отрицательной температуре процесс останавливается, из-за чего время окончательного затвердевания увеличивается. Поэтому на севере, где вызревание бетонного камня проходит в условиях низких температур, процесс может длиться годами.

Такой большой срок обусловлен тем, что вода, необходимая для реакции гидратации не может испаряться, поскольку постоянно замерзает. Но при наступлении тепла и повышении температуры воздуха до положительных значений, процесс затвердевания бетонной конструкции возобновляется.

Время

При определении сроков проведения работ по бетонированию основания строительной конструкции пользуются таблицей набора твердости. В ней приведены прочностные показатели, которых достигает бетонный камень через определенный отрезок времени после заливки при разных температурных значениях.

Влажность

Понижение влажности окружающего воздуха в месте бетонирования отрицательно сказывается на процессе твердения бетонного камня. В сухом воздухе испарение воды из раствора происходит намного быстрее, поэтому скорость набора необходимой прочности бетона достаточно высокая. Но ускоренная гидратация цемента недостаточно скрепляет компоненты, и бетонная основа получается непрочной.

Оптимальный показатель влажности 66-70%.

Летом время застывания заливки зависит от влажности основы. При максимальной влажности повышается скорость нарастания твердости.

Цемент и добавки

Использование при замесе раствора портландцемента разных марок приводит к изменению времени его твердения. Поскольку, чем выше марка цемента, тем меньше дней требуется бетону, чтобы набрать марочную прочность. Существенное влияние на скорость застывания смеси оказывает ее состав и характеристики исходных материалов.

Зимой в раствор добавляют противоморозные смеси. Поскольку сразу после заливки он сможет немного затвердеть благодаря тепловыделению, а вот после замерзания воды процесс прекращается.

Летом наоборот лучше замедлить испарение влаги, чтобы защитить конструкцию от преждевременного пересыхания. Это несложно сделать с помощью специальных добавок, которые также улучшат прочностные показатели бетона.

Внимание! Если в составе будут пористые материалы, то испарение влаги будет происходить медленнее.

Для быстрого нарастания твердости бетона и получения качественной конструкции нужно обеспечить надлежащий уход. Причем начинать ухаживать следует сразу после заливки, и продолжать до момента снятия опалубки. Полная нагрузка конструкции возможна только после получения бетоном расчетной прочности.

Время застывания бетона в зависимости от температуры, таблица

Чтобы получать на выходе качественные и долговечные бетонные конструкции, мастер должен знать параметры, характеристики и особенности этого материала. Только так можно подготовить правильные пропорции и высчитать время первичного схватывания и застывания смеси. Зная, сколько времени застывает бетон, специалист сможет распланировать дальнейшие строительные работы. Именно об этом показателе мы поговорим в этой статье. Если вы начинающий строитель, и открыли эту статью, чтобы узнать примерное время застывания, то мы дадим ответ сразу: Для набора прочности понадобиться 27-30 дней.

В статье будут рассмотрены следующие вопросы:

1. Стадии застывания бетона.
2. Высыхание на улице.
3. Как повлиять на скорость застывания.

Этапы затвердевания

Время застывания бетона зависит от множества факторов. Сам процесс называется гидратацией. Термин можно описать и простыми словами: первоначальный состав преобразуется в гидрат кальция под действием молекул воды. В смеси цемент выступает вяжущим компонентом, он минерализуется, как результат, из раствора получается монолит. Бетонная смесь, которую вы аккуратно распределили по опалубке, за 30 суток проходит два этапа:

• Схватывание (в первые часы после заливки).
• Набор прочности (в последующий промежуток времени).

Первый этап – схватывание

Спустя 2 часа после заливки начинается схватывание, длится оно недолго. Если взять наиболее популярные марки M300 и M200, то у них схватывание проходит за 60 минут при температуре 20°C. Скорость зависит от температурных условий. При высоком показателе схватывание длится всего 20 минут, а при низком – около 4 часов.

Актуально сказать и про схватывание в холодных условиях. Если температура равно нулю, то процесс начинается только через 7-10 часов после заливки. Запоздание объясняется слабым протеканием химических реакций в холодных условиях. Длится оно 15-20 часов. Если на улице отрицательные температуры, схватывание даже не начнется без специальных добавок. Это нанесет огромный урон конструкции, поэтому в мороз бетонированием занимаются редко.

Полезный совет! Если вы решили заниматься строительством в холодное время года, то заранее позаботьтесь о теплой опалубке. Арматуру необходимо прогреть и очистить ото льда, касается это и основания. Летом использовать теплую опалубку нельзя. время высыхания бетона действительно сократится, но смесь потеряет всю жидкость, как результат, низкая прочность бетона.

Современные добавки только частично решают проблему схватывания в холодную погоду. Также нужно обеспечить подходящую температуру в опалубке. Проще всего это сделать при помощи теплоизоляционного материала. Что касается присадок, то необходимо тщательно изучить инструкцию к ним, где указаны пропорции.

Второй этап – затвердение

Вторая фаза занимает гораздо больше времени. Если на улице температура 20-25°C, показатель влажности составляет 67%, то время твердения занимает около 28 суток. Но чтобы набрать максимальную прочность, конструкции понадобится несколько лет. Ниже предоставлены полезные таблицы, по которым можно рассчитать, как долго будет длиться затвердение в ваших условиях.

 

Стандартная таблица, используемая профессиональными строителями

 

Таблица набора прочности

Особенности застывания на улице и примеры

Конкретную цифру назвать нельзя. Даже специалист не может определить точно время схватывания бетона. Назначение конструкции и условия, в которых она возводится – вот основные факторы, влияющие на застывание. Чтобы лучше разобраться в теме, стоит рассмотреть примеры:

• Ленточное основание. Представим, что фундамент будет использоваться для легкого забора. В этом случае убирать опалубку уже можно через неделю и приступать к строительству самого забора.
• Фундамент для частного дома. Для частного строительства чаще всего применяются марки бетона M300 и M200. Ленточное основание набирает прочность не меньше 28 суток. Что касается монолитной плиты, то ей потребуется 45-60 суток.
• Промышленное строительство. Если речь идет о строительстве мостов, балок, дамб и других похожих конструкций, то здесь применяют марку M400. Она сохнет не менее 90 суток. Специалисты регулярно осматривают бетон и контролируют процесс застывания при помощи специальных приборов.

Можно ли повлиять на скорость застывания

В некоторых случаях сроки застывания необходимо поменять. Здесь мы рассмотрим только варианты, приемлемые для частного строительства. Чаще всего используется прогревание в опалубке или в помещении. Вместе с прогреванием в обязательном порядке используются теплоизоляционные материалы, которыми накрывается бетон. Важно контролировать испарение и регулярно опрыскивать смесь водой.

Полезный совет! Наиболее эффективное прогревание выполняется при помощи электропроводов, которые проходят по всей опалубке. Но есть у этого способа и недостаток: чрезмерный расход электроэнергии.

Температурный режим при заливке бетона

Чтобы готовое изделие из бетона, после заливки, набрало необходимую проектную прочность и прослужило долгие годы, необходимо соблюдать температурный режим во время твердения. Оптимальная температура для твердения бетона +20С, при которой бетон набирает прочность за 28 суток. Но что делать, если вы заливаете фундамент осенью, когда температура воздуха чуть выше нуля? Современные технологии позволяют справиться с этой проблемой. Более того, при соблюдении определённых мер, бетонные работы можно производить даже зимой.

Процесс набора прочности бетонных конструкций

Чтобы ответить на вопрос: «При какой температуре можно заливать бетон?», необходимо понять, что происходит с бетоном во время твердения. После приготовления бетонной смеси в ней начинает происходить химическая реакция между водой и цементом. Этот процесс называют гидратацией цемента, которая проходит две стадии:

• схватывание
• твердение

При схватывании в реакции участвуют алюминаты (С3А). В результате образуются иглообразные кристаллы, которые связываются между собой. Спустя 6 — 10 часов из этих кристаллов образуется подобие скелета.

С этого момента начинается твердение бетона. Здесь уже вступают в реакцию с водой клинкерные минералы (C3S и C2S) и начинает формироваться силикатная структура. В результате этой реакции образуются мелкие кристаллы, которые объединяются в мелкопористую структуру, что по сути и является бетоном.

Влияние отрицательной температуры на твердение бетона

Скорость течения гидратации сильно зависит от температуры. Снижение температуры с +20С до +5С увеличивает время твердения бетона до 5 раз. Но особенно резко замедляется реакция при дальнейшем снижении до 0С. А при отрицательной температуре гидратация прекращается, т.к. вода замерзает. Как известно, вода при замерзании расширяется. Это приводит к увеличению давления внутри бетонной смеси и разрушению сформировавшихся связей кристаллов. Как следствие происходит разрушение структуры бетона. Также образовавшийся лёд обволакивает крупные элементы заполнителей смеси (щебень, арматуру), разрушая их связи между цементным тестом. Это приводит к ухудшению монолитности конструкции.

При оттаивании воды процесс твердения возобновляется, но уже при деформированной структуре бетона. Что может привести не только к отслоению арматуры и больших элементов заполнителя бетонной смеси, но и к трещинам. Естественно, прочность такой бетонной конструкции будет гораздо меньше расчетной.

Следует заметить, что чем раньше бетон подвергся замораживанию, тем меньше будет его прочность.

Бетонирование зимой

Так как низкая температура значительно снижает скорость твердения, а мороз губительно сказывается на конструкции в целом, значит бетон надо согреть. Причем необходимо обеспечить равномерный прогрев. Минимальная температура для заливки бетона должна быть выше +5С. Если температура внутри смеси будет больше температуры снаружи смеси, то это может привести к деформации конструкции и образованию трещин. Прогревают бетон до момента набора критической прочности. При отсутствии данных в проектной документации о значении критической прочности она должна быть не менее 70% от проектной прочности. Если установлены требования по показателям морозостойкости и водонепроницаемости, то критическая прочность должна быть не менее 85% от проектной.

При заливке бетона в минусовую температуру используют разные технологии прогрева бетона. Чаще всего применяют способы:

• Термоса
• Электронагрева
• Паропрогрева

Метод термоса

Данный метод используется при массивных конструкциях. Он не требует дополнительного обогрева, но температура укладываемой смеси должна быть более +10С. Суть данного метода состоит в том, чтобы уложенная смесь, остывая, успела набрать критическую прочность. Химическая реакция твердения бетона является экзотермической, т.е. выделяется тепло. Поэтому, бетонная смесь подогревает сама себя. При отсутствии теплопотерь бетон может разогреться до температуры более 70С. Если опалубку и открытые поверхности защитить теплоизолирующим материалом, снизив таким образом теплопотери твердеющего бетона, вода не замерзнет и бетонная конструкция будет набирать прочность.

Для реализации метода термоса не требуется дополнительного оборудования, поэтому он является экономичным и простым.

Электронагрев бетонной смеси

 

Если в установленные сроки нельзя обеспечить набор критической прочности методом термоса, то прибегают к электронагреву. Разделяют три основных способа:

• прогрев электродами
• индукционный нагрев
• использование электронагревательных приборов

Способ прогрева электродами заключается в следующем, в свежеуложенную смесь вводят электроды и подают на них ток. При протекании электрического тока электроды нагреваются и обогревают бетон. Следует отметить, что ток должен быть переменным, т.к. при постоянном токе происходит электролиз воды с выделением газа. Этот газ экранирует поверхность электродов, сопротивление тока возрастает и нагрев существенно снижается. Если в конструкции используется железная арматура, то её можно использовать в качестве одного из электродов. Важно обеспечить равномерность прогрева бетона, и осуществлять контроль температуры. Она не должна превышать 60С.

Расход электроэнергии при данном способе варьируется в пределах 80 – 100 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Индукционный прогрев используется редко, в силу сложности реализации. Он основан на принципе бесконтактного нагрева электропроводящих материалов токами высокой частоты. Вокруг стальной арматуры обматывают изолированный провод и пропускают через него ток. В результате появляется индукция и происходит нагрев арматуры.

Расход энергии при индукционном прогреве составляет 120 – 150 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Ещё один из способов электронагрева бетона – это применение электронагревательных приборов. Существуют греющие маты, которые раскладываются на поверхности бетона и включаются в сеть. Так же можно соорудить над бетоном подобие палатки и уже внутри поставить электронагревательные приборы, например тепловую пушку. Но в данном случае необходимо позаботиться об удержании влаги в бетоне, не допустить преждевременного высыхания.

При температуре окружающего воздуха -20С расход электроэнергии, при данном методе, будет составлять 100 — 120 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Паропрогрев бетона

Прогрев бетона паром является весьма эффективным и рекомендуется для тонкостенных конструкций. С внутренней стороны опалубки создаются каналы, через которые пропускают пар. Можно сделать двойную опалубку и пропускать пар между её стенками. Так же можно проложить трубы внутри бетона, и пропускать пар по ним. Бетон этим способом нагревают до 50 – 80С. Такая температура и благоприятная влажность ускоряет твердение бетона в несколько раз. Например, за двое суток, при данном методе, бетон набирает такую же прочность как при недельном твердении в нормальных условиях.

Но у этого метода есть существенный недостаток. Требуются внушительные затраты на его организацию.

Использование присадок

Ещё одним способом зимнего бетонирования является использование химических ускорителей твердения и противоморозных добавок. К ним относятся хлористые соли, нитрит натрия, карбонат кальция и др. Эти добавки понижают температуру замерзания воды и ускоряют гидратацию цемента. Их использование позволяет обойтись без прогрева бетона. Некоторые добавки повышают морозостойкость бетона, тем самым гидратация происходит даже при -20С.

Использование присадок обладает рядом недостатков. Их наличие в смеси пагубно сказывается на арматуре, начинается процесс коррозии. Поэтому использовать их можно только в неармированной конструкции. Также, при использовании противоморозных добавок, в зимний период, бетон наберёт прочность не более 30%. При наступлении плюсовой температуры произойдет оттаивание и дальнейший процесс набора прочности. Поэтому в бетоне, работающем при динамических нагрузках (фундамент под вибростанки, молоты и т.д.), использовать добавки нельзя.

Бетонирование в условиях сухого жаркого климата

Наряду с холодом бетон боится жары. Если температура окружающего воздуха превышает 35С и влажность менее 50%, то это способствует повышенному испарению воды из бетонной смеси. В результате водноцементный баланс нарушается и процесс гидратации замедляется или вовсе прекращается. Поэтому необходимо применять определённые меры по защите смеси от потери влаги. Можно понизить температуру свежеприготовленной смеси, если использовать охлаждённую воду, либо разбавить воду льдом. Этот нехитрый способ позволит избежать значительной потери воды при укладке смеси. Но через некоторое время смесь нагреется, поэтому следует позаботиться о дальнейшей герметичности конструкции. Опалубка должна быть герметичной, чтобы избежать потерь влаги через трещины. Впитывающую поверхность опалубки необходимо обработать специальным составом, ограничивающим сцепку с бетоном и поглощение влаги из него.

Необходимо оградить твердеющий бетон от воздействия прямых солнечных лучей. Для этого поверхность бетона укрывают мешковиной или брезентом. Через каждые 3 — 4 часа необходимо производить смачивание поверхности. Причём период увлажнения может достигать 28 суток, т.е. до полного набора прочности.

Одним из способов защиты при дефиците воды является возведение над поверхностью бетонной конструкции воздухонепроницаемого колпака из плёнки ПВХ толщиной не менее 0,2 мм.

Заключение

При +20С бетон набирает прочность за 28 суток. Бетонная смесь, без использования методов нагрева или охлаждения, твердеет при температуре от +5С до +35С. Но время набора проектной прочности будет разным. Чем выше температура смеси, тем быстрее она твердеет. Для заливки бетона выходящего за рамки указанной температуры, необходимо использовать определённые методы.

При отрицательных температурах надо прибегать к методам нагрева на протяжении всего срока набора критической прочности. Необходимо чтобы нагрев смеси был равномерным, без больших перепадов температуры в центре и на периферии. Так же необходимо осуществлять постоянный контроль за температурой.

Если же температура выше +35С, то необходимо принимать меры по охлаждению смеси в момент приготовления, транспортировки и укладки. Это делается для предотвращения потери воды и, как следствие, нарушению водноцементного баланса, что негативно сказывается на прочности бетонной конструкции. После укладки необходимо либо увлажнять бетон, либо обеспечить герметичность конструкции.