При нагревании бетонных изделий в автоклаве под высоким давлением время схватывания и последующее время набора прочности значительно сокращаются. Для обеспечения эффективного схватывания бетона при зимнем бетонировании, помимо ускоряющих добавок, применяется предварительный подогрев смеси до +80°C, последующий прогрев электричеством и паром, экранирование теплоизоляционными материалами.
Схватывание и затвердевание бетона
Бетон – это пластичный материал, который после схватывания в опалубке претерпевает сложные физико-химические процессы. В результате образуется бетон – прочный и устойчивый искусственный камень. Каждая бетонная смесь достигает своей окончательной прочности в две фазы – схватывания и твердения. Продолжительность каждой фазы зависит от многих факторов, наиболее важными из которых являются состав смеси и температурно-влажностный режим. В стандартном варианте бетону требуется 28 дней для достижения полной прочности. Многие внутренние процессы продолжаются и после 28 дней, но их влияние на прочность и другие характеристики искусственного камня обычно незначительно.
Обеспечение равномерной температуры
Сколько времени требуется для схватывания бетона?
Любые работы по реконструкции дома или здания всегда сопровождаются бетон. Установить фундамент, заливать полБез него невозможно цементирование и штукатурка стен.
Помимо выбранного типа цемента и правильно изготовленного раствора, на качество готового объекта также влияет время затвердевания. В статье мастер сантехник расскажет вам, сколько времени требуется для схватывания бетонного раствора.
Для достижения высококачественного результата, прежде всего, необходимо приготовление бетонного раствораКонсистенция самого раствора оказывает непосредственное влияние на процесс затвердевания. Консистенция самого раствора оказывает непосредственное влияние на процесс затвердевания.
Бетон – это искусственный строительный материал, получаемый путем затвердевания специальной смеси из вяжущего вещества, заполнителя, крупного и мелкого заполнителя и воды. Этот процесс регулируется соответствующими нормами ГОСТ и ТУ, причем для каждой марки вяжущего существует своя формула.
Эти четыре основных ингредиента присутствуют в разных пропорциях в каждой готовой бетонной смеси (готовый бетон):
- ; ;
- Щебень;
- Вода.
Их соотношение зависит от марки цемента, влажности и размера частиц песка и щебня. Именно вода активизирует диффузию ингредиентов и выступает в качестве катализатора реакции гидратации смеси. В зависимости от назначения раствора в него добавляют различные примеси добавки:
- ;
- Шлак;
- Полистирол;
- Древесная стружка или опилки;
- Пластификаторы;
- Гидрофобные агенты.
Это придает бетону определенные свойства. Например, гранулы полистирола обеспечивают теплоизоляционные свойства, экологически чистая древесина арболита не трескается, а сжимается при превышении предельной нагрузки, а плотный слой водоотталкивающего материала защищает от проникновения влаги.
Зная время затвердевания бетона, можно заранее планировать дальнейшие строительные процессы.
Раствор проходит две фазы:
- Установка. Его действие продолжается от 1-2 до 24 часов после смешивания. Масса сохраняет свое подвижное состояние, препятствуя дальнейшей работе.
- Затвердевание. Согласно СНиП, это происходит в течение 30 дней после заливки. Этот стандарт означает сушку, которая позволяет начать новый этап строительства или отделки здания. Этот процесс полностью завершается как минимум через 1 год.
Разное классы не отвердевают за одинаковые промежутки времени. При температуре +10°C и достаточной влажности цемент М400 позволяет продолжать работы через 12-15 дней, а цемент М500 – через 9-10 дней.
Условия застывания бетона
Факторы, влияющие на время сушки, включают:
- Температура. При повышении температуры схватывание и твердение бетона ускоряется, при понижении температуры – замедляется. При температуре ниже 5°C процесс затвердевания быстро замедляется, а при температуре ниже нуля прекращается.
- Содержание влаги. Оптимальное значение составляет 65-70%. Снижение содержания влаги замедляет процесс схватывания, поскольку бетон высыхает быстрее, а воды для гидратации недостаточно.
- Марка цемента. Различные плотности и другие характеристики состава требуют разного времени для набора прочности. М400 застывает за 1,5-2 часа, М500 – за 1 час.
- Соблюдение техники налива. Важно приготовить смесь путем тщательного смешивания компонентов в соответствии с требуемыми пропорциями и Нанесение наливного слоя.
- Уход за стяжкой во время отверждения. В этот период не рекомендуется воздействие прямых солнечных лучей и сквозняков.
Введение различных добавок ускоряет процесс и повышает качественные характеристики конструкции. Самый распространенный тип, портландцемент, содержит минералы, увеличение или уменьшение которых влияет на время затвердевания.
Регулировка скорости твердения бетона
В зависимости от требований может потребоваться увеличить или уменьшить скорость твердения бетонной смеси. Эти процессы могут происходить термически или химически.
Для увеличения скорости затвердевания используются следующие приемы:
- Уменьшение водоцементного отношения (увеличение жесткости смеси, что снижает ее обрабатываемость);
- Термо- и влагообработка;
- Добавление в бетон специальных ускоряющих добавок.
Во время отверждения может потребоваться задержка:
- При производстве высокомарочных смесей, которые очень быстро твердеют из-за повышенного содержания вяжущего;
- При необходимости транспортировки готовой смеси на большие расстояния;
- Заливка бетона в несколько этапов.
В этих случаях используются специальные добавки, замедляющие реакцию гидратации и гидролиза клинкерных минералов, что задерживает процесс схватывания на несколько часов.
Как узнать точное время затвердевания бетона
Время твердения бетона значительно варьируется в зависимости от состава бетона. В таблице ниже приведены приблизительные сроки твердения бетона при использовании цемента марок М200, М250, М300, М400, М500 и так далее:
Чтобы точно узнать, сколько времени потребуется для достижения проектной прочности бетона, используются два метода:
- Получите точные данные из лаборатории производителя.
- Вызовите технолога на место для отбора образцов. В качестве образцов используются кубические слепки со стороной 10 см, которые должны быть отверждены в тех же условиях, что и базовая конструкция. Затем проводятся разрушающие испытания для точного определения предела текучести бетона и времени, необходимого для его схватывания и полного затвердевания.
Время твердения бетона в опалубке
Своевременное удаление бетона увеличивает ротацию опалубочного оборудования и оптимизирует время строительства.
Ударная прочность – это прочность, достаточная для снятия опалубки и придания ей начальной нагрузки. Обычно это 70% от расчетной прочности (или другое значение, указанное в проектной документации).
Для некритичных конструкций, например, стяжек, отмосток и других конструкций, работающих только на сжатие, снятие на 3-5 день допустимо, если прочность составляет 30-40% от проектной.
Сколько времени требуется для схватывания бетона в воде?
Твердение в воде обеспечивает наилучшие условия для достижения прочности бетона. Непрерывное выдерживание в воде увеличивает модуль упругости более интенсивно, чем отверждение на воздухе.
Воздушное твердение вызывает высыхание поверхности бетона для прекращения реакции гидратации и образования ячеек и пор; цементный камень воздушного твердения имеет большую степень структурных дефектов, меньшую плотность и большую восприимчивость к коррозии.
Уход за бетоном после бетонирования
После укладки и уплотнения бетонной смеси (при наличии) необходимо соблюдать особую осторожность при работе с бетоном.
Защита от испарения воды
Твердение бетона похоже на сушку, но на самом деле это реакция с участием воды. Если дать бетону высохнуть на воздухе, поверхность быстро высохнет и реакция гидратации прекратится. В бетоне и на его поверхности возникает разность давлений, что приводит к появлению дефектов в виде трещин.
Поверхность бетона защищают от высыхания, покрывая ее водонепроницаемыми материалами, такими как пленка, брезент или, в некоторых случаях, слой опилок или песка, который постоянно увлажняется.
Обеспечение равномерной температуры
Еще одна проблема, возникающая при заливке массивных конструкций (например, фундаментных плит), – это градиент температуры.
Реакции гидратации происходят с выделением тепла. В массивных бетонных конструкциях существует разница температур между толщиной бетона и температурой его поверхности. В слое бетона могут возникать температуры до 50-80°C. Если разница температур с температурой поверхности превышает 20-30°C, бетонная конструкция может растрескаться, вызывая интенсивное трещины на внешней стороне конструкции и потеря прочности.
Для предотвращения температурного градиента необходимо понизить температуру всей конструкции. Для этого на поверхность бетона после покрытия его пароизоляционным или водонепроницаемым материалом наливают холодную воду, меняя ее после нагрева.
Для выполнения этих операций необходимо знать точную температуру в толще бетона, согласно правилам она должна измеряться каждые 1-2 часа в первый день, а затем каждые 8 часов, и данные должны записываться в специальные журналы. Чтобы иметь возможность измерять температуру, бетон заливается трубами на расстоянии не более 8 м друг от друга.
Защита охлаждения
Сохранение тепла в зимние месяцы является серьезной задачей, поскольку отверждение прекращается, когда температура опускается ниже 0°C. Основная проблема заключается в поддержании твердения до достижения бетоном критической степени твердости.
- Нагрев электродов или инфракрасное облучение (последнее технологически сложно).
- Установка тентов с подогревом воздуха.
- Использование аккумулированного тепла реакции гидратации (“тепловой осмос” или “метод термоса”), при котором поверхность бетона покрывается изоляционными материалами, например, минераловатными плитами, рулонными материалами в несколько слоев.
- Противоморозные добавки. В прошлом использовался хлорид кальция, но в настоящее время он, как и другие хлориды, не рекомендуется из-за его агрессивного воздействия на арматуру. Чаще всего используют формиат кальция или натрия и другие соли-электролиты, снижающие температуру замерзания воды, или готовые к применению комплексные добавки, обладающие не только противоморозным, но и пластифицирующим эффектом.
- Использование ускоряющих добавок в сочетании с термической обработкой. В этом случае для достижения критической прочности за короткое время требуется соответствующая добавка; затем применяются меры по прогреву или тепловой защите для поддержания оптимальной температуры до достижения бетоном проектной прочности.
Нужно ли разбавлять бетон
Поскольку водная среда оптимальна для твердения, поливать бетон рекомендуется, но только летом, особенно в жаркие дни. Интенсивное смачивание помогает снизить вероятность появления дефектов.
Развитие прочности бетона – это сложный химический процесс, зависящий от многих факторов. Тепловая обработка бетона может быть использована для оптимизации строительного процесса. Современным решением является использование специальных добавок, которые контролируют скорость затвердевания.
Этапы процесса следующие:
Этапы набора прочности в бетонных конструкциях
Бетонные смеси любого состава, как правило, схватываются и достигают требуемых прочностных характеристик в два этапа. Оптимальное соотношение времени, температуры и влажности имеет решающее значение для получения монолитной структуры с запланированными свойствами.
Характеристиками стадии процесса являются:
- схватывание бетонной смеси. Время предварительной настройки небольшое, примерно 24 часа при средней температуре +20°C. Процессы предварительного схватывания происходят в первые два часа после смешивания с водой. Время окончательного схватывания обычно составляет 3-4 часа. Использование специальных полимерных добавок может при определенных условиях сократить время начального схватывания смеси до нескольких десятков минут, но целесообразность такого экстремального метода оправдана, в основном, при производстве линейных элементов железобетонных промышленных конструкций;
- Твердение бетона. Бетон набирает прочность, когда в его массе происходит гидратация, или удаление воды из бетонной смеси. Часть воды в ходе этого процесса удаляется путем испарения, другая часть связывается на молекулярном уровне с химическими соединениями, входящими в состав смеси. Гидратация может произойти, если строго соблюдаются условия температуры и влажности в процессе отверждения. Если эти условия не соблюдаются, физико-химические процессы гидратации не будут происходить и, следовательно, качество железобетонной конструкции будет ухудшаться.
До на покупку цементаЧем выше число, тем ниже скорость затвердевания. Чем выше номер, тем ниже скорость затвердевания раствора, т.е. М300 требует больше времени для схватывания, чем М500.
Воздух в помещении характеризуется равномерностью нагрева, что позволяет достаточно точно рассчитать время сушки. Для аналогичных расчетов сделайте серию измерений температуры с интервалом в несколько часов при отверждении на открытом воздухе в течение 24 часов.
Марка материала | Время установки, часы | Время затвердевания, дни |
М100 | 3-3,5 | До 30 |
М200 | 2-2,5 | 14-25 |
М300 | 1,5-2 | 7-14 |
М400 | 1-2 | 4-7 |
М500 | <1 | 2-4 |
Температура в течение дня и ночи может колебаться на 10-20°C, поэтому следует рассчитать среднесуточную температуру и на ее основе рассчитать время твердения раствора.
Фаза затвердевания раствора короткая. В среднем, для наиболее популярных типов (M200, M300) он не превышает 1 часа при температуре +20°C. При более низких температурах время увеличивается до 4-5 часов, а в жаркую погоду время схватывания не должно превышать 20-30 минут.
Оптимальной температурой для сушки раствора считается +20. +22°C. Чем выше температура, тем быстрее масса схватится и затвердеет. Если термометр показывает 0°C или меньше, прекратите полив. В такой ситуации строители должны использовать искусственные методы отверждения, такие как добавление хлористого калия или использование тепловых пушек. При сильной жаре необходимо увеличить содержание влаги в бетоне, иначе влага будет быстро испаряться из смеси и, следовательно, химическая реакция не начнется.
Чтобы узнать, сколько времени требуется для высыхания бетонной стяжки на открытом воздухе при различных температурах, обратитесь к таблице ниже.
Температура бетонной смеси, °C | Время затвердевания, 24 часа | ||||
3 | 5 | 7 | 14 | 28 | |
50 | 70 | 84 | 95 | – | – |
40 | 64 | 75 | 85 | – | – |
30 | 57 | 68 | 76 | 95 | – |
20 | 50 | 60 | 69 | 87 | – |
10 | 42 | 51 | 59 | 75 | 91 |
0 | 31 | 39 | 46 | 61 | 77 |
Чтобы бетонная смесь высохла зимой, ее готовят из предварительно нагретых материалов, а затем подогревают с помощью электричества и пара. Во время смешивания смесь нагревают до 80 0 С и покрывают теплоизоляцией, чтобы тепло сохранялось в течение 2-5 дней.
От чего зависит схватывание бетона?
На процесс схватывания бетона влияет множество факторов. Наиболее важными из них являются тип бетона и температура окружающей среды.
Влияние класса бетона
В таблице ниже показано влияние времени схватывания бетона на его класс.
Класс бетона | Время установки (ч) |
М200 | 2-2,5 |
М300 | 1,5-2 |
М400 | 1-2 |
Влияние температуры
Температура схватывания бетона влияет на скорость этого процесса. В таблице ниже приведено количество часов, необходимых для начала и завершения работы в зависимости от температуры окружающей среды.
Температура ( 0 C) | Начальное время схватывания после смешивания бетона | Каков срок схватывания после смешивания цементного раствора? | Общее время процесса (часы) |
+30 | 1 | ||
+20 | 2 | 3 | 1 |
0 | 6-10 | 15-20 | 9-10 |
-5 | 14 | 21 | 7 |
При низких температурах бетон дольше схватывается, что увеличивает время достижения бетоном полной прочности. Важно изолировать бетон сразу после бетонирования. Слишком длительное затягивание процесса пагубно сказывается на прочности и долговечности бетона.
Высокие температуры, дополнительный нагрев значительно увеличивают скорость процесса, но это может отрицательно сказаться на качестве бетона. Влага испаряется слишком быстро, поэтому страдает долговечность.
На графике показана температурная зависимость схватывания бетона:
При температуре ниже -10 0°C не рекомендуется заливать бетон при строительстве дома или других построек на частной территории. Вода в растворе замерзает и увеличивается в объеме. Это разрушает внутреннюю структуру бетона, его прочность снижается, а процесс твердения может быть полностью прерван.
Заливка при отрицательных температурах допустима в промышленном строительстве, поскольку бетонная конструкция постоянно нагревается.
Выравниватель всегда следует строить с уклоном 2-3 градуса.
Когда необходимо снять опалубку
Опалубка для фундамента ванны, гаража или дома снимается через семь дней. До этого времени объект проверяется несколько раз. Состав бетона проверяется с помощью измерителя прочности бетона. После снятия опалубки проводится еще одно испытание на прочность.
В строительстве есть прецеденты, когда опалубка снимается через день. Это связано с тем, что бетон начинает схватываться через сорок минут после укладки. Это рискованный подход, и риск не всегда оправдан.
Нет необходимости спешить с демонтажем опалубки. Лучше убедиться, что опалубка находится в процессе схватывания и достигла прочности на разрыв.
Когда портландцемент вступает в контакт с водой, одновременно начинается несколько химических процессов, включающих превращение оксидов и солей алюминия и кальция в гидроалюминаты и гидросиликаты соответственно.
Время реакции
В целом, сколько времени требуется бетону для схватывания, можно увидеть из предыдущей таблицы. Через 6 часов его масса перестает быть подвижной, через сутки теряет пластичность, но остается хрупкой. Для того чтобы материал набрал полную силу, требуется около месяца.
Информация: Прочность на сжатие – это максимальная сила сжатия, которую бетон может выдержать без образования трещин. Сила измеряется в килограммах на квадратный сантиметр. Так бетон М200 должен выдерживать 200 кгс/см2, М300 – 300 кгс/см2, М400 – 400 кгс/см2 и так далее.
Однако приведенная выше таблица относится к так называемым нормальным условиям: +18-22°C при относительной влажности воздуха около 60%. Что происходит при отклонениях в ту или иную сторону?
Отклонение | Влияние |
Снижение температуры | При низких температурах (от 0 до +18) скорость реакции замедляется, и схватывание может занять до 5-7 дней. Когда температура бетона опускается ниже 0°C, вода кристаллизуется и гидратация портландцемента полностью прекращается. |
Повышение температуры | Реакции ускоряются до определенного предела, но при температуре 90°C и выше вода начинает испаряться из растущей кристаллической структуры быстрее, чем вступает в реакцию с ней. В результате снова прекращается рост силы. |
Снижение содержания влаги | В сухом воздухе вода быстро испаряется из поверхностного слоя бетона, что приводит к снижению прочности и образованию трещин. |
Повышенное содержание влаги | При нормальных температурах он только увеличивает конечную прочность бетона без образования трещин. При температуре до +80°C в атмосфере пара для достижения прочности 60-70% требуется всего 16 часов. |
Упрочнение при различных температурах.
Как компенсировать отклонения от нормального режима?
- В жаркую и сухую погоду конструкцию в опалубке накрывают влажной мешковиной, влажными опилками или поливают два-три раза в день.
Полив плитных фундаментов.
- При температуре до -5 °C достаточно укрыть и, если возможно, утеплить молодой бетон. Тепло гидратации гарантирует, что вода не замерзнет.
- При более низких температурах его необходимо подогревать. Альтернативой является использование зимних марок бетона, которые, благодаря специальным добавкам, могут схватываться при отрицательных температурах.
Полезно: благодаря противоморозным добавкам цена увеличивается всего на 100-300 рублей за кубометр. Собственно, зимний бетон легко приготовить и своими руками: инструкция сводится к добавлению специальных противоморозных добавок (например, Antifreeze DS) в количестве 1% по весу цемента.
Практически, оптимальная температура наружного воздуха для работы с бетоном составляет +20ᵒC. При такой температуре бетон лучше всего схватывается, а бетонная смесь затвердевает по графику.
Зависимость времени твердения от класса бетонной смеси
Логично, что использование портландцемента разных марок будет влиять на время твердения бетонной смеси. Чем выше марка портландцемента, тем короче время твердения бетонной смеси. Однако при использовании бетона любого класса, будь то класс 300 или 400, не следует прикладывать значительные механические нагрузки к железобетонной конструкции до 28 дней. Хотя время схватывания бетона в соответствии с таблицами Строительных норм и правил может быть короче. Это относится, в частности, к бетонам на основе портландцемента 400.
Марка цемента | Время твердения для различных марок бетона | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
14 дней | в течение 28 дней | |||||||
100 | 150 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 400 | |
300 | 0.65 | 0.6 | 0.75 | 0.65 | 0.55 | 0.5 | 0.4 | – |
400 | 0.75 | 0.65 | 0.85 | 0.75 | 0.63 | 0.56 | 0.5 | 0.4 |
500 | 0.85 | 0.75 | – | 0.85 | 0.71 | 0.64 | 0.6 | 0.46 |
600 | 0.9 | 0.8 | – | 0.95 | 0.75 | 0.68 | 0.63 | 0.5 |
Планирование, строительство и окончательное исполнение любой конструкции из железобетонных элементов требует тщательного рассмотрения на всех этапах строительного процесса. Однако долговечность и надежность всей конструкции во многом зависит от точности бетонных элементов, особенно фундаментов. Время, необходимое для схватывания бетонных смесей и составов, является основополагающим для успеха любого строительного процесса.
Читайте далее: