Как должен застывать бетон


Сколько сохнет бетон (застывает, схватывается)

Широкое применение бетона в строительстве обусловлено его надежностью, простотой изготовления и доступностью. Сегодня такой материал востребован при возведении как жилых, так и промышленных помещений с разной этажностью. Ключевым фактором, влияющим на прочность бетонных изделий, является время затвердевания.

Полимеризация бетона

Твердение бетона выполняется за счет гидратации — особой химической реакции, возникающей между вяжущими компонентами и водой. Процесс предназначается для преобразования базового сырья (цементно-песчаной смеси со щебнем и песком) в гидросиликат кальция. По завершении периода затвердевания создается монолитная основа с повышенными прочностными свойствами.

Срок застывания бетона определяется следующими факторами:
  1. Марка цементной смеси.
  2. Пропорции и соотношение компонентов в растворе.
  3. Показатели атмосферной влажности.
  4. Технология производства.
  5. Окружающий температурный режим.
  6. Толщина и плотность заливки бетона.
  7. Соблюдение правил ухода за раствором в процессе затвердевания.
Для полной полимеризации задействуются два этапа:
  1. Схватывание.
  2. Набор заявленной прочности.

Определяя, сколько сохнет бетон, важно учитывать марку цемента, который использовался при замешивании смеси. Наибольшей надежностью характеризуется модель М500, а минимальной прочностью — М100.

Еще время застывания бетона определяется пропорциями компонентов и наличием различных наполнителей в составе. Чем больше в растворе будет присутствовать песка или гравия, тем быстрее из него выйдет лишняя жидкость. Если использовать большое количество керамзита и шлака, вода начнет испаряться медленнее.

При несоблюдении плотности укладки прочностные свойства бетонной смеси будут снижены. При возведении промышленных объектов бетон дополнительно уплотняют с помощью вибропрессования. В бытовых условиях процедуру заменяют простым уплотнением ручными приспособлениями.

Чтобы сохранить влагу в составе смеси, ее нужно укрыть гидроизолирующей пленкой. Это может быть полиэтилен или битумная мастика. Задача подобных материалов заключается в усилении гидратации и защите раствора от быстрой потери жидкости.

Также такой эффект достигается путем периодического смачивания раствора водой. Ее наносят с помощью распыления или обрызгивания.

Схватывание

Схватывание бетона является первой стадией его полимеризации и занимает не больше 1-2,5 часов. Точный интервал определяется температурными условиями, при которых выполняются работы:

  1. Если окружающая температура составляет +20°С, химическая реакция будет запущена через 100-120 минут после заливки смеси в опалубку. Потом состав будет сохнуть еще час.
  2. При температурном режиме +1…+19°С схватывание будет происходить через 3-5 часов.
  3. При нулевой температуре реакция начинается через 7-10 часов после затворения. При этом продолжительность высыхания составит 16-20 часов.

Если на стройплощадке будет отрицательная температура, составляющие смеси перестанут вступать в процесс гидратации с водой, а смесь не сможет засохнуть. Она будет держаться в инертном состоянии до повышения температурных отметок выше 0°С. Чтобы избавиться от подобного явления, можно добавить к составу бетона специальные наполнители, которые ускоряют гидратацию, или возвести утепленную опалубку.

Если на улице достаточно жарко (выше +30°С), время схватывания бетона сократится, но качество конечной продукции снизится. Связано это с быстрым испарением влаги и ухудшением прочностных свойств бетонных изделий.

В жаркий период в смесь вносят специальные наполнители, которые увеличивают время твердения бетона.

В их числе:
  1. Кислота НТФ.
  2. Сахарная кормовая патока.
  3. Глюконат натрия.
  4. Комплексные составы.
  5. Другие добавки.

Сколько времени сохнет бетон и за какое время схватывается, зависит от массы факторов. Под гидратацией подразумевается процесс преобразования исходного сырья в гидрат кальция, т.е. цементная основа начинает минерализоваться и становится монолитной.

Срок твердения

После схватывания начинается процесс затвердевания бетона. Он заключается в возникновении химической реакции между цементными гранулами и жидкостью из раствора. Лучшие показатели гидратации замечаются при влажности воздуха 75% и при температуре +15…20°С.

Если показатели температуры держатся на уровне ниже +10°С, понадобится введение в состав специальных антиморозных компонентов. В противном случае бетон не получит проектную прочность.

Уход за бетоном после заливки

Любая бетонная смесь требует правильного ухода после заливки. В первую очередь необходимо обеспечить подходящие условия для нормальной химической реакции между водой и вяжущими компонентами. При соблюдении базовых правил раствор становится прочным и твердым. Специфика ухода напрямую зависит от времени года, когда выполнялась укладка.

Специалисты не рекомендуют проводить строительные работы в жару, поэтому лучше приступить к ним утром или вечером, после заката. Если заливка выполняется днем, необходимо обеспечить хорошую защиту от ультрафиолета, накрыв слой рубероидом, листами шифера или другим укрывным материалом.

Последующий уход заключается в защите поверхности от размытия и появления отверстий. Выполняя самостоятельное замешивание, необходимо придерживаться требований СНиП и не допускать больших пауз между мероприятиями. В летний период смеси сохнут достаточно быстро, поэтому любые простои противопоказаны. В противном случае раствор станет непригодным для использования.

В жаркое время смесь нужно регулярно смачивать водой и придерживаться технологических норм, препятствующих испарению жидкости.

Если температура на улице составляет больше 15°С, в состав нужно вводить воду через каждые 10-12 часов. В ветреную погоду — через 2-3 часа.

Особые сложности в уходе за залитой основой отсутствуют. Главное — поддерживать оптимальную влажность и температуру на этапе схватывания и твердения смеси.

Стадии набора прочности

Затвердевание бетона до момента набора марочной прочности занимает около 28 дней, но точно определить, сколько застывает материал, можно только на стройплощадке.

Весь процесс выполняется в две стадии:
  1. Первая заключается в схватывании смеси, когда все ее составляющие соединяются в одно целое.
  2. Вторая предусматривает набор прочностных свойств и затвердевание.

Чтобы уточнить, за какое время схватывается бетон, сначала можно ориентироваться на общепринятое значение в 1 сутки с момента заливки. Точное время зависит от температурных условий. Если на улице достаточно тепло (выше 20°С), то процесс займет не больше 5 часов.

Смесь приступает к схватыванию через 2-3 часа с момента перемешивания компонентов. В осенний период это может длиться больше суток. При этом в холодное время строительные работы продолжаются.

В течение первой стадии смесь сохраняет подвижное состояние, поэтому пользователь может вносить изменения в форму будущей конструкции. Для снижения вязкости применяют механизм тиксотропии.

Следующий этап заключается в затвердевании смеси. Марочные прочностные характеристики появляются через четыре недели, но финишные свойства обретаются через пару лет. Сроки твердения бетона зависят от условий температуры и влажности.

Первые 5-6 суток с момента заливки отличаются максимальной интенсивностью застывания, поэтому за этот период материал уже имеет 30% прочности. Через 90-10 суток показатель на 20% превысит марочный.

В течение первой недели бетон нужно подвергать температурному воздействию, увлажнению, тепло- и гидроизоляции.

Особое внимание нужно уделять поддерживанию оптимальной влажности. При температурном режиме +25…+30°С бетон нагружается уже через 7 дней с момента заливки.

Зависимость времени набора прочности от марки бетона

Интенсивность набора прочности зависит и от марки бетона. Чем ниже марка бетона, тем выше будут прочностные характеристики. Для составов под марками М15-М150 характерна критическая прочность до 50%.

Конструкции из материалов марки М200-300 обладают значением в 40% от марочной. При этом допустимый нормативами безопасный показатель составляет 50%, а приступать к строительным работам можно только после получения отметок в 72% от заданных значений.

Для оценки прочностных показателей бетонной смеси можно воспользоваться двумя методиками:

  1. Разрушающая. Подразумевает раздавливание кубика с помощью пресса.
  2. Неразрушающая. В таком случае свойства материала определяются без разрушительных воздействий.

Вторая технология более востребована и основана на применении устройств упругого отскока, ультразвукового оборудования или ударных приборов.

С помощью современных портативных устройств можно быстро и точно определить степень прочности.

Они бывают:
  1. Электронными. Отличаются высокой точностью и способны сохранять до 5 тыс. измерений за одну диагностику.
  2. Механическими. Применяются при определении прочностных свойств бетонов разного класса.
  3. Ультразвуковыми. Предназначаются для оценки передаточной и отпускной прочности при затвердевании. Скорость распространения ультразвука превышает 4500 м/с.

Факторы воздействия

Чтобы узнать, сколько сохнет бетон, необходимо учитывать ряд условий, оказывающих воздействие на скорость твердения бетона.

Сезонность

Ключевыми факторами, определяющими, сколько по времени застывает бетон, являются среда и период года, когда производятся строительные работы. В эту группу относят показатели уличной температуры и влажности воздуха.

Если летом состав может затвердеть за несколько суток, то в холодный период отвердение займет больше месяца. Специфика набора прочности при благоприятных условиях твердения бетона выглядит следующим образом:

  1. 1-3 сутки — не больше 30% марочной прочности.
  2. 7-14 — 60-80%.
  3. 28 — 100%.

Если вы желаете сделать раствор для фундамента быстрозастывающим, в его состав нужно ввести особые добавки.

Трамбовка

Еще большое влияние на время высыхания бетона оказывает трамбовка. Чем качественнее проведена эта процедура, тем лучше будет реакция воды с вяжущими компонентами. При промышленном производстве бетонных растворов применяется вибрационное оборудование, но дома можно обойтись штыкованием.

Плотная стяжка плохо переносит резку и сверление после трамбовки, поэтому для проведения таких работ необходимо задействовать алмазные буры. Простой наконечник будет быстро выведен из строя.

Состав

Как долго может длиться процесс твердения бетона, зависит и от его состава. Так, если в нем присутствует большое количество пористых добавок, таких как шлак и керамзит, вода будет долго задерживаться в растворе. Если в смеси содержатся песок или гравий, жидкость быстрее выйдет наружу.

Для снижения интенсивности испарения влаги и повышения прочностных показателей состава его разбавляют дополнительными компонентами. Это может быть бетонит или мыльный состав. Введение подобных добавок повышает общую стоимость работ, но предотвращает проблему раннего пересыхания раствора.

Твердение (время схватывания) бетона в зависимости от температуры

Заливка бетона в холодное и жаркое время года требует особых навыков и знаний, т.к. работы с цементной смесью осложняются, а период ее высыхания резко уменьшается или возрастает. Изменение скорости твердения бетона в зависимости от температуры обусловлено замедлением процессов гидратации и удержанием большого количества жидкости в толще материала.

Для ускорения застывания и предупреждения дефектов используются специальные строительные приемы, полимерные и противоморозные добавки.

Главные параметры по которым выбираются добавки для бетонного раствора — это назначение будущей конструкции, температура и сменяемость окружающей среды, потребность в декоре т.е чистовой или черновой слой.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Схватывание и твердение растворов на основе цемента обусловлено его химическим взаимодействием с водой. Силикаты, алюминаты и алюмоферриты, которые входят в состав портландцемента, обеспечивают повышение прочности на различных стадиях отверждения.

Скорость химических реакций зависит от наличия катализаторов (специальных добавок) и температуры.

Бетонные конструкции бывают разные, исходя из этого следует рассчитывать соотношение компонентов раствора и предполагать сроки схватывания и твердения.

Стадия схватывания

В состав цементного порошка входит трехкальциевый алюминат (3СаО*Al2O3), трехкальциевый силикат (алит, 3СаО*SiO2), двухкальциевый силикат (белит, 2CaO*SiO2) и алюмоферрит. Алит, который занимает большую часть массы портландцемента, участвует в обеих стадиях отверждения. При затворении водой и в начале стадии схватывания он выделяет тепло, которое увеличивает скорость реакции.

Однако более активным компонентом цемента на этапе схватывания является трехкальциевый алюминат. В течение 24 часов после смешивания он интенсивно реагирует с водой, формируя первичные связи в бетоне. После окончания схватывания алюминат полностью утрачивает влияние на прочность цемента.

Итоговая прочность бетона в зависимости от марки, времени затвердевания и температуры воздуха.

Стадия схватывания проходит в первые часы после заливки опалубки. Скорость начала реакции и длительность процесса зависят от состава смеси и температуры воздуха. При нормальных температурах (+18…+22°С) бетон схватывается через 2,5-3 часа. Из них 1,5-2 часа проходит до начала реакции, а 1 час уходит непосредственно на схватывание.

При снижении температуры начало реакции может отодвинуться на 4-8 часов, а ее продолжительность — увеличиться до 15-20 часов.

В горячей среде схватывание происходит активнее и начинается более быстро. Весь процесс может занять менее 1-2 часов, из которых реакция — 15-20 минут.

Стадия твердения

Стадия формирования бетонного камня начинается по завершении схватывания. Твердение материала происходит за счет удаления свободной воды. Часть жидкости испаряется во внешнюю среду, а другая — связывается с молекулами силикатов и алюминатов, образуя стойкие комплексы. Чтобы не нарушить баланса между связываемой и испаряющейся водой, нужно обеспечить оптимальную влажность и температуру среды.

Основным реагентом на стадии твердения является алит. Белит обеспечивает постепенное упрочнение материала в процессе эксплуатации: за счет его свойств прочность материала через 2-3 года может составлять до 250% прочности после твердения.

Стандартный срок затвердевания бетона

Стандартное время застывания бетона составляет 28-30 дней. Нормальные условия для отверждения — температура +15…+22°С и влажность 60-100%. Длительность отверждения зависит от условий процесса, марки бетона и наличия дополнительных добавок в растворе.

Корреляция прочности бетона с временем выдерживания и температурой среды.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Повышение прочности бетона на сжатие коррелирует с увеличением вязкости смеси. Это означает, что с увеличением марки материала время схватывания и твердения сокращается.

Продолжительность реакций для бетона разных марок

Марка материалаВремя схватывания, часовВремя твердения, суток
М1003-3,5До 30
М2002-2,514-25
М3001,5-27-14
М4001-24-7
М500<12-4

Продолжительность набора прочности зависит от состава смеси, влажности, температуры внешней среды и материала.

Марка и назначение раствора определяют и критическую прочность бетонного камня. Это значение, по достижении которого конструкция продолжит твердеть после замерзания без потери эксплуатационных свойств. Данный показатель зависит от марки следующим образом:

  • для бетона М100 и М150 он соответствует 50%;
  • для М200, М250, М300 и М350 — 40%;
  • для М400, М450 и М500 — 30%;
  • для нагруженных конструкций (вне зависимости от марки) — 70%.

Если в момент замерзания образец имеет соответствующий уровень прочности на сжатие, то температурные перепады незначительно повлияют на его прочность. При замерзании на ранних стадиях твердения без применения противоморозных добавок прочность готовой конструкции падает не менее чем на 50%. Например, для марки М200 критической точкой прочности является 80 кгс/см² или 8 МПа.

Наиболее часто для фундаментов и нагруженных конструкций используются марки бетона от М300. Снятие опалубки со стандартных конструкций допускается через 4-5 дней при наличии щелей между щитами формы и бетоном. Для перекрытий и лестниц длиной не более 6 м время выдержки продлевается до 14 дней, для длинных лестниц — до 28 дней. Мосты, дамбы и другие ответственные и тяжело нагруженные конструкции выдерживаются в форме до 90 дней.

Специальные добавки

Стремительное или слишком медленное схватывание и твердение смеси снижает прочность бетона. Медленное застывание дополнительно увеличивает расходы на уход за конструкцией. Для коррекции скорости отверждения применяются добавки, которые регулируют кинетику процесса.

Существует два типа добавок, регулирующих процесс твердения раствора:

  1. Ускоряющие. Реагенты этого типа сокращают время до начала схватывания на 30-40%, ускоряют затвердевание и улучшают прочностные свойства материала. Они добавляются в смесь при промышленной штамповке бетонных изделий, заливке фундаментов, перекрытий и иных строительных конструкций при пониженных температурах. Наиболее дешевые ускоряющие добавки — это хлористый кальций и поташ (углекислый калий). В перечень востребованных строительных составов для ускорения отверждения входят: Релаксор, Аддимент В3, Форт-УП2, Поззолит-100, Конкрит-Ф и др.
  2. Замедляющие. Пластификаторы и замедлители схватывания положительно влияют на удобоукладываемость и подвижность раствора. Они применяются при доставке бетона в передвижных смесителях, задержках в строительстве и заливке конструкций при температуре выше +25…+30°С. Пластифицирующие свойства замедлителей позволяют отказаться от виброуплотнения при укладке бетона с малой подвижностью. Наиболее распространенными замедляющими добавками являются НТФ-кислота, цитрат и глюконат натрия, Линамикс, SikaPlast 520 N, Frem Linas 200 и др.

При заливке в условиях низких температур используются противоморозные реагенты. Они понижают температуру замерзания воды, препятствуя ее фазовым переходам при 0…+4°С.

В зависимости от вида и концентрации добавок они позволяют работать с бетонным раствором при температуре до -15…-25°С. К морозоустойчивым реагентам относятся нитрит натрия, нитрат-нитрит кальция, карбамид и др.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

Температура окружающей среды определяет скорость реакций, которые формируют бетонный камень. Повышенная температура воздуха смещает баланс в сторону испарения жидкости, а пониженная — тормозит процессы гидратации в растворе.

При высоких температурах

В сухом и горячем воздухе испарение воды происходит быстрее, а оставшейся жидкости может не хватить для полноценной гидратации. В результате снижается надежность конструкции, а ее прочность на сжатие в верхних и центральных слоях существенно различается.

Для профилактики неравномерности и быстрого высыхания в бетон добавляются замедляющие добавки, а готовая конструкция смачивается в процессе застывания.

Высокая температура и влажность применяются при производстве стандартных бетонных изделий в автоклавах. Такие условия обеспечивают быстрое схватывание и максимальное твердение конструкций.

В прохладное время

При низких температурах раствор долго схватывается, а затем в течение длительного времени остается хрупким по сравнению с марочной прочностью. Химические реакции происходят до температуры фазовых превращений воды.

При отрицательной температуре

Когда температура среды опускается ниже 0°С, вода замерзает, а гидратация в растворе — прекращается. При прогреве воздуха процесс отверждения возобновляется, но прочность конструкции после перерыва может снизиться.

Набор прочности бетона при различных температурах

Срок застывания, сутокДоля от 28-суточной прочности, достигнутой при оптимальных условиях твердения
При -3°СПри 0°СПри +5°СПри +10°СПри +20°СПри +30°С
1359122335
261219254055
381827375065
5122838506580
7153548587590
142050627290100
2825657785100

В таблице рассмотрен набор прочности материала марок М200 и М300.

Снижение вязкости раствора

Во время схватывания бетонный раствор сохраняет свою пластичность. При движении в стационарной или подвижной бетономешалке смесь проявляет свойство тиксотропии — уменьшения вязкости состава при постоянной динамической нагрузке.

Характеристики действия пластификаторов на примере одного из наиболее популярных.

Слишком длительное перемешивание приводит к «перевариванию» бетона и снижению конструктивной прочности готовой конструкции. Чтобы сохранить подвижность раствора и избежать негативных эффектов, в смесь добавляются пластификаторы. Они удлиняют периоды схватывания и застывания.

Снизить вязкость смеси на стадии затвердевания нельзя. Механическое воздействие на застывающий бетонный камень приводит к формированию дефектов и растрескиванию конструкции. До достижения минимально допустимого уровня прочности застывающий бетон следует предохранять от ударов, вибрации и др.

Зависимость уровня набора прочности от показателей температуры материала

Низкая температура ингредиентов отрицательно влияет на эксплуатационные характеристики бетонного камня. Если для смешивания используется холодная вода и наполнитель, то последующий уход за конструкцией не сможет обеспечить марочную прочность.

Учитывайте, как может измениться температура окружающей среды пока бетон будет затвердевать.

При температуре менее 10°С рекомендуется подогревать воду, которая применяется для изготовления. Если показатель термометра соответствует -5…0°С или ниже, то необходимо подогревать и мелкий наполнитель (речной песок).

Для сокращения времени схватывания и расходов на подогрев бетона в опалубке компоненты разогреваются до предельно допустимого уровня. Максимальное значение определяется составом и маркой портландцемента. При нагреве выше этой температуры готовая смесь будет реагировать менее интенсивно, что скажется на прочности конструкции.

Предельная температура компонентов бетонного раствора

Вид цементаМаксимальная температура воды для затворения, °СПредельная температура наполнителя, °СМаксимальная температура бетонного раствора после вымешивания, °С
Глиноземистый402025
Портландцемент марки М400 и выше

Пуццолановый цемент марки М300 и выше

604035
Портландцемент марок М300 и М350

Цемент с пуццоланой М200

805040
Шлакопортландцемент М200 и М300906045

Рекомендации по ускорению процесса

Соблюсти необходимые условия для заливки не всегда возможно: в жаркую и холодную погоду температура отклоняется от оптимальной не менее чем на 15-20°С, а влажность может составлять ниже 60%.

Чтобы избежать пагубного влияния низкой влажности, высоких и низких температур, бетонщики прибегают к специальным методам ухода. К ним относится обработка горячим влажным паром, применение теплых опалубок, закладка электродов и греющих проводов в тело бетонного изделия и др.

При заливке фундамента строители прибегают к мерам защиты бетона на этапе смешивания, но редко дополнительно подогревают готовую конструкцию. Это обусловлено тем, что основа здания должна пройти этапы усадки и стабилизации грунта. В этом случае возникшие дефекты не скажутся на прочности дома, а будут устранены с помощью дополнительного слоя бетона.

Сколько сохнет бетон в опалубке?

Будучи залитым в пространство, ограниченное опалубкой и снабжённое металлокаркасом из стальной арматуры, бетон схватывается за последующие несколько часов. Полное его высыхание и затвердевание происходит за гораздо большее время.

Влияющие факторы

Перед тем как начать строительство, мастера обращают внимание на причины, прямо или косвенно оказывающие воздействие на застывание бетона. Речь идёт о скорости, продолжительности полного затвердевания бетонного состава, в который погружён несущий металлокаркас, предотвращающий растрескивание и расползание в разные стороны частей залитой конструкции.

В первую очередь на скорость затвердевания влияет климат, погода дня закладки и дней последующего набора залитым стройматериалом заявленной твёрдости и прочности. Летом на 40-градусной жаре за 2 дня он полностью высохнет. Но прочность его так и не достигнет заявленных параметров. В холодное время года, когда температура плюсовая (несколько градусов тепла), из-за замедления в 10 и более раз скорости испарения влаги период полного высыхания бетона растягивается на две недели и более.

В инструкции к приготовлению бетонного состава любой марки сказано, что только за месяц он набирает свою реальную прочность. Упрочнение при относительно нормальной температуре воздуха может и должно происходить за месяц.

Если на улице жара, и вода быстро испаряется, то бетонное основание, залитое 6 часов назад, обильно поливают каждый час.

Плотность закладывания бетонного основания напрямую влияет на итоговую прочность залитой и затвердевшей вскоре конструкции. Чем больше плотность бетономатериала, тем медленнее он отдаст влагу и тем лучше схватится. Промышленное литьё железобетона не обходится без вибропрессования. В домашних условиях уплотнить бетон можно при помощи той же лопаты, которой он подсыпался.

Если в дело пошёл бетономес, штыкование (утрясывание штыковой лопатой) тоже необходимо – бетономес лишь повышает скорость заливания, но не избавляет от утрамбовывания бетонной смеси. Если бетон или бетонная стяжка капитально уплотнены, то такой материал сложнее поддастся просверливанию, к примеру, для установки балок под деревянный настил пола.

Состав бетона играет также не последнюю роль в скорости затвердевания бетонной смеси. Например, керамзит (керамзитобетон) или шлак (шлакобетон) забирает на себя часть влаги и не вполне охотно и быстро её возвращает назад при схватывании бетона.

Если в дело идет гравий, то вода заметно быстрее покинет твердеющий бетоносостав.

Для замедления потерь воды только что залитую конструкцию накрывают тонким слоем гидроизоляции – в данном случае это может оказаться полиэтилен от пеноблоков, которым они были закрыты при перевозке. Для снижения скорости испарения воды в бетон можно подмешать слабый мыльный раствор, однако мыло растягивает процесс схватывания бетона в 1,5-2 раза, что заметно отразится на прочности всей конструкции.

Время застывания

Только что приготовленный раствор бетона – полужидкая или жидкая смесь, если не считать наличия в нём гравия, являющегося твёрдым материалом. Бетон состоит из щебня, цемента, песка (можно карьерный сеяный) и воды. Цемент – минерал, в который входит отвердевающий реагент – силикат кальция. Цемент, как известно, реагирует с водой с образованием каменистой массы. По сути, цементопесок и бетон – искусственный камень.

Затвердевание бетона двухэтапно. За первую пару часов бетон сохнет и схватывается частично, что даёт стимул после приготовления бетона как можно скорее залить его в подготовленный опалубочный отсек. Реагируя с водой, цемент превращается в гидроокись кальция. От его количества и зависит конечная твёрдость бетонного состава. Образование кальцийсодержащих кристаллов приводит к повышению температуры твердеющего бетона.

У различных марок бетона схватывание по времени также разнится. Так, бетон марки М200 имеет срок схватывания, равный 3,5 ч. с момента завершения смешивания основных ингредиентов. После первоначального застывания он высыхает в течение недели. Окончательное затвердевание заканчивается лишь на 29-й день. В окончательный монолит раствор превратится при температуре +15… 20 градусов Цельсия. Для юга России это температура межсезонья – наилучшие условия для строительства бетонных конструкций. Влажность (относительная) не должна превышать 75%. Лучшими месяцами для закладки бетона являются май и сентябрь.

Заливая фундамент летом, у мастера велик риск нарваться на преждевременное высушивание бетона и его необходимо регулярно орошать – не менее раза в час. Схватывание за час недопустимо – конструкция с большой долей вероятности может не набрать заявленной прочности. Фундамент становится крайне хрупким, растрескивается, могут отваливаться значительные его куски.

Если воды не хватает для своевременного и многократного увлажнения бетона, то состав, наполовину или полностью схватившийся, не дождавшись, пока испарится вся вода, плотно накрывают плёнкой.

Однако, чем больше цемента в бетоне, тем скорее он схватится. Так, состав М300 может схватиться за 2,5-3 часа, М400 – за 2-2,5 часа, М500 – за 1,5-2 часа. Опилкобетон схватывается за примерно то же время, что и любой похожий на него бетон, в котором соотношение песка и цемента похоже на любую из вышеприведённых марок. Следует помнить, что опилки вносят своё отрицательное воздействие на параметры прочности и надёжности и увеличивают время схватывания до 4-х часов и более. Состав М200 полностью наберёт прочность за две недели, М400 – за одну.

Скорость схватывания зависит не только от марки бетона, но и от конструкции и глубины залегания нижней грани фундамента. Чем шире ленточный фундамент и чем дальше он заглублен, тем дольше он высыхает. Это неприемлемо в условиях, где земельные участки в плохую погоду часто подтопляются, так как расположены в низине.

Как ускорить затвердение?

Наиболее быстрый способ заставить бетон высохнуть поскорее – вызвать водителя на бетономесе, в бетон которого подмешаны спецингредиенты. Компании-поставщики в своих собственных испытательных бюро смешивают образцы готового бетона с отличающимися в разных партиях значениями характеристик. Бетономес привезёт требуемое количество бетона по указанному клиентом адресу – при этом бетон не успеет застыть. Заливочные работы производятся в течение следующего часа – для ускорения дела используется бетононасос, подходящий для фундамента.

Чтобы ускорить затвердевание бетона в холодную погоду, к стенкам опалубки прикрепляются так называемые термоматы. Они выделяют тепло, бетон подогревается до комнатной температуры и застывает быстрее. Для этого требуется подключение к электрической линии. Способ незаменим в условиях Крайнего Севера, где не бывает тёплого лета, а строить надо.

При затвердевании бетонного состава применяют промышленные добавки и присадки в виде порошков. Их добавляют строго на стадии перемешивания сухого состава с водой, во время засыпания гравия. Такое ускорение помогает сэкономить на затратах цемента. Ускоренное затвердевание получают, используя сверхпластификаторы. Пластифицирующие добавки повышают эластичность и текучесть раствора, равномерность заливки (без осаждения цементной жижи на дне).

Выбирая ускоритель, обратите внимание на активность вещества. Он должен повысить водонепроницаемость бетона и морозостойкость. Неправильно подобранные улучшители (ускорители застывания) приводят к тому, что арматура может значительно проржаветь – прямо в бетоне. Чтобы этого не произошло и строение не свалилось на вас и ваших гостей, применяйте только фирменные, высокоэффективные добавки и присадки, не нарушающие ни состав, ни технологию закладки и отвердевания состава.

Схватывание бетона: время застывания, скорость застывания

Схватывание бетона – химический процесс, первый этап гидратации состава. При взаимодействии с водой цемент, входящий в состав бетона, твердеет, превращается в цементный камень. Вода проникает в цементные зёрна, и минералы, содержащиеся в их составе, вступают с ней в химическую реакцию и превращаются в гидросиликаты калия.

СодержаниеСвернуть

На первом этапе гидрации бетон обретает 70% крепости, а остаток набирает примерно через месяц после заливки. Этот этап важен, поскольку от него зависит, насколько прочным и безопасным будет изделие из бетонной смеси.

От чего зависит схватывание бетона

На процесс схватывания бетона влияют многие факторы. Наиболее важные среди них: вид бетона и температура окружающего воздуха.

Влияние марки бетона

Таблица ниже отображает зависимость скорости схватывания бетона от его марки.

Класс бетонаВремя схватывания (час)
М2002-2,5
М3001,5-2
М4001-2

Влияние температуры

Температура схватывания бетона влияет на скорость этого процесса. Таблица ниже демонстрирует, через сколько часов он запускается и завершается в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Температура (0С)Через сколько часов начинается схватывание с момента затворения цементного раствораЧерез сколько часов завершается схватывание с момента затворения цементного раствораОбщая длительность процесса (час)
+301
+20231
06-1015-209-10
-514217

Схватывание бетона при низких температурах существенно замедляется, а вместе с ним набор прочности. Важно обеспечить бетону тепло- и гидроизоляцию сразу после заливки. Слишком большая длительность этого процесса пагубно влияет на прочность и долговечность.

При высоких температурах, дополнительном подогреве скорость процесса значительно повышается, но это может негативно сказаться на его качестве. Влага испаряется слишком быстро, из-за чего страдает прочность.

На графике указана зависимость схватывания бетона от температуры:

 

При температуре ниже -100С не рекомендуется заливать бетонное основание при строительстве дома или иных построек на частной территории. Вода, входящая в состав раствора, замерзает и увеличивается в объёме. Так она разрушает структуру бетона изнутри, его прочность уменьшается, а процесс отвердения может вовсе прекратиться.

В промышленном строительстве заливка при минусовых температурах допустима, поскольку бетонную конструкцию постоянно подогревают.

Как можно влиять на скорость схватывания

Скорость схватывания влияет на качество бетонной смеси. Любое отклонение от стандартов негативно отражается на прочности и долговечности.

Как замедлить схватывание бетона

Отсрочить схватывание требуется в следующих случаях:

  • При заливке бетона в жаркую погоду.
  • При транспортировке бетонной смеси на большие расстояния.
  • При затруднённом, интенсивном движении на дорогах, когда автобетоносмесителю приходится длительное время стоять в пробках.
  • При поэтапной заливке бетона, чтобы смесь находилась в изначальном состоянии длительное время.

С помощью замедлителей удаётся отложить химическую реакцию между цементными зёрнами и водой на несколько часов, от 48 до 72. При этом сохраняются свойства бетонной смеси, включая прочность и долговечность. Применяются следующие замедлители схватывания бетона:

  • Линамикс;
  • Полипласт Ретард;
  • Sika Retarder.

Как ускорить схватывание бетона

При проведении строительных работ в зимнее время и при изготовление железобетонных изделий время схватывания бетонной смеси искусственно сокращается с помощью специальных добавок. В состав добавляют ускорители схватывания бетона в нужной пропорции. Не допускается превышение предельного уровня, который устанавливается в строительных лабораториях экспериментальным путём.

Применяются следующие вещества:

  • Сульфат натрия. Предельный показатель применения – 2%. Этот ускоритель применяется при изготовлении бетонных смесей и железобетонных конструкций.
  • Соль азотной кислоты. Верхний лимит – 4%.
  • Хлорид кальция. Предельно допустимый уровень – 3%.

Если применение ускорителей объединять с автоклавной обработкой, время на схватывание ещё больше сократится. Плиты и прочие железобетонные изделия помещаются в автоклав-парилку, где они пропариваются под большим давлением.

Чтобы бетонная смесь гарантированно схватилась в зимнее время, её готовят из предварительно подогретых материалов, а затем нагревают электротоком и паром. Смесь в процессе приготовления нагревают до 800С, после чего укрывают утеплителем, чтобы тепло сохранялось в течение 2-5 суток.

Заключение

Свежеуложенным бетонным конструкциям необходим тщательный уход: защита от вибрации, механического воздействия, резких температурных колебаний. Первые часы после заливки самые важные, поэтому с таким вниманием регулируется время схватывания бетона. С помощью специальных добавок удаётся замедлить или ускорить этот процесс при сохранении качества и долговечности состава.

время схватывания и набора прочности

Срок твердения бетона

Подавляющее большинство самодеятельных строителей считают по не совсем понятным причинам, что за окончанием укладки в опалубку либо завершением работ по выравниванию стяжки процесс бетонирования законченным. Между тем, время схватывания бетона значительно больше, чем время на его укладку. Бетонная смесь – живой организм, в котором по окончании укладочных работ происходят сложные и протяженные по времени физико-химические процессы, связанные с превращением раствора в надежную основу строительных конструкций.

Прежде чем производить распалубку и наслаждаться результатами приложенных усилий, нужно создать максимально комфортные условия для созревания и оптимальной гидратации бетона, без которой невозможно достижение требуемой марочной прочности монолита. Строительные нормы и правила содержат выверенные данные, которые приведены в таблицах времени схватывания бетона.

Температура бетона, ССрок твердения бетона, сутки
12345671428
Прочность бетона, %
0202631353943466177
10273542485155597591
153039455255606481100
203443505660656987-
303951576468737695-
4048576470758085--
5049627078849095--
60546878869298---
7060738496-----
80658092------

Содержащиеся в официальных таблицах данные, конечно, должны служить ориентиром при самостоятельном обустройстве бетонных или железобетонных конструкций. Но применение таких данных должно происходить в плотной практической привязке к реальным условиям строительства.

Уход за бетоном после заливки: основные цели и методы

Процессы, связанные с проведением мероприятий, которые предшествуют распалубке, содержат несколько технологических приемов. Цель выполнения таких мероприятий одна – создание железобетонной конструкции, максимально соответствующей по своим физико-техническим свойствам параметрам, которые заложены в проект. Основополагающим мероприятием, безусловно, является уход за уложенной бетонной смесью.

Уход заключается в выполнении комплекса мероприятий, которые призваны создать условия, оптимально соответствующие происходящим в смеси физико-химическим преобразованиям, во время набора прочности бетона. Неукоснительное следование предписанным технологией ухода требованиям позволяет:

  • свести к минимальным значениям усадочные явления в бетонном составе пластического происхождения;
  • обеспечить прочностные и временные значения бетонного сооружения в параметрах, предусмотренных проектом;
  • предохранить бетонную смесь от температурных дисфункций;
  • препятствовать прелиминарному отвердению уложенной бетонной смеси;
  • предохранить сооружение от различного происхождения воздействий механического или химического генеза.

Процедуры ухода за свежеобустроенной железобетонной конструкцией следует начинать непосредственно по окончании укладки смеси и продолжаться до тех пор, пока ей не будет достигнуто 70 % прочности, предусмотренной проектом. Это предусматривается требованиями, изложенными в пункте 2.66 СНиПа 3.03.01. Распалубку можно провести и в более ранние сроки, если это обосновано сложившимися параметрическими обстоятельствами.

После окончания укладки бетонной смеси следует провести осмотр опалубочной конструкции. Цель такого осмотра – выяснение сохранения геометрических параметров, выявление протечек жидкой составляющей смеси и механических повреждений элементов опалубки. С учетом того, сколько времени застывает бетон, точнее сказать – с учетом времени его схватывания, проявившиеся дефекты необходимо устранить. Среднее время, за которое может схватиться свежеуложенная бетонная смесь, составляет около 2-х часов, в зависимости от температурных параметров и марки портландцемента. Конструкцию необходимо предохранять от любого механического воздействия в виде ударов, сотрясений, вибрационных проявлений столько, сколько времени сохнет бетон.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Бетонная смесь любого состава имеет свойство схватываться и получать необходимые прочностные характеристики при прохождении двух стадий. Соблюдение оптимального соотношения временных, температурных параметров и значений приведенной влажности имеет определяющее значение для получения монолитной конструкции с запланированными свойствами.

Стадийные характеристики процесса заключаются в:

  • схватывании бетонного состава. Время предварительного схватывания не велико и составляет ориентировочно 24 часа при средней температуре +20 Со. Начальные процессы схватывания происходят в течение первых двух часов по затворении смеси водой. Окончательное схватывание происходит, как правило, в течение 3–4 часов. Применение специализированных полимерных добавок позволяет, при определенных условиях, период начального схватывания смеси сократить до нескольких десятков минут, но целесообразность такого экстремального метода бывает оправданной по большей части при поточном производстве железобетонных элементов промышленных конструкций;
  • отвердевании бетона. Бетон набирает прочность, когда в его массе протекает процесс гидратации, иными словами – удаление воды из бетонной смеси. Часть воды при прохождении этого процесса удаляется при ее испарении, другая часть связывается на молекулярном уровне с составляющими смесь химическими соединениями. Гидратация может происходить при неукоснительном соблюдении температурно-влажностного режима отвердевания. Нарушение условий приводит к сбоям в прохождении физико-химических процессов гидратации и, соответственно, к ухудшению качества железобетонной конструкции.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Логически понятно, что применение для приготовления бетонных составов разных марок портландцемента приводит к изменению времени твердения бетона. Чем выше марка портландцемента, тем меньше время для набора прочности требуется смеси. Но при использовании любой марки, будь это марка 300 либо 400, не следует прикладывать к железобетонной конструкции значительные механического характера нагрузки раньше, чем по истечении 28 дней. Хотя время схватывания бетона по таблицам, приведенным в строительных правилах, может быть и меньше. Особенно это касается бетонов, приготовленных с применением портландцемента марки 400.

Марка цементаВремя твердения различных марок бетона
за 14 сутокза 28 суток
100150100150200250300400
3000.650.60.750.650.550.50.4-
4000.750.650.850.750.630.560.50.4
5000.850.75-0.850.710.640.60.46
6000.90.8-0.950.750.680.630.5

Проектирование, строительство и окончательное обустройство любых построек с применением железобетонных компонентов требует внимательного отношения ко всем стадиям возведения. Но от тщательности изготовления бетонных составляющих, в особенности фундаментов, в значительной степени зависит долговечность и надежность всего сооружения. Соблюдение сроков, за какое время схватываются бетонные смеси и составы, можно с уверенностью назвать основой успеха в любом строительном процессе.

» За какое время схватывается и сколько сохнет бетон

Зная время застывания бетона, можно заранее спланировать дальнейшие строительные процессы.

Далее речь пойдет о том, как определить время схватывания смеси, узнаем сколько времени застывает бетон. Также попробуем разобраться в сопутствующих операциях и их влиянии на правильную сушку.

Существует несколько факторов, от которых зависят качественные показатели вновь возведенной постройки:

  • температура воздуха;
  • атмосферная влажность;
  • марка цемента;
  • соблюдение технологии монтажа;
  • уход за стяжкой в период высыхания.

Полимеризация бетона

Этот сложный многоэтапный процесс, связанный с набором прочности и высыханием, поддается корректировке, но для этого необходимо понимать, что он собой представляет.

Этап затвердевания бетона и других строительных смесей, основой которых является цемент, начинается со схватывания. Раствор и вода в опалубке вступают в реакцию, и это дает толчок приобретению структуры и прочностных качеств.

Схватывание

Время, необходимое для схватывания, будет напрямую зависеть от различных влияний. К примеру, показатель атмосферной температуры равен 20 °C, а фундамент сформирован с применением цемента М200. В таком случае затвердение начнется не ранее, чем через 2 часа и продлится почти столько же.

Отвердение

После фазы схватывания стяжка начинает затвердевать. На данном этапе основная доля гранул цемента и вода в растворе начинают взаимодействовать (происходит реакция цементной гидратации). Наиболее оптимально процесс проходит при атмосферной влажности в 75% и температуре воздуха от +15 до +20 °С.

Если температура не поднялась до +10 градусов, очень велика вероятность того, что бетон не наберет проектной прочности. Именно поэтому в условиях зимы и проведении работ на улице раствор компонуется специальными антиморозными добавками.

Набор прочности

Структурная прочность пола или любой другой конструкции и время на отвердевание цементного раствора находятся в прямой зависимости. Если вода из бетона уйдет быстрее, чем это необходимо для схватывания и цемент не успеет вступить в реакцию, то через определенный период после высыхания мы столкнемся с неплотными сегментами, влекущими за собой трещины и деформацию стяжки.

Эти дефекты можно наблюдать во время резки бетонных изделий болгаркой, когда неоднородная структура плиты свидетельствует о нарушении технологического процесса.

Согласно технологическим правилам, бетонный фундамент сохнет не менее 25 – 28 суток. Однако для конструкций, не выполняющих повышенные несущие функции, этот период разрешено сократить до пяти дней, после которых по ним можно ходить без опасения.

Факторы воздействия

Перед началом строительных работ необходимо взять во внимание все факторы, способные так или иначе оказать влияние на время высыхания бетона.

Сезонность

Конечно же, основное воздействие на процесс высыхания цементного раствора оказывает окружающая среда. В зависимости от температуры и атмосферной влажности период для схватывания и полноценной сушки может ограничиться парой суток в летнее время (но прочность будет невысокой) либо конструкция будет удерживать большое количество воды более 30 дней в период холодов.

Об упрочнении бетона при нормальных температурных условиях лучше расскажет специальная таблица, в которой указано, сколько времени потребуется для достижения максимального эффекта.

Время, сутки Марочная прочность, %
1-3 не более 30
7-14 60-80
28 100

Трамбовка

Также многое зависит и от плотности укладки строительной смеси. Естественно, чем она выше, тем медленнее уходит влага из структуры и тем лучше будут показатели гидратации цемента. В промышленном строительстве эту проблему решают при помощи виброобработки, а в домашних условиях обычно обходятся штыкованием.

Стоит помнить, что плотная стяжка сложнее поддается резке и сверлению после трамбовки. В таких случаях используют буры с алмазным напылением. Сверла с обычным наконечником моментально выходят из строя.

Состав

Наличие разнообразных компонентов в строительной смеси также влияет на процесс схватывания. Чем больше в составе раствора пористых материалов (керамзит, шлак), тем медленнее будет происходить обезвоживание конструкции. В случае с песком или гравием, наоборот, жидкость быстрее выйдет из раствора.

Чтобы замедлить испарение влаги из бетона (особенно в условиях высокой температуры) и улучшить его прочность, прибегают к использованию специальных добавок (бетонит, мыльный состав). Это несколько отразится на стоимости массы для заливки, но избавит от преждевременного пересыхания.

Обеспечение условий сушки

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

Добавки

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

Снижение испарения

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

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

Прочность бетона

Марка цемента Показатель прочности
М100 98,23 кгс/см²
М150 от 130,97 до 163,71 кгс/см²
М200 196,45 кгс/см²
М250 261,93 кгс/см²
М300 от 327,42 до 360,18 кгс/см²
М400 392,9 кгс/см²
М450 458,39 кгс/см²
М500 523,87 кгс/см²

Зная, сколько времени уйдет на полноценное высыхание бетонной заливки, и как правильно организовать столь ответственный процесс, вы сможете избежать ошибок и сохранить крепость строительного элемента. Более подробную информацию о показателях прочности бетона по маркам цемента содержит таблица.

Методы отделки затвердевшей бетонной поверхности

Обработка затвердевшей бетонной поверхности выполняется сразу после снятия опалубки для получения идеально обработанной поверхности. Для отделки бетонной поверхности использовались различные методы и оборудование. Представлены методы и оборудование для отделки высушенных бетонных поверхностей.

Методы отделки поверхности твердого бетона

1. Метод чистовой обработки сухим шлифованием

  • Сухое шлифование выполняется на сухих бетонных поверхностях.
  • Используется для удаления плавников и следов от форм.
  • Для шлифования используются абразивные диски, результат отличный.
  • Абразивный диск состоит из нескольких слоев пропитанного абразивом хлопкового волокна, скрепленных вместе под действием тепла и давления прочной связкой из смолы.
  • Толщина абразива составляет около 6,35 мм, а диаметр - от 17,78 см до 22,86 см.
  • Абразивные диски можно использовать для работы под углом от 30 до 40 градусов, используя вес инструмента для давления.
  • Они могут быть прикреплены к любому типу переносного инструмента и должны работать со скоростью от 3000 до 4000 об / мин.

Рис.1: Обработка затвердевшего бетона (метод сухого шлифования)

Рис. 2: Обработка бетонной поверхности стоячим кромкообрезным станком; сушильный шлифовальный

2. Метод отделки мокрым шлифованием

  • Выполнена на зеленом бетоне.
  • Процедура отделки затвердевшего бетона влажным трением включает нанесение краски на цементный слой с помощью ручной кисти.Затем втирается влажный цемент; на этом этапе при необходимости используйте воду.
  • Процесс чистовой обработки ведется тихоходным шлифовальным кругом (кругом) с одновременным нанесением воды. Таким образом, оператор может подавать воду и измельчать бетон одновременно.
  • Вода и трение приводят к образованию цементной пасты, которая делает бетон очень гладкой, похожей на штукатурку поверхностью.
  • Шлифовальный диск используется с прямоугольной головкой, к которой прикреплен шланг для воды, направляя воду через центр шлифовального круга на бетон.
  • Головка с мокрым уголком имеет различные редукторы, позволяющие снизить скорость шлифования до 300–500 об / мин.
  • Напорный бак можно использовать для водоснабжения.

Рис. 3: Обработка затвердевшего бетона (метод мокрого трения)

Наконец, можно использовать обычный вращающийся шпатель как для сухого, так и для влажного шлифования, заменив лезвия на шлифовальный кирпич, как показано на Рис. 5:

Рис. 4: Обычный роторный шпатель с кирпичным измельчением заменяет лезвия

3.Кирпичи для растирания рук

Этот метод использовался ранее, но его применение было отклонено, поскольку оказалось, что он медленный и дорогостоящий для больших территорий.

.

Свойства затвердевшего бетона

Свойства затвердевшего бетона

Полностью затвердевший бетон должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать структурные и эксплуатационные нагрузки, которые будут прилагаться к нему, и должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать воздействие окружающей среды, для которого он предназначен.

Когда бетон изготавливается из высококачественных материалов и имеет правильные пропорции, смешивается, обрабатывается, укладывается и обрабатывается, он является одним из самых прочных и долговечных строительных материалов.

Когда мы говорим о прочности бетона, мы обычно говорим о прочности на сжатие, которая измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi). Бетон прочен на сжатие, но относительно слаб на растяжение и изгиб. Требуется большое усилие, чтобы раздавить бетон, и очень небольшое усилие, чтобы разорвать его или вызвать трещины изгиба (рис. 1).

Прочность на сжатие определяется в первую очередь количеством используемого цемента, но также зависит от соотношения воды и цемента, а также от правильного перемешивания, размещения и выдержки.Предел прочности на разрыв обычно составляет от 7 или 8% прочности на сжатие в высокопрочных смесях до 11 или 12% в низкопрочных смесях. И прочность на разрыв, и прочность на изгиб при изгибе можно повысить, добавив арматуру из стали или волокна.

Инженеры-конструкторы устанавливают требуемую прочность на сжатие для различных элементов здания на основе анализа нагрузок, которые будут приложены, и условий почвы на строительной площадке. Фактическая прочность на сжатие подтверждается испытаниями образцов в лаборатории с использованием стандартизированного оборудования и процедур.

В коммерческих проектах на протяжении всего строительства тестируются многочисленные образцы, чтобы убедиться, что бетон, укладываемый на место, действительно имеет заданную прочность.

Лабораторные испытания не часто требуются при работе в жилых помещениях, за исключением, возможно, крупных проектов высокого уровня или проектов со сложными участками, где особая конструкция фундамента делает прочность бетона критической.

Для большинства жилых проектов требуемая прочность бетона будет в диапазоне от 20 МПа до 30 МПа, в зависимости от предполагаемого использования (таблица ниже).Бетон, который прочнее, чем необходимо для предполагаемого использования, не экономичен, а тот, который недостаточно прочен, может быть опасным.

Основными факторами, влияющими на прочность бетона на сжатие, являются содержание цемента, соотношение воды и цемента, а также адекватность и степень гидратации и твердения.

Элемент конструкции Прочность на сжатие МПа
Плиты стен подвала и фундамента 20 т0 25
Проезд, гаражная плита 20 т0 25
Железобетонные балки, плиты, террасы, тротуары и ступени от 20 до 25

Долговечность можно определить как способность поддерживать удовлетворительные характеристики в течение длительного срока службы.Удовлетворительная работа связана с использованием по назначению. Бетон, по которому будут ходить или ездить, должен быть устойчивым к истиранию, чтобы не истираться.

Бетон, который будет выступать снаружи здания, должен быть устойчивым к атмосферным воздействиям, чтобы он не ухудшался от повторяющихся замерзаний и оттаиваний.

Бетон, в который заделана стальная арматура, должен выдерживать чрезмерное поглощение влаги, чтобы защитить металл от коррозии. Естественный износ и атмосферное воздействие со временем вызовут некоторые изменения внешнего вида бетона, но в целом долговечность также включает сохранение эстетических, а также функциональных характеристик.

Так же, как конструкции бетонных смесей могут быть скорректированы для получения различной прочности, соответствующие ингредиенты бетона, пропорции смеси и отделка могут и должны быть скорректированы на основе требуемой прочности.

В холодном климате наружный бетон подвергается повторяющимся циклам замораживания-оттаивания, что потенциально может быть очень опасным. Фактически, разрушение при замораживании-оттаивании представляет собой одну из самых серьезных угроз для прочности бетона, но устойчивость к повреждениям может быть значительно увеличена за счет вовлечения воздуха.

Сеть мелких пустот, образованных воздухововлекающим цементом или воздухововлекающей добавкой, поглощает расширяющую силу замерзающей воды, чтобы предотвратить растрескивание затвердевшего бетона или образование накипи во время повторяющихся циклов зимнего замораживания и оттаивания.

Воздухововлечение повышает долговечность горизонтальных элементов, таких как тротуары, проезды, террасы и ступени, которые чаще всего подвергаются воздействию дождевой воды, талого снега и противообледенительных солей. Для вертикальных элементов, которые реже пропитываются дождем и в мягком климате, где циклы замораживания-оттаивания нечасты, унос воздуха мало добавляет ценности затвердевшему бетону, но все же может использоваться для повышения удобоукладываемости свежего бетона.

Воздухововлечение иногда приписывают повышению водонепроницаемости бетона, но это, вероятно, связано с тем, что повышенная удобоукладываемость смеси способствует лучшему укладке, укреплению и отделке.

Еще один важный аспект прочности бетона - стабильность объема. Все материалы расширяются и сжимаются при изменении температуры, а пористые материалы, такие как бетон, также расширяются и сжимаются при изменении содержания влаги. Помимо обратимого теплового расширения и сжатия, изделия на основе цемента, такие как бетон, бетонная кладка и штукатурка, испытывают первоначальную усадку, поскольку цемент гидратируется, а избыток строительной воды испаряется.

Эта начальная усадка является постоянной и появляется в дополнение к обратимому расширению и сжатию, вызванному последующими изменениями температуры или влажности. Чрезмерная усадка может привести к растрескиванию бетона. Трещины позволяют проникать влаге, и может начаться порочный круг износа.

Усадочное растрескивание можно до некоторой степени ограничить стальной или фибровой арматурой, а расположение усадочных трещин можно контролировать с помощью специальных соединений, которые разделяют бетон на более мелкие панели или секции.

Тем не менее, состав смеси и пропорции ингредиентов также влияют на возможность растрескивания при усадке. Чем выше содержание цемента, тем больше склонность к образованию усадочных трещин во время затвердевания и твердения бетона.

.

Испытание затвердевшего бетона - прочность, сжатие и долговечность

Выполняется бурение керна. R-метр ранее использовался для определения местоположения встроенной арматурной стали (показано мелом). Образцы керна могут быть расположены так, чтобы избегать или в некоторых случаях перехватывать сталь.

Новая бетонная подъездная дорога, которую вы видели несколько месяцев назад, снова привлекла ваше внимание, когда вы проезжали мимо сегодня. Вы видите встречу, происходящую на подъездной дорожке, где, по-видимому, присутствуют домовладелец, подрядчик и пара парней в костюмах с блокнотами для записей.На заднем плане вы замечаете, что рабочий сверлит подъездную дорожку. Проделывать дыры в новой подъездной дорожке? В чем дело?

Встреча, свидетелем которой вы стали, может быть из-за домовладельца, который недоволен своим конечным продуктом. Источником недовольства может быть что угодно. Типичные жалобы включают отслаивание или образование накипи на поверхности, неконтролируемое растрескивание, обесцвечивание и выскакивание.

Проблемы могут возникать в проектах любого размера. Большинство из них достаточно малы, поэтому подрядчики, желающие сделать клиентов счастливыми, могут быстро и экономично решить их.Однако для некоторых проблем может потребоваться проверка затвердевшего бетона, чтобы вы могли определить причину до проведения ремонта. В противном случае ваши усилия по ремонту могут не решить проблему напрямую. Существует несколько тестов на твердый бетон, которые часто используются для проверки прочности и долговечности бетона. Однако имейте в виду, что стоимость тестирования может быть высокой и даже приближаться к стоимости замены проезжей части. Стоимость тестирования будет варьироваться в зависимости от страны и количества исследованных образцов.

Обсудите программу тестирования с опытным профессионалом, чтобы составить план выборки / тестирования, соответствующий фактическому дефекту, с которым вы можете столкнуться. Вот общие шаги, необходимые для изучения дефекта, а также некоторые общие методы и тесты, которые обычно используются для поиска причины.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФЕКТОВ БЕТОНА

Предположим, что упомянутая ранее подъездная дорога имеет проблемы с долговечностью, например, образование накипи. Вот несколько предварительных шагов, которые необходимо предпринять при исследовании дефекта бетона перед фактическим испытанием затвердевшего бетона.

Пройдите обследование состояния.

После проверки всех проектных документов необходимо провести визуальный осмотр плиты проезжей части и сфотографировать условия для количественной оценки масштабов проблемы. Обследование может включать удары молотком или волочение цепью по поверхностям для обнаружения ненадежных участков (ASTM D 4580, Стандартная практика измерения отслоений в бетонных настилах мостов путем зондирования). Нанесение дефектов и других соответствующих характеристик, таких как трещины, выступы или области масштабирования, на эскизе плиты помогает оценить степень дефектов и отметить интересующие узоры.

Провести отбор проб.

Отбор проб бетона проводится для оценки свойств материала для установления причины (причин) ухудшения. Проконсультируйтесь с техническим специалистом, строительным специалистом или инженером, имеющим опыт устранения конкретных проблем, при рассмотрении количества и расположения образцов. Часто бывает полезно получить образцы из так называемых «хороших» и «плохих» участков, чтобы выявить причину некоторых дефектов. Некоторое руководство по отбору проб представлено в ASTM C 823 «Исследование и отбор проб затвердевшего бетона».Хотя на одном образце керна можно провести несколько испытаний, ограничивать образцы одним керном не рекомендуется, поскольку один образец может исказить результаты, если образец нерепрезентативен. Если вы не можете найти местную компанию по добыче керна или испытательную лабораторию для вырезания образцов керна, перейдите на веб-сайт Ассоциации пиления и бурения бетона (www.csda.org), чтобы найти члена рядом с проектом, который затем может предоставить вам оценку провести отбор образца. Члены CSDA находятся по всей стране и хорошо обучены и оснащены для решения широкого спектра задач по резке бетона.

Выберите испытательную лабораторию.

Образцы бетона должны быть испытаны в сертифицированной лаборатории. Проконсультируйтесь в лаборатории об их опыте решения рассматриваемой вами проблемы. Опыт - это большой плюс, поэтому вам следует выбирать конкретную испытательную лабораторию на основе опыта, а не только цены.

ОПРЕДЕЛИТЬ ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ ЗАВЕРШЕННОГО БЕТОНА

Диаметр сердечника для испытаний на прочность на сжатие должен быть не менее 3,7 дюйма в диаметре.Предпочтительная длина сердечника в два раза больше диаметра. Сердечник длиной менее 95% диаметра не должен испытываться на прочность на сжатие.

.

Испытания затвердевшего бетона для проверки качества конструкции

Затвердевший бетон со временем набирает прочность, и испытания этого затвердевшего бетона для проверки качества важны для конструкций. Доступны различные типы испытаний для проверки обсуждаемых свойств затвердевшего бетона.

Свойства затвердевшего бетона

  • Раннее изменение объема
  • Свойства ползучести
  • Проницаемость
  • Отношение напряжение-деформация

Раннее изменение объема (усадка) может привести к растрескиванию.Пластическая усадка происходит из-за потери воды из свежей пасты при испарении или из-за всасывания сухой поверхностью. Объем уменьшается до 1%, когда паста еще пластичная. Контроль потери воды может помочь предотвратить пластическую усадку бетона.

Сушка Усадка возникает из-за потери воды и / или охлаждения. 15-30% сухой усадки происходит в первые 2 недели, 65-85% в первый год. Усадка при высыхании может быть вызвана отсутствием отверждения, высоким водоцементным отношением, высоким содержанием цемента, низким содержанием крупного заполнителя и наличием стальной арматуры.Он зависит от размера и формы бетонной конструкции и может быть неоднородным из-за неравномерного водоотдачи.

Набухание может произойти, если бетон непрерывно выдерживать в воде после отстаивания. Его влияние относительно невелико и не вызывает серьезных проблем.

Отношение напряжения к деформации затвердевшего бетона показано на рисунке ниже:

Заполнитель и цементная паста по отдельности показывают линейную деформацию напряжения из-за микротрещин между поверхностью раздела заполнителя и цементного теста, но бетон является нелинейным.Для расчета конструкции нам необходимы прочность на сжатие (fc) и модуль упругости (E).

Испытания затвердевшего бетона

Испытания, проведенные на затвердевшем бетоне:

  • Испытание на прочность при сжатии (наиболее распространенное) - DT
  • Модуль упругости - NDT
  • Испытание на разрывное растяжение - DT
  • Испытание на прочность на изгиб - DT
  • Испытание отбойным молотком - NDT
  • Тест на сопротивление проникновению - NDT
  • Ультразвуковой тест скорости импульса - NDT
  • Тест на зрелость - NDT

Испытание на прочность при сжатии (fc ’)

ASTM C39: Цилиндрический образец (6 дюймов.на 12 дюймов) используется для этого теста. Для бетона с нормальным весом: диапазон fc ’составляет от 21 до 34 МПа (от 3000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм). Прочность на сжатие зависит от размера образца, более крупные образцы имеют большую вероятность для более слабых элементов, уменьшая прочность и имеют меньшую изменчивость и лучшее представление реального бетона.

Как происходит сбой?

Самым слабым местом затвердевшего бетона является граница раздела между цементным тестом и заполнителем

Модуль упругости - испытание в условиях окружающей среды затвердевшего бетона

ASTM C469 используется для определения модуля хорды.Для этого метода требуется 3-4 этапа загрузки. Используется тот же образец. Этот метод обеспечивает полезную связь с силой. Диапазон результатов испытаний составляет от 14 ГПа до 41 ГПа (от 2000 до 6000 фунтов на квадратный дюйм).

Коэффициент Пуассона определяется с использованием ASTM C469. Диапазон составляет от 0,11 до 0,21, в зависимости от заполнителя, влажности, возраста и прочности на сжатие.

Испытание на растяжение затвердевшего бетона

В этом испытании измеряется прочность бетона на растяжение (ASTM C496).Цилиндр подвергается сжимающей нагрузке по вертикальному диаметру с постоянной скоростью до усталости. Разрушение происходит по вертикальному диаметру из-за напряжения, развиваемого в поперечном направлении.

Разделенное натяжение рассчитывается как T = 2p / BLD

где:

T = предел прочности при растяжении, МПа (фунт / кв. Дюйм)

p = нагрузка при отказе, Н (фунт / кв. Дюйм)

L = длина образца, мм (дюйм)

D = диаметр образца, мм (дюйм)

Предел прочности на разрыв от 2.От 5 до 31 МПа (от 360 до 450 фунтов на квадратный дюйм), около 10% прочности на сжатие

Испытание на прочность на изгиб (ASTM C78) затвердевшего бетона

Этот тест используется для измерения модуля разрыва (MR). Это важное испытание для бетонных покрытий дорог и аэропортов. Образец балки квадратного х-сечения загружается в 3-точечный нагружающий аппарат.
Расчет модуля разрыва

Если трещина происходит в средней 1/3 пролета

R = PL / (шк ^ 2)

Где:

R = прочность на изгиб, МПа (psi)

P = максимальная прилагаемая нагрузка, Н (фунт)

L = длина пролета, мм (дюйм.0,5 (английские единицы)

Испытание отбойным молотком (испытание молотком Шмидта) на твердом бетоне


Это неразрушающий тест, проводимый на затвердевшем бетоне. Подпружиненная масса ударяется о поверхность бетона, и весы измеряют, насколько сильно эта масса отскочит. Чем выше отскок, тем тверже поверхность бетона и тем выше его прочность.

Используйте прилагаемые графики калибровочной таблицы, чтобы связать отскок с силой.На образец проводят от 10 до 12 чтений. Тест используется для проверки однородности бетона .

Тест на сопротивление проникновению (тест Windsor Probe)

Это неразрушающий тест. Пистолетное устройство стреляет зондами в бетонную конструкцию. Он выполняется на каждом из трех отверстий в специальном шаблоне. Затем определяется средняя глубина. Глубина обратно пропорциональна силе. Он дает лучшую оценку, чем отбойный молоток.

Отбойный молоток тестирует только поверхность, в то время как тест сопротивления проникновению производит измерения в глубину образца

Тест скорости ультразвукового импульса (ASTM C597)

Этот тест измеряет скорость ультразвуковой волны, проходящей через бетон. Расстояние между преобразователями / время пробега = средняя скорость распространения волны. Он используется для обнаружения несплошностей, трещин и внутренних повреждений в структуре бетона.

Тест зрелости (ASTM C1074)

Зрелость - это степень гидратации цемента, которая изменяется в зависимости от времени и температуры.Предполагается, что прочность зависит от зрелости конкретной бетонной смеси. Приборы используются для измерения температуры бетона во времени.

Испытание на проницаемость затвердевшего бетона

Этот тест влияет на прочность затвердевшего бетона и позволяет воде и химическим веществам проникать в его поверхность. Это вызывает снижение морозостойкости, реакционной способности щелочных агрегатов и других химикатов, коррозии стальной арматуры.

Воздушные пустоты, влияющие на проницаемость, возникают из-за неполного уплотнения свежего бетона, испарения воды для затворения, которая не используется для гидратации цемента.Увеличение водоцементного отношения оказывает сильное влияние на проницаемость. Другими факторами, влияющими на проницаемость, являются возраст бетона, крупность цементных частиц, воздухововлекающие агенты.

Свойства ползучести затвердевшего бетона

Ползучесть - это постепенное увеличение деформации со временем при длительной нагрузке. Это длительный процесс (несколько лет), который зависит от типа конструкции. Это вызывает повышенный прогиб и повышенное напряжение в стали, постепенную передачу нагрузки от бетона к стали и потерю некоторой части силы предварительного напряжения в предварительно напряженном бетоне.

.

Как делается бетон (новое исследование) - Цементный бетон

Как производится бетон: - Бетон представляет собой жидкую смесь цемента, воды, песка и гравия . Бетон можно заливать в формы или формы, и он затвердеет, чтобы создать необходимые компоненты бетонной конструкции. Вам интересно узнать о микроструктуре бетона? Вот Новое исследование по микроструктуре бетона.

Химическая реакция и гидратация

схватывание и твердение бетона вызвано химической реакцией между портландцементом и водой, это можно продемонстрировать, добавив небольшое количество цемента в воду, содержащую индикатор, быстрое развитие синего цвета отражает выделение гидроксила. Ионы из растворяющегося цемента химическая реакция между цементом и водой называется гидратацией.

Связанные: - Высокопрочные свойства бетона, прочность, добавки и состав смеси

Рис.1. Состав бетона

Растворение цемента увеличивает уровни кальция и кремния в растворе, когда концентрация растворенных веществ достигает критических уровней, в результате реакции осаждения образуются новые твердые продукты. Это эскиз зерен цемента, взвешенных в воде.

Твердые продукты Hydration образуют покрытия вокруг частиц цемента и постепенно заполняют пространство между ними, когда покрытия впервые начинают схватываться, происходит устойчивое увеличение прочности по мере того, как покрытия растут вместе, величина прочности, достигаемая за счет смесь цемента и воды зависит от того, насколько эффективно заполнено пространство между зернами.

Бетон затвердеет в течение нескольких часов, , но гидратация продолжается в течение недель, даже лет после укладки. Вот изображение частиц цемента до воздействия воды. Сухой цемент представляет собой мелкодисперсный порошок, и частицы не прикрепляются друг к другу после того, как цемент смешан с водой и оставлен стоять.

Сейчас картина совсем другая, частицы сгруппированы вместе и прикреплены твердым материалом, обеспечивающим структурную целостность.Ученые из Национального института стандартов и технологий научились смоделировать гидратацию цемента на компьютере с помощью компьютерного моделирования.

Гидратация ускоряется за несколько минут, а не дней до гидратации. Моделирование частиц цемента размещаются на дисплее компьютера, компьютер определяет области частиц, которые могут растворяться в воде.

Кусочки растворенного цемента случайным образом диффундируют в воде и реагируют с образованием твердых фаз.Согласно определенным правилам после завершения цикла , растворения, диффузии и осаждения , компьютер переходит к другому циклу, поскольку этот процесс повторяется снова и снова.


Микроструктура бетона

Микроструктура развивает перемычки между частицами, которые обеспечивают прочность материала. Компьютерное моделирование оказалось ценным, поскольку позволяет исследователям тестировать условия и проводить измерения, которые трудно достичь в реальной жизни.В конце моделирования гидратации структура затвердевшего цементного теста очень похожа на ту, что наблюдается под микроскопом.

Гидратация - это экзотермический процесс, при котором в результате химических реакций выделяется тепло, за процессом гидратации можно легко следить, отслеживая выделение тепла, которое сопровождает реакции,

это делается путем отхаркивания раствора из партии бетона и его взвешивания в бутылку, которая помещается в изотермический контейнер, термистор встраивается в свежий раствор , выходной сигнал термистора можно регистрировать с помощью На компьютере результаты этого эксперимента можно представить в виде кривой зависимости температуры от времени .

Подробнее : Производство портландцемента - процесс и материалы

Площадь под основным пиком может быть связана с ранним развитием прочности, начальное растворение цемента Purdue - это кратковременное выделение тепла, показанное первым пиком на калориметрической кривой.

После того, как продукты гидратации начального растворения быстро осаждаются на поверхности каждой частицы цемента, слой действует как защитный барьер и временно задерживает дальнейшее растворение частицы, это замедляет реакцию на несколько часов и называется период покоя.

Наличие периода покоя позволяет транспортировать бетон на строительную площадку, укладывать и обрабатывать формы, конец периода покоя представляет собой начало схватывания, после чего цемент снова начинает реагировать. быстро с водой, поскольку образуются новые продукты гидратации.

Ученые используют измерения других свойств для контроля схватывания и твердения бетона, исследователям часто необходимо знать, какая часть цемента гидратирована.


Степень гидратации

Степень гидратации можно оценить путем нагревания образца цементного теста и измерения потери веса в зависимости от температуры с использованием оборудования для термогравиметрического анализа , свободная вода в образце удаляется путем нагревания до 105 градусов Цельсия при 105 градусах . Образец сухой, но сохраняет свою прочность.

Вода, участвующая в реакциях гидратации, химически соединяется с цементом. Ее можно удалить из образца путем нагревания до 1000 градусов при 1000 градусов всей исходной смеси.вода была удалена из образца. Степень гидратации рассчитывается по весу химически объединенной воды, типичное цементное тесто, отвержденное во влажных условиях, достигает степени гидратации около 80% за 28 дней с,

Электрические свойства образцов цемента или раствора можно отслеживать с течением времени, что приводит к профилям изменений электрического сопротивления. Электрические свойства этого образца цемента измеряются с помощью двух металлических дорог и оборудования, которое измеряет сопротивление и импеданс.

На этой диаграмме показано, как сопротивление электричества через цемент увеличивается по мере того, как цемент гидратируется в раннем возрасте, вода легко проводит ток через образец, но когда продукты гидратации заполняют открытые пространства внутри образца, электрический ток не может проходить так же легко, в этом случае Таким образом, электрические свойства могут быть связаны со степенью гидратации.

Сопротивление и импеданс цемента - это тема исследований, которые когда-нибудь могут изменить методы испытаний свежего бетона в полевых условиях.Текучие свойства бетона очень важны в этой области, потому что качественное строительство требует соответствующего уплотнения.

Стандартное испытание на осадку обеспечивает грубую оценку удобоукладываемости бетона, это испытание широко используется, потому что его легко проводить в полевых условиях, свойства жидкости также являются предметом исследования в лаборатории из-за потока изменений цемента по мере гидратации. Такие свойства, как вязкость и начальное сопротивление потоку, используются для характеристики жидких материалов.

Вода - это жидкость с низкой вязкостью и низким начальным сопротивлением текучести, но бетонный раствор и свежий цементный клей имеют гораздо более высокую вязкость, чем вода.

Вибрация часто используется для преодоления этого сопротивления в бетоне в лаборатории, жидкие свойства цементного теста можно измерить с помощью этого реометра Brookfield , исследователи используют более крупное оборудование, такое как реометр Tattersall, для измерения свойств раствора и бетона.


Реологическое оборудование т может использоваться для измерения начального сопротивления потоку, которое во время схватывания называется пределом текучести.Предел текучести начинает увеличиваться, и способность к течению теряется, исследователи заинтересованы в характеристиках текучести, чтобы понять, как процесс гидратации делает свежий бетон жестким и приводит к его застыванию.

Скорость гидратации можно контролировать несколькими способами, такими как температура, тип цемента и примеси . влияет на скорость, одной из наиболее важных переменных является температура окружающей среды, высокие температуры ускоряют гидратацию, так что схватывание также происходит быстрее. как последующее развитие силы.

Когда температура понижается, происходит обратное, хорошее практическое правило состоит в том, что на каждые 10 градусов Цельсия изменение температуры скорость гидратации изменяется в два раза, например, повышение температуры с 20 градусов Цельсия до 30. градусов Цельсия удваивает скорость гидратации , важно помнить, что когда погода становится более прохладной, бетон медленно затвердевает и его необходимо хранить в форме в течение более длительного периода времени.

Гидратацию бетона также можно контролировать, используя различные типы цемента для противодействия влиянию высоких или низких температур в полевых условиях, например, использование 3-х типов цемента противодействует холодным температурам, потому что они быстрее гидратируются, есть также специальные химические вещества которые регулируют гидратацию, могут быть добавлены в бетон, чтобы ускорить процесс гидратации.

Установить замедлители гидратации эти материалы широко доступны.

Таким образом, гидратация - это химическая реакция между цементом и водой, которая связывает частицы цемента и заполнитель в бетоне в прочный, и во время массирования одним из важных преимуществ бетона перед другими строительными материалами является то, что он смешивается и формируется на месте и может принимать очень больших и гибких. Способность бетона быстро набирать прочность делает его ценным материалом для дорог, зданий, мостов и других важных сооружений .

Вам также понравится:

(Посещали 1597 раз, сегодня 3 раза)

Продолжить чтение

.

Основы бетона в строительстве от Construction Knowledge.net

СТРОИТЕЛЬНЫЕ ЗНАНИЯ >> БЕТОН >>

ПЛИТЫ МАРКИ


1. Как работает бетон?
2. Каковы структурные основы бетона?
3. Что такое железобетон?
4. Что мне нужно знать о арматуре?
5.Почему для бетона так важно количество воды?
6. Что я должен знать об испытаниях бетона?
7. Как мне получить конкретную работу?
8. Какие документы общественного достояния доступны для дальнейшего использования Исследование?
9. Практические приемы и практические правила для бетонных основ:

Как работает бетон?


Современный бетон состоит в основном из четырех компонентов: портландцемента, песок, гравий и вода.Распространенное заблуждение относительно бетона состоит в том, что он сохнет и затвердевает. Фактически, гидроцемент вступает в реакцию с вода в химическом процессе, называемом гидратацией. Например, бетон может быть помещен под воду и все равно будет переходить из жидкого состояния в твердое состояние и достичь полной прочности.

В базовую бетонную смесь можно добавить множество дополнительных ингредиентов. чтобы изменить свойства получаемого бетона.Продолжение В списке представлены некоторые общие добавки (добавки) и дополнительные ингредиенты и их основное назначение:

Добавки

  1. Ускорители ускоряют гидратацию или отверждение мокрый бетон. Часто используется при более низких температурах, поэтому бетон У бригады меньше времени ожидания между укладкой и отделкой бетона.
  2. Замедлители схватывания замедляют гидратацию или твердение влажного бетона.Часто используется при более высоких температурах, поэтому бетон тоже не схватывается быстро, позволяя бригаде отделки бетона получить надлежащие отделочные работы завершены.
  3. Воздухововлекающие агенты добавляют и помогают распределять крошечные пузырьки воздуха по всему бетону. Эти крошечные пузырьки воздуха помогают бетону выдерживают циклы замораживания-оттаивания с гораздо меньшим растрескиванием и повреждением.
  4. Пластификаторы и суперпластификаторы улучшают удобоукладываемость бетон во время мокрой (или пластичной) стадии, позволяя бетону течь легче.Они особенно полезны при укладке бетона. вокруг перегруженных арматурных стержней. В качестве альтернативы пластификаторам и Суперпластификаторы можно использовать для снижения содержания воды в бетон при сохранении достойного уровня удобоукладываемости.
  5. Пигменты изменяют цвет бетона по эстетическим причинам.

Дополнения

  1. Летучая зола может заменить примерно половину необходимого количества портленда цемент.Летучая зола является побочным продуктом выработки электроэнергии на угле. растения, поэтому часто легко доступны и экономичны. Бетон сделан с летучей золой и портландцементом может иметь более высокую прочность и улучшенные химическая стойкость и долговечность. Использование бетона летучей золы считается экологически безопасным, поскольку большая часть летучей золы в противном случае попадает в на свалках и энергии для производства замененного портландцемента также можно сэкономить.
  2. Измельченный гранулированный доменный шлак (GGBS или GGBFS) также может заменить часть необходимого портландцемента. GGBS является побочным продуктом процесс производства стали. GGBS получил наибольшее распространение в Европе и Азия.
  3. Silica Fume может также заменить часть необходимого портландцемента. Кремнеземный дым является побочным продуктом производства кремнеземных сплавов. В размер частиц микрокремнезема в 100 раз меньше, чем у Портландцемент.Silica Fume улучшает прочность бетона, абразивный износ стойкость и коррозионная стойкость к химическим веществам, особенно к соли.
Какие структурные основы для бетона?


Бетон прочен на сжатие. Так что это на самом деле означает?

Чтобы понять прочность на сжатие, подумайте о нескольких упаковках сухари сидят на полу. Если вы внимательно встанете на эти пачки крекеры, ваш вес, вероятно, будет поддерживаться, но вы кладете эти сухари в сжатии.Ваш вес стремится раздавить сухарики. Если вы подпрыгнете и приземлитесь на эти пачки крекеров, вы увеличьте прилагаемое усилие и, возможно, раздавите крекеры. Вы будете заставили крекеры потерпеть неудачу при сжатии.

А теперь попробуйте прыгнуть по бетонному тротуару. Тебе придется прыгать красиво высоко, чтобы тротуар прогнулся под вашим весом. На самом деле ты Вероятно, этот тротуар не выдержит сжатия. Поэтому бетон так часто используется в строительстве.Но на этом история не заканчивается со сжатием.

Возьмите веревку и потяните в любом направлении. Вы только что положили натянуть струну. Если потянуть достаточно сильно, веревка будет потерпят неудачу в напряжении, щелкнув. Бетон, при этом довольно прочный в сжатие, быстро выходит из строя при растяжении из-за растрескивания. Резистивный прочность бетона на сжатие составляет около 4000 фунтов на квадрат. дюйм, в то время как сопротивление растяжению бетона, вероятно, составляет менее 400 фунтов на квадратный дюйм.Как правило, сила натяжения бетон составляет менее 10% от его прочности на сжатие.

Строители в прошлом понимали эти свойства бетона и камень и обычно используют эти материалы только в сжатии. Так стены могут быть бетонными и каменными, как и фундаменты, поскольку оба выдерживал нагрузки сжатия вниз.

Арки - интересная структурная форма, потому что арки также действуют полностью в сжатии.Поэтому арки над окнами в старых постройках может быть бетон или камень, потому что нагрузка переносится на арку удерживая конструкцию в сжатии, чтобы трещины растяжения не возникали в бетон или камень. Потолки в виде бочек на самом деле всего три размерные арки, поэтому они также работали только как элементы сжатия.

Однако если арка над окном станет слишком плоской, она остановится. работая как арка, нижняя часть члена будет напряжена.Итак, регулярные трещины в бетоне внизу луч, рядом с центром, в этом сценарии. Затем растрескивание вызывает балка выйти из строя. Этот пример показывает, как бетон разрушается при растяжении, что традиционно было основным недостатком конструкции для бетона.

При рассмотрении инженерного использования материалов более подробно понимание Базовый структурный анализ помогает.

Что такое железобетон?


В середине 1800-х годов строители начали добавлять в бетон сталь, чтобы носить силы натяжения.Этот железобетон стал феноменально популярный строительный метод. Есть несколько причин, по которым сочетание арматуры и бетона работает так хорошо:

  1. Коэффициент теплового расширения аналогичен для бетона и стали, поэтому, когда железобетон замерзает или нагревается, два материалы сжимаются и расширяются аналогичным образом. Если они этого не сделали, комбинация со временем разорвется на части.
  2. Связь между арматурными стержнями (арматурой) и бетоном сильный и эффективный. Арматурный стержень имеет деформации поверхности (гребни) до еще больше улучшить эту связь. Благодаря прочной связи бетон эффективно передает нагрузки на сталь и наоборот.
  3. Когда цементная паста контактирует со стальной арматурой, она образует инертная поверхностная пленка, препятствующая коррозии. Эта пассивация процесс помогает арматуре от коррозии внутри железобетона.
  4. Расположение арматуры в конструкции зависит от области применения. Простые балки и плиты часто имеют арматуру только на растяжение (нижняя сторона. Когда непрерывная балка перекрывает колонны, натяжение находится в верхней части балки, поэтому арматура необходима в верхней части балка над опорами колонн.

Опоры колонн интересно рассмотреть. Многие люди не знают где сторона напряжения существует на опоре.Как простой способ помните, протяните левую руку ладонью вверх. Теперь возьмите указательным пальцем правой руки и воткните в середину протянутая ладонь. Слегка сложите левую руку, как будто реагируя на направленная вниз сила указательного пальца. Вставьте фото сюда. Легко увидеть кожа в нижней части левой руки становится натянутой (переходит в натяжение) и кожа на верхней части ладони становится морщинистой (переходит в сжатие).Поэтому нижняя часть простой бетонной опоры находится в напряжение прямо под колонкой. Таким образом, арматурный стержень должен быть ближе к низу. основания.

Важно, чтобы арматурная сталь имела достаточное бетонное покрытие. так что бетон сцепляется с арматурой и позволяет бетону и сталь, чтобы действовать вместе как монолитная структурная единица. Бетон крышка также защищает арматурную сталь от чрезмерной влаги или химическая коррозия.Строительные нормы и правила Американского института бетона рекомендует следующее.

Правила для арматуры по расстоянию до края бетона Минимум
Бетонное покрытие
Бетон, отлитый и постоянно контактирующий с землей 3 "
Формованный бетон, подверженный воздействию земли или погоды: № 5 бар и меньше 1 1/2 "
Формованный бетон, подверженный воздействию земли или погодных условий: стержни № 6 - № 18 2 "
Формованный бетон, не подверженный воздействию земли или погодных условий: плиты, стены, балки: стержни № 14 и № 18 1 1/2 "
Формованный бетон, не подверженный воздействию земли или погодных условий: плиты, стены, балки: № 11 и стержни меньшего размера 3/4 дюйма
Формованный бетон, не подверженный воздействию земли и погодных условий: балки и колонны: 1 1/2 "

Здесь может оказаться полезным простой обзор конструкции из железобетона.Бетон - это материал с высокой прочностью на сжатие и низким пределом прочности. прочность. Сталь как материал превосходит бетон в сжатии 10: 1 прочность и 100: 1 прочности на растяжение. Однако сталь стоит около 50 центов за фунт, в то время как бетон стоит около 2 центов за фунт. Таким образом в экономичной конструкции из железобетона для выдерживания напряжения используется сталь напряжения в элементе конструкции и бетоне, чтобы выдержать сжатие стрессы.

Железобетон должен быть спроектирован с небольшим внимание уделено расширению и сжатию. Конечно, все здание материалы имеют некоторую степень расширения и сжатия, но с железобетон, эти силы могут буквально сломать бетон Кроме.

Два дополнительных свойства конструкции из железобетона, которые Инструктору по строительству полезно знать о ползучести и усталости.Опять же, все элементы конструкции должны иметь дело с ползучестью и усталостью, но эти явления могут сильно изменить бетон.


Что мне нужно знать о арматуре?


Количество арматуры, используемой в типовых конструкциях, составляет небольшой процент от количество бетона. В большинстве балок, например, используется арматура около 1% для несущие силы натяжения при изгибе. В колоннах можно использовать арматуру до 6%, отчасти потому, что арматурный стержень несет как растягивающие, так и осевые силы.поскольку арматура стоит намного дороже бетона, эффективное инженерное проектирование сводит к минимуму использование арматуры.

Арматура занимает центральное место в железобетоне, поэтому базовое понимание помогает. Важно знать различные размеры: стержень №3 составляет 3/8 дюйма в диаметр стержня №7 составляет 7/8 дюйма в диаметре и т. д. Простое практическое правило для Размер арматуры - размер арматуры разделить на 8 для диаметра. в дюймах.

Арматура Диаметр Вес / фут
№ 2 2/8 "или 0.25 " 0,167 фунта
№ 3 3/8 дюйма или 0,375 дюйма 0,376
# 4 4/8 дюйма или 0,5 дюйма 0,668
# 5 5/8 дюйма или 0,625 дюйма 1,043
# 6 6/8 "или 0.75 " 1,502
# 7 7/8 дюйма или 0,875 дюйма 2,044
№ 8 8/8 дюйма или 1,0 дюйма 2,67
№ 9 9/8 дюйма или 1,125 дюйма 3,4
№ 10 10/8 "или 1.25 " 4.303
№ 11 11/8 дюйма или 1,375 дюйма 5,313
№ 14 14/8 дюйма или 1,75 дюйма 7,65
№ 18 18/8 дюйма или 2,25 дюйма 13,6

Как отмечалось выше, структурный элемент нуждается в арматуре, чтобы выдерживать напряжение в железобетоне.Таким образом, для основания нужна арматура на внизу, для простой балки или плиты требуется арматура внизу и т. д. также обычно используется для контроля усадки бетона. Как бетон застывает со временем он продолжает сокращаться. Большая часть усадки происходит в первые несколько часов, затем в первые несколько дней усадка меньше. В усадка продолжается вечно, но количество изменений становится меньше и меньше.

Помимо усадки при отверждении, бетон будет расширяться или сжимаются в результате изменения температуры (как и все материалы, в некоторой степени).Поэтому дополнительную арматуру часто используют в структурный элемент и называется «Температурная сталь». Эта арматура помогает контролировать растрескивание бетона из-за усадочных трещин от затвердевания или от перепады температуры.

Обычно можно увидеть # 4 на 12 "по центру, # 3 на 12" по центру или даже №3 на 18 дюймов по центру, как термостойкая сталь. А Начальник строительства должен иметь возможность ознакомиться с чертежами усиленного бетонных элементов и понимать, какая арматура является конструктивной и это термостойкая сталь.

Часто полевые решения принимаются в отношении прохождения труб и каналов через конструктивные элементы, мешающие оговоренному количеству арматуры. Хотя в идеале эти решения должны приниматься Инженер-конструктор, руководитель строительства должны разбираться в структура, чтобы знать, когда спрашивать. Простая заповедь: «Когда сомневаешься, всегда спрашивайте инженера-строителя », - легко сказать, но не особо практично, когда руководитель строительства принимает сотни решений в день.В Мудрый руководитель строительства понимает, почему и как использовать арматуру.

Для того, чтобы арматурные стержни находились в нужном месте в железобетонные, стержни часто приходится изготавливать по специальному формы. Обычно специалист по деталировке стали рисует производственный чертеж, на котором схематическая информация из структурного чертежа и показывает фактические длина стержня, изгибы, зазоры и т. д. для фактического изготовления и установки бары.Эти чертежи магазина должны быть внимательно изучены Строительный супервайзер для проверки соответствия, конфликтов и ошибок.

Как только начнется просмотр рабочих чертежей арматурной стали, возникнут вопросы с заделкой и соединением стержней. Железобетон конструкции обычно отливаются отдельными сегментами, но все конструкция должна действовать как единое целое. Строительные швы создают место для остановки заливки бетона, но часто это важно для напряжения в стальной арматуре, переносимые через конструкцию совместный.В этом случае арматурные стержни проходят через строительный шов и приправить решеткой с другой стороны. Слишком долгое использование стыковка неэкономична, потому что сталь стоит намного дороже бетона. Минимальное количество стыков стержней должно быть описано на конструктивных чертежах и фактические соединения показаны на рабочих чертежах арматурной стали.

В недавнем прошлом на конструктивных чертежах было принято указывать Перехлест прутка диаметром 40 для всех стыков.Опыт показал, что просто решение быть в некоторых случаях излишне консервативным и приводить к сбою другие случаи. Следовательно, значительно более сложный набор правил были адаптированы для сращивания стержней. Это важно для строительства Руководитель хотя бы понимать терминологию Американского института бетона (ACI) правила сращивания арматуры.


Еще один полезный факт для арматуры касается маркировки, которая должна быть на каждый бар.Начальник строительства должен понимать маркировку, чтобы иметь возможность взять кусок арматуры и узнать стан, на котором он производится, размер стержня и вид и марка стали. На рисунке ниже показано, где расположены эти маркировки. найден на арматуре.



Почему количество воды так важно для бетона?


В бетонных работах важно понимать, что вода цементная. соотношение.Минимальное количество воды, примерно 25% от веса цемент, должен быть добавлен для химического гидратации бетонной смеси. В тем не менее, фактический процесс смешивания требует от 35% до 40% воды для проработать процесс смешивания, добраться до фактического цемента и вызвать эффективное увлажнение.

На практике, однако, добавляется гораздо больше воды, чтобы увеличить удобоукладываемость бетона. Так почему это важно, если много вода в бетонной смеси? Любая вода выше теоретического идеала 25% не используется в процессе химической гидратации.Следовательно Избыток воды остается в бетоне, пока бетон застывает. Над Со временем эта избыточная вода испаряется из бетона, и остаются пустоты. Эти пустоты ослабляют бетон, снижая прочность и увеличивая растрескивание.

Водоцементное соотношение имеет значение для инженера, но почему Забота инспектора строительства? Каждый, кто укладывал бетон, знает, сколько легче укладывать текучий, более жидкий бетон, чем более сухой бетон.Есть тенденция добавлять воду в смесь, когда она готова к быть размещенными, чтобы бетон лучше текал. Фактически, если бетон не течет должным образом, он может неправильно окружать арматурный стержень (вызывая плохое сцепление с арматурой), или он может не течь должным образом по формам (вызывая пустоты и участки, требующие ремонта). Вставить фото.

Итак, на стройплощадке часто бывает конфликт:

  1. Добавьте воды в бетонную смесь, чтобы она лучше текла, но ослабла качество бетона (прочность и трещиностойкость)
    или
  2. Не добавляйте воду в бетонную смесь, чтобы водоцементное соотношение, но приложите больше усилий для укладки бетона и, возможно, имеют значительные пустоты.

Простой ответ: никогда не добавляйте воду на стройплощадке в бетон, но это ответ игнорирует реальность дилеммы размещения. Часто это сложное решение, с инженерами-конструкторами, строителями, Спецификации, Бетонный Бригадир и другие, имеющие ввод. Это важно, чтобы прораб по крайней мере знал об этой проблеме для каждого укладка бетона и понять, каким будет решение о добавлении воды обработано.


Что мне нужно знать об испытаниях бетона?


Тест на оседание бетона был разработан, чтобы помочь последовательно измерить удобоукладываемость бетона. «Удобоукладываемость» бетона является важным коэффициент для укладывающих бетон. Правильно обработанная бетонная смесь течет и правильно заполняет форму, оставляя минимальные пустоты на форме лицевой стороной и полностью окружает арматурный стержень, чтобы создать связь.

Тест на падение должен быть знаком большинству рабочих на строительстве. сайт. Влажный бетон укладывают в стальной конус и кладут на неабсорбирующая поверхность, более широкая часть конуса направлена ​​вниз. Затем стальная коническая форма снимается, позволяя влажному бетону немного опускаться, в зависимости от дизайна микса. Сухая смесь может только осесть От 1 до 2 дюймов. Обычно указанный спад составляет около 4 дюймов. Опускание от 6 до 7 дюймов может достигается за счет использования высокоэффективных восстановителей воды (суперпластификаторы).Специальные смеси для перекачивания бетона имеют тенденцию высокие просадки.

Еще одним важным испытанием для бетона является цилиндр. испытание на сжатие. Прочность бетона обычно называют его 28-дневным прочность на сжатие. Почему 28 дней? Что такое волшебство в 28 днях? Ничего. 28-дневный период для испытание бетона на сжатие - произвольное время выбрано, чтобы обеспечить последовательность тестирования p

.

Смотрите также

Новости

Скидки 30% на ремонт квартиры под ключ за 120 дней

Компания МастерХаус предлагает качественные услуги по отделке, которые выполнены в соответствии с вашими пожеланиями. Даже самые невероятные фантазии можно воплотить жизнь, стоит только захотеть.

29-01-2019 Хиты:0 Новости

Подробнее

Есть вопросы? Или хотите сделать заказ?

Оставьте свои данные и мы с вами свяжемся в ближайшее время.

Индекс цитирования