Твердение бетона после заливки неизбежный процесс. Качество залитого бетонного изделия напрямую зависит от мероприятий проведенных в момент твердения бетона.
После укладки и начала схватывания бетон выстаиваться в условиях, которые обеспечивают набор нужной прочности и качества.
Твердение бетона – это сложный физико-химический процесс взаимодействия воды и цемента, результатом которого станет возникновение новых соединений. Проникновение воды в частицы цемента происходит постепенно, что и является причиной долгого набора прочности.
Большое значение при наборе прочности имеет влажная среда. Бетон, который твердеет во влажных условиях значительно прочнее твердеющего в сухом пространстве. При сухой среде вода быстро испаряется из бетона и его твердение замедляется или совсем останавливается. В связи с этим, преждевременное высыхание бетона, до достижения нужной прочности допускать нельзя.
Усадка бетона
В период выдерживания вода в середине бетона перемещается и выпаривается в наружную среду, в связи с этим происходит уменьшение объема, то есть усадка. Этот процесс происходит не равномерно, и появляются небольшие усадочные трещины. Трещинообразование также происходит и от неравномерного разогрева бетона вследствие выделения теплоты при процессе гидратации цемента. В свою очередь трещины значительно влияют на качество, долговечность и прочность конструкций.
На интенсивность твердения бетона так же влияет и его температура. При температуре ниже нормальной (20 + 2 градуса) процесс замедляется, а при отрицательной температуре практически останавливается. При повышении температуры, в условиях достаточной влажности твердение ускоряется.
Условия твердения бетона и уход за ним
Твердение бетона представляет собой сложное физико-химическое явление, при котором цемент, взаимодействуя с водой, образует новые соединения.
Вода проникает вглубь частиц цемента постепенно, в результате все новые его порции вступают в химическую реакцию. Поэтому бетон твердеет постепенно. Даже через несколько месяцев твердения внутренняя часть зерен цемента еще не успевает вступить в реакцию с водой.
При благоприятных условиях твердения прочность бетона непрерывно повышается. Для нормального твердения бетона необходима положительная температура 20 (±2)°С с относительной влажностью окружающего воздуха не менее 90%, создаваемой в специальной камере или при засыпке бетона постоянно увлажняемым песком либо опилками.
При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7-14 дней после изготовления набирает 60—70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.
Если бетон твердеет все время в воде, то его прочность будет выше, чем при твердении на воздухе. При твердении бетона в сухой среде вода из него через несколько месяцев испарится и тогда твердение практически прекратится. Объясняется это тем, что внутренняя часть многих зерен цемента не успевает вступить в реакцию с водой. Поэтому для достижения бетоном необходимой прочности нельзя допускать его преждевременного высыхания. В теплую сухую и ветреную погоду углы, ребра и открытые поверхности бетона высыхают быстрее, чем внутренние его части. Необходимо предохранить эти элементы от высыхания и дать им возможность достигнуть заданной прочности.
При твердении бетона всегда изменяется его объем. Твердея, бетон дает усадку, которая в поверхностных зонах происходит быстрее, чем внутри, поэтому при недостаточной влажности бетона в период твердения на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины. Кроме того, трещинообразование возможно в результате неравномерного разогрева массивного бетона вследствие тепловыделения при схватывании и твердении цемента. Трещины снижают качество, прочность и долговечность бетона.
Рост прочности бетона в значительной степени зависит от температуры, при которой происходит твердение. Твердение бетона при температуре ниже нормальной замедляется, а при температуре ниже 0°С практически прекращается; наоборот, при повышенной температуре и достаточной влажности процесс твердения ускоряется.
Продолжительность твердения имеет большое практическое значение при бетонных работах. Ускорение твердения необходимо, когда требуется быстрое нагружение конструкции эксплуатационной нагрузкой или раннее распалубливание, а главным образом при работах зимой и при изготовлении бетонных и железобетонных изделий.
Для ускорения твердения бетона применяют добавки-ускорители (хлористый кальций, хлористый натрий, нитрат кальция, поташ, сернокислый глинозем, хлорное железо, строительный гипс), вводимые при приготовлении бетонной смеси. Процентное содержание добавок устанавливается экспериментальным путем или принимается в соответствии с указаниями специальных инструкций.
Добавка хлористых солей (хлористого кальция, хлористого натрия или хлорного железа) допускается к бетону неармированных конструкций не более 3% от веса цемента, к бетону армированных конструкций — не более 2%. Также по этой теме можно дополнительно почитать в разделе Бетон с противоморозными добавками.
Добавки-ускорители не допускается вводить в бетонные смеси, предназначенные для изготовления:
- предварительно напряженных железобетонных изделий и конструкций с проволочной арматурой диаметром 5 мм и менее;
- железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации при относительной влажности воздуха более 60%, а также утеплителя для кровельных покрытий в случае применения хлористых солей;
- конструкций, на поверхности которых не может быть допущено образование высолов, если при экспериментальной проверке установлено их появление;
- изделий автоклавного твердения;
- бетонных и железобетонных конструкций, которые возводятся в зонах блуждающих токов.
Добавки-ускорители запрещается вводить в бетонные смеси, приготовляемые с использованием глиноземистых цементов.
В производстве сборного железобетона, а в холодное время года и для монолитного бетона широко применяют для ускорения твердения прогревание бетона паром или электрическим током.
Иногда при аварийных восстановительных работах применяют дорогостоящий глиноземистый цемент, который через сутки твердения дает 80—90% 28-дневной прочности.
Ускоряют процесс твердения особо быстротвердеющие портландцемента (ОБТЦ) и быстротвердеющие портландцемента (БТЦ), а также жесткие бетонные смеси.
Чтобы свежеуложенный бетон получил требуемую прочность в назначенный срок, за ним необходим правильный уход: поддёржание его во влажном состоянии, предохранение от сотрясений, повреждений, ударов, а также от резких изменений температуры.
Отсутствие ухода может привести к получению низкокачественного, дефектного и непригодного бетона, а иногда к разрушению конструкции несмотря на хорошее качество примененных материалов, правильно подобранный состав бетона и тщательное бетонирование. Особенно важен уход за бетоном в течение первых дней после укладки. Недостатки ухода в первые дни могут настолько ухудшить качество бетона, что практически их нельзя будет исправить даже тщательным уходом в последующие дни.
Благоприятные температурно-влажностные условия для твердения бетона обеспечивают путем предохранения его от вредного воздействия ветра и прямых солнечных лучей и систематической поливкой. Для этого открытые поверхности свежеуложенного бетона укрывают влагоемким покрытием (мешковиной, слоем песка, опилок и др.). В зависимости от климатических условий частота поливки влагоемкого покрытия должна быть такой, чтобы поверхность бетона в период ухода все время была во влажном состоянии. В сухую погоду открытые поверхности поддерживают во влажном состоянии до достижения бетоном 70% проектной прочности.
Поливают бетон из брандспойтов с наконечниками, разбрызгивающими струю.
В жаркую погоду поливают также деревянную опалубку. При снятии опалубки до истечения срока поливки (например, опалубки колонн, стен, боковых щитов балок) поливают и распалубленные вертикальные поверхности бетонных конструкций. Наиболее эффективно вертикальные и крутонаклонные поверхности поливать непрерывным током воды через систему трубок с мелкими отверстиями. В жарком сухом климате этот способ полива применяют обязательно.
Свежеуложенный бетон, находящийся в соприкосновении с текучими грунтовыми водами (особенно агрессивными), должен быть защищен от их воздействия путем временного отвода воды, устройства изоляции и другими средствами в течение 3 суток, если он изготовлен на глиноземистом цементе, и 14 суток при изготовлении на прочих цементах.
Укрытие и поливка бетона требуют значительной затраты труда, поэтому поверхности, не предназначенные в дальнейшем для монолитного контакта с бетоном и раствором (например, площадки, дороги, аэродромные покрытия, полы, перекрытия), а также торкретные слои допускается вместо укрытия и поливки покрывать специальными покрасочными составами и защитными пленками (лаком «этиноль», дегтевыми и битумными эмульсиями, разжиженным битумом, полимерными пленками).
Ограждающие конструкции из легких бетонов на пористых заполнителях, к влажности которых предъявляются особые требования водой не поливают, а покрывают покрасочным составом и пленками предохраняющими бетон от увлажнения.
Движение людей по забетонированным конструкциям, а также установка на них лесов и опалубки допускается только тогда, когда бетон достигнет прочности 15 кг/см2. Движение автотранспорта и бетоноукладочных машин по забетонированной конструкции допускается только по достижении бетоном прочности, предусмотренной проектом производства работ.
Состав мероприятий по уходу за бетоном, порядок и сроки их проведения устанавливаются строительной лабораторией и утверждаются техническим руководством строительства.
Способы регулирования температурного режима в бетоне массивных конструкций с начала укладки бетонной смеси до момента замоноличивания межблочных швов и режимы охлаждения бетона устанавливаются в проекте сооружения или в проекте производства работ.
Мероприятия по уходу за бетоном заносятся в «Журнал бетонных работ».
- Бетоноведение
- Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
- Общие вопросы производства сборного железобетона
- Приготовление бетонных смесей
- Производство растворных смесей
- Транспортирование бетонной смеси
- Заготовка арматуры
- Опалубка
- Подготовка форм, формование бетона и твердение изделий Подготовка форм
- Формование изделий
- Ускорение твердения бетона
- Уход за бетоном Распалубливание конструкций
- Исправление дефектов бетонирования
- Техника безопасности
- Отделка лицевых поверхностей бетона
- Распалубка, складирование и хранение готовой продукции
- Контроль качества
- Армирование и формование предварительно напряженных изделий
- Особенности производства различных видов бетонных и железобетонных изделий
- Бетонирование различных конструкций
- Бетонные работы в зимних условиях
- Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
- Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
- Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
- Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке
Факторы отрицательно влияющие на твердение бетона
К ухудшению качества конструкции так же приводят удары и вибрация в начальном периоде его твердения – они нарушают вновь созданную структуру.
Для того чтобы бетон набрал нужное качество и прочность, за ним нужен надлежащий уход. Нужно поддерживать температурный режим твердения, предотвращать возникновение температурно-усадочных деформаций и трещин, оберегать твердеющую конструкцию от механических воздействий.
Не соблюдение условий твердения бетона может привести к получению конструкции низкого качества, а иногда и к ее разрушению. Это может случиться и при условии укладки качественного бетона и правильно выполнении всех бетонных, арматурных и опалубочных работ. Особенно важно ухаживать за твердеющим бетоном во время первых дней после укладки.
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.
Рекомендации по уходу за свежезалитым бетоном
Для предотвращения появления трещин проводят укрывание бетона и полив не позже чем через 10-12 часов, а во время ветреной погоды или жары через 2-3 часа после укладки (эти нормы не касаются ухода за бетоном в при жарком сухом климате и зимой). В летнее время, в условиях умеренной климатической зоны, при сухой теплой погоде, бетон на основе обычного портландцемента поливают на протяжении 7 дней, на глиноземном – 3 дня, а на шлакопортландцементе в течение 14 суток. Если температура воздуха более 15 градусов в первые три дня в дневное время бетон поливают каждые три часа, а в ночное время один раз. Далее, полив проводят не меньше трех раз в сутки. Если поверхность бетонной конструкции предварительно накрыть материалом, который удерживает влагу, например брезентом или матами, перерывы между поливом могут быть увеличены в 1,5 раза. Бетон, поверхность которого укрыта защитной полиэтиленовой пленкой не поливают, так же полив не проводится при температуре воздуха от +5 до 0 градусов.
Полимеризация бетона – сложная двухэтапная операция
Затвердевание бетонной смеси происходит в результате химического процесса, называемого гидратацией. Под такой реакцией понимают преобразование начальных элементов строительной композиции (цемента, щебня, песка, воды, других добавок) в гидросиликат кальция.
После полного завершения процесса получается монолитный состав с высокими прочностными показателями. Время застывания бетона зависит от:
- марки используемого цемента;
- состава смеси;
- атмосферной влажности;
- соблюдения технологии работы с бетоном;
- температуры воздуха (в помещении, где используется описываемая смесь, и на улице);
- толщины и плотности укладки бетонного слоя;
- ухода за конструкцией во время ее застывания.
Полная полимеризация бетонной смеси проходит в две стадии – схватывания и набора проектной прочности. Эти этапы имеют собственные особенности, которые следует учитывать при выполнении строительных работ.
Чем накрыть бетон
Самым распространенным методом укрывания бетона считается использование материалов, которые удерживают влагу, маты, рогожа, песок. Но в большинстве случаев перекладывание этих материалов и поддержание их во влажном состоянии процесс трудоемкий и не годится при выполнении больших объемов бетонирования. Более эффективным считается использование водонепроницаемых пленок, например полиэтиленовых, а также в соответствии с эксплуатационными требованиями пленкообразующих материалов, желательно светлых тонов. Для устройства такой защиты применяются стандартные пленкообразующие материалы (ПМ), а так же лак этиноль, битумные эмульсии. Пленки темного цвета, после их формирования лучше осветлять, это можно делать водным растворам мела. Летом бетон укрывают от солнечных лучей, а зимой от воздействия мороза.
Для предотвращения вредных нагрузок на бетон движение по нему людей, установка риштовки или опалубки допускается только после достижения прочности не менее 1,5 МПа.
От чего зависит время застывания раствора?
На прочность бетона большое влияние оказывает марка цемента, из которого он изготавливается. Наиболее надежные смеси делаются из материала М500. А самые непрочные производятся из цемента М100.
| Марка | Прочность, кгс/ кв. см |
| М500 | 524 |
| М450 | 458 |
| М400 | 393 |
| М300 | 327–360 |
| М250 | 262 |
| М200 | 196 |
| М150 | 131–164 |
| М100 | 98 |
Наличие разных компонентов в бетоне изменяет время его затвердевания. Чем больше в смеси гравия либо песка, тем быстрее вода выходит из нее. При повышенном содержании шлака и керамзита, жидкость медленнее испаряется из раствора. В таблице приведены рекомендованные соотношения основных составляющих бетонных смесей.
| Марка | Расход на 1 кубометр | Водоцементное соотношение | |||
| Вода, л | Цемент, кг | Щебень, кг | Песчано-гравийная смесь, кг | ||
| М400 | 205 | 492 | 1000 | 661 | 0,41 |
| М300 | 205 | 384 | 1055 | 698 | 0,55 |
| М200 | 185 | 287 | 1135 | 751 | 0,64 |
| М100 | 185 | 206 | 1177 | 780 | 0,89 |
Прочность бетона снижается, если не выдерживается требуемая плотность его укладки. Важно! Жидкость выходит из смеси тем медленнее, чем большую плотность имеет раствор. При промышленном строительстве бетон обрабатывают специальным вибрационным оборудованием. В быту его заменяют операции штыкования лопатой и уплотнения ручной трамбовкой.
Для удержания влаги в бетонной смеси, помещенной в опалубочную конструкцию, рекомендуется накрывать последнюю гидроизолятором. В качестве такового используется битумная мастика либо обычная полиэтиленовая пленка. Эти материалы усиливают гидратацию, так как препятствуют быстрому обезвоживанию бетона.
Аналогичного эффекта добиваются и посредством периодического смачивания застывающего раствора водой. Жидкость наносится методом распыления или обрызгивания. Обратите внимание! Указанные мероприятия не ускоряют процесс застывания бетона.
График по суткам
График получения заводской прочности бетона по суткам указывает временной интервал, за который смесь приобретает заводские свойства. В благоприятной среде состав успевает «созреть» за 28 суток, при этом наибольшая эффективность твердения замечается в течение первых 5 дней. Через неделю с момента заливки прочностной показатель достигает 70%. При этом приступать к дальнейшим работам разрешается только после получения 100% значения, т.е. через 28 суток.
Однако при изменении окружающих условий показания графика могут меняться. Чтобы точно определить, за сколько времени бетон полностью затвердеет, следует выполнить контрольные испытания образцов.
В теплую пору процесс оптимизируется с помощью 2 методов:
- Выдержка бетона в опалубке.
- Созревание смеси после демонтажа опалубочной конструкции.
Если работа выполняется в холодный период, конструкцию нужно дополнительно обогревать и защищать гидроизолирующими материалами. В противном случае процесс полимеризации будет замедлен.
| Марка бетона М200-М300 (раствор создавался на базе портландцемента М400-М500) | Среднесуточная температура, при которой твердеет бетон, °C | Интервал твердения | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 14 | |||||
| Прочность бетона на сжатие (% от заводского значения) | ||||||||||
| -3 | 3 | 6 | 8 | 12 | 15 | 20 | ||||
| 0 | 5 | 12 | 18 | 28 | 35 | 50 | ||||
| +5 | 9 | 19 | 27 | 38 | 48 | 62 | ||||
| +10 | 12 | 25 | 37 | 50 | 58 | 72 | ||||
| +20 | 23 | 40 | 50 | 65 | 75 | 90 | ||||
Для ускорения процесса и сокращения времени выдержки следует воспользоваться пескобетонами с минимальным соотношением воды к цементу. Если пропорции воды и цемента равны ¼, сроки из графика будут сокращены в 2 раза. Чтобы получить положительный результат, состав можно разбавить пластификаторами.
Функции журналов в строительстве
Журналы – это разновидность исполнительной документации, с помощью которых отслеживается текущее состояние дел на стройплощадке, замечания контролирующих органов, четко прописываются обязанности ИТР, фиксируются отклонения от графика и тому подобное. Виды журналов различаются в зависимости от объектов и выполняемых работ.
Важность ведения подобной документации сложно переоценить. Качество материала после застывания невозможно проверить иным способом кроме ознакомления с соответствующей документацией, не разрушая конструкцию. Бетонные работы – ответственный этап строительства. Если в процессе заливки бетона имели место нарушения строительных норм и правил, это может привести к негативным последствиям.
Процесс застывания
После того как цемент и воду перемешали для получения раствора, между ними начинается сложное взаимодействие, в результате которого образуется совершенно новое соединение со свойственными ему характеристиками. Вода постепенно проникает в цементные зерна, минералы которых вступают с ней в химическую реакцию. Во время протекания этой реакции минералы превращаются в гидросиликаты калия. Этот процесс и называется затвердеванием бетона.
Степень затвердевания бетона можно проверить с помощью специализированных средств диагностики.
Затвердевание не завершается за один день. Для того чтобы бетон обрел необходимую ему прочность и перестал быть пластичным, требуется определенный срок. Его и называют временем твердения. Застывание может длиться годами, что может значительно растянуть процесс возведения сооружений на очень долгое время. Строители не могут ждать так много, и они рассчитали контрольный срок схватывания, по истечении которого основание может выдержать расчетную нагрузку.
