Схватывание и твердение бетона

Бетонная смесь – пластичный материал, в котором после его укладки в опалубку происходят сложные физические и химические процессы. В результате образуется бетон – прочный и долговечный искусственный камень. В бетоне любого состава набор марочной прочности протекает в две стадии – схватывание и твердение. Длительность каждого этапа определяется множеством факторов, основные из них: состав смеси и температурно-влажностный режим. В стандартном варианте набор марочной прочности бетона длится 28 суток. Многие внутренние процессы продолжаются и по истечении 28 суток, но их влияние на прочностные и другие характеристики искусственного камня, в основном, незначительно.

Бетонная смесь

Время схватывания бетона – стандартное и измененное

Начальное схватывание бетонной смеси в стандартном варианте (при температуре +20 °C и влажности 95%) осуществляется в течение двух первых часов после затворения сухих компонентов смеси водой. Один из химических компонентов бетона – трехкальциевый алюминат 3CaO*Al2O3. Он интенсивно реагирует с водой и влияет на формирование первичных связей в искусственном камне. После окончания схватывания это соединение на прочность материала не влияет.

Использование специальных полимерных добавок обеспечивает очень быстрое схватывание бетона – процесс длится несколько десятков минут. Но такой метод обычно используют только при серийном производстве ЖБИ.

Сроки застывания бетонов различных классов прочности

Класс бетона по прочности на сжатие Примерная длительность схватывания, час
В 15 (М 200) 2-2,5
В 22,5 (М 300) 1,5-2
В 30 (М 400) 1-2

На начало схватывания и длительность процесса влияет температура воздуха. Если при +20 °C схватывание в общем случае начинается через 2 часа после затворения цемента водой и длится час-два, то при температуре 0 °C схватывание начинается через 5-6 часов после приготовления пластичного продукта и длится 9-10 часов. Слишком длительное схватывание негативно влияет на конечные прочностные характеристики. Высокие температуры окружающей среды провоцируют ускоренное схватывание смеси из-за быстрого испарения воды, что также негативно сказывается на прочности искусственного камня.

Время схватывания бетона

В каких случаях может понадобиться отсрочка начала схватывания:

  • проведение бетонирования в жаркую погоду;
  • перевозке приготовленной в заводских условиях пластичной смеси на дальние дистанции;
  • длительное нахождение в пути из-за автомобильных пробок;
  • изготовление высокомарочных смесей, с высокой концентрацией портландцемента;
  • заливка смеси этапами, в этом случае необходимо, чтобы приготовленная, но неизрасходованная смесь сохраняла рабочие характеристики.

Замедлить схватывание смеси и, одновременно, сохранить ее рабочие характеристики позволяют заменители схватывания «Линамикс», «Полипласт Ретард», «Сика Ретардер». Предотвратить схватывание можно постоянным перемешиванием смеси, поэтому на удаленные строительные площадки пластичный материал доставляют бетоносмесителем с постоянно вращающейся емкостью. Но время сохранности рабочих характеристик смеси, даже при перемешивании, ограничено, особенно в жаркую погоду.

Сроки застывания бетонов различных классов прочности

Ускорители схватывания используют при зимнем бетонировании и изготовлении железобетонных изделий. При этом в лабораторных условиях должно быть установлено допустимое количество добавок. Функции ускорителей схватывания и последующего твердения бетона выполняют:

  • сульфат натрия – не более 2% от общей массы бетона;
  • соль азотной кислоты – не более 4%;
  • хлорид кальция – до 3%.

При прогреве изделий из бетона, осуществляемом в автоклаве под высоким давлением, сроки схватывания и последующего набора прочности существенно сокращаются. Для гарантированного эффективного схватывания бетона при зимнем бетонировании, наряду с добавками ускорителей, применяют предварительный нагрев смеси до +80°C, а затем прогрев электрическим током и паром, укрытие теплоизоляционными материалами.

Твердение бетона – скорость процесса в зависимости от условий

После схватывания бетонной смеси начинается этап ее твердения, происходящего за счет удаления свободной воды из смеси. Часть жидкости испаряется, а часть связывается в стойкие химические соединения. Нормальные условия твердения бетона, обеспечивающие баланс между испаряющейся и связываемой водой: температура воздуха – +18…+25 °C, влажность на поверхности бетонной конструкции – не менее 90%. Требуемые условия влажности достигают с помощью увлажнения бетонной поверхности и ее укрытия гидроизоляционными материалами – полиэтиленовой пленкой или рубероидом.

Повышенная температура окружающей среды ускоряет испарение жидкости, что мешает полноценной гидратации, а это снижает прочность на сжатие и формирует неравномерность прочностных характеристик в наружных и внутренних слоях бетонной конструкции.

Твердение бетона

Если в процессе твердения бетон подвергся замораживанию, возможны два варианта влияния минусовых температур на прочность искусственного камня. После замораживания и последующего размораживания бетон, не достигший критической прочности, теряет прочностные характеристики на 50% более. Материал, достигший критической прочности, после размораживания продолжает набор прочностных характеристик до нормативной величины. Критическая прочность выражается в процентах от марочной прочности бетона и зависит от его класса:

  • В 7,5, В 10 – 50%;
  • В 15-В 27,5 – 40%;
  • В 30-В 40 – 30%.

Если речь идет о массивных тяжелонагруженных бетонных конструкциях, то критическая прочность, независимо от класса бетона, принимается равной 70%.

Есть еще одно понятие прочности – распалубочная, то есть достаточная для снятия опалубки. Обычно она составляет 70% от марочной величины, но может иметь другое значение, указанное в проектной документации. Преждевременное снятие опалубки негативно влияет на прочность искусственного камня, а передерживание – увеличивает сроки строительства и его стоимость.

Способы ухода за свежеуложенным бетоном с целью обеспечения нормальных условий схватывания и твердения

Соблюдение правил ухода за бетоном обеспечивает нормальные условия схватывания смеси и набор марочной прочности с оптимальной скоростью. Мероприятия по уходу за бетонной конструкцией после заливки и уплотнения бетонной смеси:

  • Защита от слишком интенсивного испарения влаги с поверхности бетонного элемента, которое приводит к разности давлений в толще бетона и на его наружной части, а, следовательно, трещинообразованию. Для этого блок закрывают полиэтиленовой пленкой, рубероидом, брезентом. Могут использоваться опилки и песок при условии их регулярного смачивания.
  • Обеспечение равномерного температурного режима по всему объему бетона при его твердении. Особенно это важно при заливке массивных конструкций. Комплекс технологических мероприятий по выравниванию температуры на поверхности и в толще конструкции указывается в проектной документации. Он может включать искусственное охлаждение с помощью поверхностного полива блока холодной водой или посредством системы труб-змеевиков.
  • Защита от низких температур при твердении бетона до набора критической прочности. Эти мероприятия необходимы при зимнем бетонировании. Для обеспечения нормальных условий гидратации цемента используют: введение противоморозных добавок, утепление конструкции теплоизоляционными материалами, прогрев стальными проводами, электродами, инфракрасными лучами, устройство тепляков с прогреваемым воздухом. Часто сочетают несколько технологических приемов.
Правила ухода за бетоном

Вопросы-ответы

За какое время бетон застывает в опалубке?

Примерное время, за которое бетон, залитый в опалубку, достигает определенного значения прочности можно определить по графикам и таблицам, представленным в нормативных документах.

Таблица зависимости времени набора прочности бетонами классов В 15-В 22,5, приготовленных с использованием цемента марок М400 и М500, от температуры окружающей среды

Срок твердения, сутки Среднесуточная температура окружающей среды, °C
0 +5 +10 +20 +30
Прочность на сжатие в % от нормативной марочной прочности
1 5 9 12 23 35
2 12 19 25 40 55
3 18 27 37 50 65
5 28 38 50 65 80
7 35 48 58 75 90
14 50 62 72 90 100
28 65 77 85 100 -

Точную картину набора прочности бетонной конструкцией можно получить с помощью образцов, схватывание и твердение которых осуществляется в тех же условиях, что и основной элемент.

Нужно ли поливать бетонную конструкцию водой?

Орошение бетонной конструкции водой необходимо при высоких температурах воздуха, особенно если они сочетаются с сильными ветрами. В таких условиях влажностную обработку рекомендуется начать через 2-3 часа после завершения бетонных работ, используя при этом распылитель. Струя с сильным напором может деформировать неотвердевшую поверхность. При орошении необходимо особое внимание уделять обработке узлов и граней, то есть местам, в которых происходит наиболее интенсивное испарение воды. После орошения бетонную поверхность укрывают слоем увлажненных опилок или рогожи, рубероидом.

Производим и предлагаем продукцию:

Читайте также:

Все статьи