Skip to content

Температура для бетона: Бетон — до какой температуры можно заливать

Содержание

Бетонирование в холодную погоду — Бетон на практике — Вопросы и ответы

Внимание!
Вы находитесь на странице эксклюзивного перевода американского руководства по бетонированию «Бетон на практике».
Опыт нашей компании и практика применения российских стандартов изложены на других страницах раздела «Вопросы и ответы»: «Противоморозные добавки» и «Уход за бетоном».

Резюме. Правила бетонирования в холодную погоду (в зимнее время)

  1. Используйте воздухововлеченный бетон, когда предполагается контакт с влагой, замерзанием и оттаиванием.
  2. Заливаемые поверхности должны быть без снега и льда и выше температуры замерзания перед заливкой.
  3. Заливайте бетон рекомендуемой температуры и поддерживайте эту температуру в дальнейшем.
  4. Заливайте бетон с минимальной допустимой подвижностью.
  5. Защитите бетон от замерзания и высушивания при схватывании.
  6. Исключите замерзание и оттаивание бетона до набора им минимальной прочности.
  7. Ограничьте резкие изменения температур после прекращения мер по защите бетона.

ЧТО такое холодная погода?

О холодной погоде говорят, когда средняя температура опускается ниже 4 °C. Эти условия требуют специальных мер предосторожности при заливке, выравнивании, выдерживании бетона и защите его от эффектов холода. Поскольку в зимние месяцы погодные условия могут изменяться резко и быстро, требуются наработанные практики и надлежащее планирование.

ЗАЧЕМ рассматривать холодную погоду?

Успешное бетонирование в холодную погоду требует понимания различных факторов, влияющих на конечные свойства бетона.

В пластичном состоянии бетон замерзнет, если температура опустится ниже -4 °C. Если бетон замерзнет, его прочность может упасть более чем на 50%, замерзание разрушительно повлияет и на его долговечность. Бетон должен защищаться от замерзания до набора минимальной прочности в 3,5 МПа, которая для большинства бетонов достигается в течение 2 дней твердения при температуре 10 °C.

Низкая температура бетона имеет критический эффект на скорость гидратации цемента, что выливается в более медленные застывание и скорость набора прочности. Можно использовать правило, что падение температуры на 10 °C снизит скорость твердения примерно в 2 раза. Более медленные скорости твердения и набора прочности должны учитываться при планировании времени начала строительных работ, например, снятия опалубки.

Если бетон может контактировать с (дождевой — прим. перев.) водой и подвергается циклам замораживания и оттаивания (в том числе только на период строительства), должно использоваться воздухововлечение. Свежезалитый бетон насыщен водой и должен быть защищен от циклов размораживания и оттаивания до того, как наберет прочность на сжатие в 24 МПа (но остается не понятным, что делать бетону низких марок, который не наберет такой прочности никогда — прим. перев.).

Гидратация цемента — это химическая реакция, в процессе которой выделяется тепло. Свежезалитый бетон должен быть подобающим образом накрыт, чтобы это тепло осталось в бетоне и обеспечило надлежащие температуры выдерживания. Большие разницы в температуре на поверхности и внутри бетона должны избегаться, так как если они превысят 20 °C, могут быть температурные разломы. Теплоизоляция или защитные меры должны постепенно снижаться, чтобы избежать температурных разломов.

КАК бетонировать в холодную погоду?

Рекомендованные температуры бетонной смеси приведены в таблице ниже. Производитель может контролировать температуру подогревом воды и/или заполнителей и предъявлять требования стандарта ASTM C 94.

Минимальный размер секции, мм 
Температура заливаемого бетона, °C
менее 300
13 °C
от 300 до 900
10 °C
от 900 до 1800
7 °C


Температура бетона в холодную погоду не должна превышать эти вышеперечисленные более чем на 10 °C. При большей температуре у бетона больше потребность в воде, большая скорость потери растекаемости, и большая склонность к разломам. Заливка в холодную погоду дает шанс получить лучшее качество, поскольку меньшие исходные температуры в итоге дают большую прочность.

Более медленное время схватывания и набор прочности в холодную температуру обычно откладывает время проведентия операций по выравниванию и снятию опалубки. Химические добавки и другие модификаторы для бетона могут ускорить время твердения и набора прочности. Добавки типа С, согласно ASTM C 494 (ускорители твердения) и типа Е (водозамещающие ускорители) повсеместно используются в зимнее время. Распространенным и эффективным ускорителем является хлорид кальция, но его доза не должна превышать 2% от массы цемента. Для преднапреженного железобетона, или когда важным является коррозия арматуры или другого металла в контакте с бетоном, должны использоваться некоррозионные добавки без содержания хлоридов (остается непонятным, когда по мнению составителей рекомендации и при каких случаях коррозия арматуры не является существенной — прим. перев.). Ускорители твердения не предохраняют бетон от замерзания, и их использование не отменяет требования к температуре бетона и меры по выдерживанию бетона и защите от замерзания.

Увеличение скорости твердения также может быть достигнуто за счёт увеличения дозировки цемента или использования быстротвердеющего цемента типа III (тип Б согласно ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные. Технические условия»). Процент содержания золы уноса или шлака в вяжущем компоненте смеси в холодную погоду может быть уменьшен, но это может быть невозможно, если состав смеси специально разработан для долговечности. Подходящим решением должен быть экономически обоснованный вариант, не меняющий основные свойства бетона.

Бетон должен заливаться с минимально необходимым расплывом конуса, поскольку это снижает объем выделения воды и время схватывания. Добавление от 5 до 10 литров на кубометр увеличивает время схватывания от получаса до 2 часов. Увеличенное время схватывания увеличит продолжительность выделения воды. Не начинайте операции по выравниванию до тех пор, пока вода продолжает выделяться, иначе это грозит получением слабой поверхности.

Следует предпринимать должные меры перед заливкой. Снег и лёд должны быть убраны, температуры поверхностей и арматуры должны быть выше точки замерзания. Это может потребовать теплоизоляции или подогрева подземных помещений и заливаемых поверхностей перед заливкой.

На площадке должны быть материалы и оборудование для защиты бетона, чтобы защитить бетон, как во время, так и после заливки, от раннего замерзания и чтобы удержать тепло от гидратации цемента. Распространенными средствами являются теплоизолированные листы и брезент, а также солома, накрытая пластиковыми листами. В зависимости от внешних условий, могут потребоваться покрывала и теплоизолированная опалубка. На углах и стыках теряется больше всего тепла, и им требуется особенное внимание. Дизельные обогреватели в закрытых помещениях должны быть выведены наружу для предотвращения карбонизации свежезалитых поверхностей, что вызывает пыление бетона, а также из соображений безопасности.

Бетонные поверхности не должны высыхать до затвердевания, потому что это вызывает разломы. Соответственно, бетон должен надлежащим образом выдерживаться. Не рекомендуется использовать водное выдерживание бетона при околонулевых температурах. Используйте мембранообразующие структуры или непроницаемую бумагу с пластиковыми листами для бетонных плит.

Опалубочные материалы, за исключение металлов, поддерживают и равномерно распределяют тепло, таким образом предоставляя надлежащую защиту в умеренно холодную температуру. При сверххолодных температурах должны использоваться изоляционные листы или теплоизолированная опалубка, особенно для тонких секций. Опалубка должна оставаться на месте от 1 до 7 дней после заливки, в зависимости от погодных условий, характеристик схватывания и предполагаемой нагрузки на структуру. Для оценки прочности бетона перед снятием опалубки или применением нагрузки должны использоваться неразрушающие методы или выдержанные на площадке цилиндры. Цилиндры не должны использоваться для приемки по качеству.

Особенное внимание надо уделять тестовым образцам, используемым при приемке бетона. Цилиндры должны храниться в теплоизолированном помещении, который потребует контроль температуры для удостоверения, что бетон выдерживается при температуре от 16 до 27 °C в период от первых 24 до 48 часов (после твердения — прим. перев.). Термометры минимальной и максимальной температуры должны быть помещены в камеру твердения для записи температуры.

Температура бетона: технологические особенности процесса.

Содержание статьи:

В строительстве важно соблюдать правильную температуру бетона. От нее зависит, насколько хорошо раствор сохранит свои свойства, как быстро будет затвердевать и наберет необходимую прочность. Идеальная температура набора прочности бетона составляет 18-20°.

В этой статье разберемся, как делают измерение температуры бетона и как добиться подходящих условий при зимнем бетонировании и при строительных работах жарким летом.

Технологические особенности процесса

Набор прочности бетона в зависимости от температуры может происходить быстро или медленно. По нормативам ГОСТа и СНиПа нормальные условия для правильного твердения бетона составляют 15-25° тепла и 90-95% влажности. Если температура заливки бетона больше 25°, необходимо вводить повышающий коэффициент.

Для измерения температуры набора прочности бетона используют специальные технические термометры. Они бывают разных видов: инфракрасные, биметаллические, беспроводные.

Процесс созревания бетона можно разделить на два этапа:

  • Схватывание – внутренние химические процессы в растворе уже начинаются, но сама смесь все еще сохраняет подвижность. Постоянное помешивание раствора на этом этапе не дает начаться процессу твердения. Срок схватывания напрямую зависит от температуры окружающий среды: при +20° – схватывание начинается через 1,5 – 2 часа и длится около часа, а при 0 – +1° процесс запустится лишь через 6 – 10 часов и будет длиться около 15-18 часов.
  • Твердение бетона начинается сразу после схватывания. Для того чтобы раствор набрал прочность, соответствующую маркировке продукта, необходимо подождать от двух недель до нескольких месяцев. Существует прямая зависимость прочности бетона от температуры окружающей среды – чем холоднее на улице, тем дольше будет нарастать прочность.

Спустя месяц после заливки набор прочности не заканчивается, а продолжается еще несколько лет. 28 дней необходимо лишь для набора заявленных характеристик.

Температура бетона при зимнем бетонировании

Одна из основных сложностей зимнего строительства – соблюсти необходимую температуру заливки бетона.

Если бетон замерз, то процесс твердения остановится, и начнется снова только после оттаивания. Характеристики такого раствора могут существенно снизиться. Это происходит потому что вода, входящая в состав раствора, превращается в лед и разрушает хрупкие связи внутри смеси.

Технология строительства допускает один цикл заморозки – оттаивания. При этом для полноценного оттаивания бетону необходимо прогреться хотя бы до +10° в течение 3 суток. В более теплых условиях срок может быть чуть меньше.

Чтобы не допустить заморозки состава при зимнем бетонировании используют разнообразные способы сохранения температуры бетона. Всех их можно выделить в две большие группы:

  1. Внутренние. Этот способ подразумевает использование специальных противоморзных добавок (ПМД). В состав ПМД входят особые химические соединения, которые не дают раствору замерзнуть раньше, чем закончится схватывание смеси. При использовании такого способа важно понимать, что даже самые качественные добавки не дадут смеси набрать марочную прочность при серьезной минусовой температуре. Они лишь помогают бетону схватиться, набрать около 25-30% прочности, затем смесь замерзает. После разморозки процесс твердения запустится снова.
  2. Внешние. К этому типу относятся прогрев залитого бетона тепловыми пушками, использование полиэтилена для укрывания строительной площадки, электропрогрев раствора с помощью погружных электродов, инфракрасный прогрев и другие способы.

Зависимость прочности бетона от температуры вынуждает использовать разные методы прогрева. Практика опытных строителей показывает, что сочетание внешних и внутренних способов дают наиболее стабильный и предсказуемый эффект.

Бетонирование при жаркой погоде

Не только мороз, но и слишком жаркая погода могут помешать правильному процессу твердения бетона. Твердение – химический процесс, если вода из раствора под воздействием высокой температуры, испаряется раньше, чем будут созданы прочные цементные связи, бетон может покрыться трещинами и даже раскрошиться.

Чтобы избежать этого, нужно придерживаться нескольких принципов:

  • соблюдать режим строительства и все работы по заливке бетона вести утром или вечером, но не в полдень;
  • использовать быстротвердеющие портландцементы, марка которых в 1,5-2 раза больше марки бетона;
  • постоянно увлажнять заливку, например, поливать поверхность водой из шланга со специальной рассеивающей насадкой;
  • регулярно делать измерение температуры бетона, чтобы не пропустить момент, когда потребуются кардинальные меры по охлаждению, например, использование чешуйчатого льда.

Итоги

Набор прочности бетона в зависимости от температуры может быть быстрым и медленным. Если раствор заливают в холодное время года, нужно позаботиться о внешних и внутренних способах обогрева площадки. При летнем бетонировании важно не допустить пересыхания. Для этого используют специальные быстротвердеющие портландцементы и постоянно увлажняют состав водой.


Если Вас интересует наш бетон или бетонная смесь позвоните нам — +7 (495) 505-46-60

Также вы можете ознакомиться с ценами и нашей продукцией


Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование – приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

  • применение внутренней температуры бетона;
  • дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители – до 40°С.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере – использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды – для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.

Использование противоморозных добавок

Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.

температура бетона — Строительство и ремонт

Температура бетонной смеси

Температура бетонной смеси – один из важных технологических показателей качества бетонной смеси. Наибольшее внимание температуре бетонной смеси необходимо уделять в холодное время года при пониженных положительных и отрицательных температурах воздуха, а также в теплое время года при повышенных положительных температурах.

В холодное время года при изготовлении бетонной смеси температура исходных компонентов и готовой бетонной смеси должна обеспечить качественное перемешивание. Необходимо учесть потерю температуры смеси при последующей транспортировке и формовании. Температура смеси после формовки должна быть такой, чтобы в условиях применяющегося режима твердения обеспечить прогрев бетона.

В теплое время года при повышенных положительных температурах необходимо не допустить быстрой потери подвижности бетонной смеси из-за перегрева.

Обратимся к нормативной документации.

В ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные технические условия» не указан рекомендуемый диапазон температур бетонной смеси при производстве. Температура бетонной смеси должна соответствовать значению, указанному в договоре на поставку (п. 5.1.8). Допустимое отклонение температуры бетонной смеси не должно превышать 3 °C (п.5.1.7). Более ранний вариант этого документа, ГОСТ 7473-85 (отменен) по приложению 4 (справочному) устанавливает продолжительность транспортирования бетонной смеси при температуре воздуха 20-30 °С, причем температура бетонной смеси принимается 18-20 °С. Эти же температуры принимаются и по редакции ГОСТ 7473-94 (приложение Е – рекомендуемое). В последней редакции ГОСТ 7473 этих данных не приводит. Очевидно, что температура бетонной смеси 18-20 °С принимается за базовую в теплое время года.

СН 386-74 «Типовые нормы расхода цемента для бетонов сборных бетонных и железобетонных изделий массового производства» (отменен) в п.2.13: «подвижность и жесткость бетонной смеси определяются по ГОСТ 10182-62 не позднее 30 мин с момента ее приготовления при температуре смеси в пределах 10-30 °C». При этом ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний» не устанавливает температуру бетонной смеси при испытаниях, единственно уточняя в п.3.6 «Температура бетонной смеси от момента отбора пробы до момента окончания испытания не должна изменяться более чем на 5 °C». Считается, что нормальные температурные условия твердения бетона от +15 до +25 °С (по п.2.14 СН 386-74). Отсюда и температура бетонной смеси после укладки должна быть близка к этим значениям.

По п.2.18 СНиП 5.01.23-83 «Типовые нормы расхода цемента при приготовлении бетонов сборных и монолитных бетонных и железобетонных изделий и конструкций» (отменен) температура бетонной смеси влияет на расход цемента. Нормальной считается температура до 25 °С, при более высоких температурах для расхода цемента вводится повышающий коэффициент: от 26 до 29 °С – 1,03; 30 и более – 1,06. Эти коэффициенты применяются и согласно п. 5.18 действующего СНиП 82-02-95 «Федеральные (типовые) элементные нормы расхода цемента при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций».

Температура бетонной смеси устанавливается нормативными документами:

  1. В холодное время года

По п.3.4.3 ГОСТ 26633-2012 — не менее 5 °C в момент поставки. В редакции ГОСТ 26633-2015 (вступает в силу с 01.09.16 г.) этого требования уже нет.

В СНиП I-В.3-62 «Бетоны на неорганических вяжущих и заполнителях» (отменен) указано: «Минимальная температура затворенных водой товарных бетонных смесей на месте выгрузки должна быть не ниже 5 °С». В заменяющих указанный СНиП документах подобного требования нет, по всей видимости, оно перенесено в п.5.11.16 СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87»: «Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания или термообработки: при методе термоса — не менее 5 °C, с противоморозными добавками – не менее чем на 5 °C выше температуры замерзания раствора затворения; при тепловой обработке – не ниже 0 °C». Указанный раздел СП входит в «Перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»
(утв. постановлением Правительства РФ от 26 декабря 2014 г. N 1521) и является обязательным к применению.

Температура бетонной смеси не менее 5 °С должна быть обеспечена уже после укладки, поэтому при отгрузке на бетонном заводе необходимо учесть длительность транспортировки, выгрузки и укладки бетонной смеси. Определения термина «раствор затворения» в нормативной документации нет. По всей видимости, под ним понимается смесь воды затворения и вводимых химических добавок. Методика определения температуры замерзания раствора затворения не указана. Сама формулировка «раствор затворения» не совсем удачна, поскольку не учитывается часть воды, вводимая с заполнителями естественной влажности.

Температура бетонной смеси, доставленной на объект при температуре наружного воздуха от минус 5 °C до минус 10 °C и от минус 10 °C до минус 15 °C соответственно должна составлять не менее +10 °C и +15 °C – п.4.7.9 ТР 147-03 «Технические рекомендации по устройству дорожных конструкций из литых бетонных смесей».

Температура бетонной смеси при укладке должна быть не ниже 5 °C – по п.8.2 СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85». Указанный документ устанавливает это требование не только для зимнего времени года. Но данный пункт СП не входит в «Перечень…» и поэтому является рекомендательным.

Верхнюю границу температуры бетонной смеси устанавливает п.5.11.16 СП 70.13330.2012: «При отрицательных температурах окружающей среды на выходе из смесителя бетонная смесь на нормальнотвердеющем цементе по ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108 – не более 35 °C; на быстротвердеющем цементе по ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108 – не более 30 °C; на глиноземистом портландцементе – не более 25 °C».

  1. При производстве бетонных работ при температуре воздуха выше 25 °C

По п.5.12.2 СП 70.13330.2012 температура бетонной смеси при бетонировании конструкций с модулем поверхности более 3 не должна превышать 30 °C, а для массивных конструкций с модулем поверхности менее 3 не должна превышать 25 °C.

Не уточняется – температура ли это бетонной смеси в момент поставки или уже уложенной в опалубку.

  1. При производстве отдельных видов бетонных работ

При напорном бетонировании температура бетонной смеси должна быть от 5 до 20 °C — по п.3.2.4.2 МДС 12-65.2014 «Проект производства работ. Бетонирование железобетонных конструкций здания (сооружения) с применением бетононасосов».

  1. В производстве бетонных и железобетонных изделий

При проектировании заводских технологических линий необходимо предусматривать начальную температуру бетонной смеси для конструкций, подвергаемых тепловой обработке, в пределах от 20 до 35 °C – Приложение И «Тепловая обработка сборных конструкций» СП 46.13330.2012 «Мосты и трубы», а также п.8 приложение 8 СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы».

Для остальных видов изделий и конструкций заводской готовности подобных требований нет.

Методика измерения температуры бетонной смеси приведена в ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний».

Для определения температуры бетонной смеси применяют стеклянный термометр по ГОСТ 13646 «Термометры стеклянные ртутные для точных измерений. Технические условия» или другой прибор для измерения температуры с ценой деления не более 1,0 °C.

Допустимо использовать не ртутные жидкостные термометры, а также электронные термометры с соответствующей точностью измерений.

2.1. Измерение температуры бетонной смеси должно быть начато не позднее чем через 2 мин после отбора пробы.

2.2. Прибор для измерения температуры погружают в бетонную смесь на глубину, определяемую техническим требованием к прибору для измерения температуры. Это требование особенно актуально для жидкостных термометров — необходимо обращать внимание на длину рабочей части термометра.

Согласно п 7.2 ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия» температуру бетонной смеси измеряют термометром, погружая его в смесь на глубину не менее 5 см.

2.3. Толщина слоя бетонной смеси вокруг прибора для измерения температуры должна быть не менее 75 мм. Диаметр емкости, заполненной бетоном отсюда – не менее 16 см.

2.4. Температуру измеряют через 3 мин после погружения прибора для измерения температуры в бетонную смесь до ее стабилизации.

2.5. Температуру одной пробы бетонной смеси измеряют два раза с интервалом 5 мин. Разность между результатами двух определений температуры не должна превышать 2 °C.

Теплообмен пробы с окружающей средой до окончания измерений должен быть минимизирован. Температура бетонной смеси от момента отбора пробы до момента окончания испытания не должна изменяться более чем на 5 °C (п.3.6 ГОСТ 10181-2014).

Измерение температуры бетонной смеси в производстве производится при первой загрузке в смене (прил. Г ГОСТ 7473-2010). Согласно п.14.6.4 СП 78.13330.2012 температура цементобетонной смеси контролируется не реже одного раза в смену, а также при изменении качества материалов (в данном случае их температуры).

Температура бетонной смеси при укладке замеряется и записывается в журнал бетонных работ при укладке в зимних условиях, а также при бетонировании массивных конструкций согласно требованиям СП 70.13330.2012. По п.3.2.3.15 МДС 12-65.2014 «Проект производства работ. Бетонирование железобетонных конструкций здания (сооружения) с применением бетононасосов» температура бетонной смеси при укладке фиксируется в журнале работ независимо от сезона и вида конструкций.

Помимо требований нормативных документов необходимо учитывать и изменение свойств бетонной смеси от температуры (см. Шадрин В.В. Влияние температуры бетонной смеси на параметры пористости и морозостойкость бетонов с добавками. Автореферат диссертации. Ленинград, 1990. 25 с.)

Добавить комментарий

Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование — приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

  • применение внутренней температуры бетона;
  • дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители — до 40°С.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере — использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды — для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.

Использование противоморозных добавок

Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного

бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование — приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

  • применение внутренней температуры бетона;
  • дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители — до 40°С.

Обогрев

бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере — использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды — для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.

Использование противоморозных добавок

Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование — приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

  • применение внутренней температуры бетона;
  • дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители — до 40°С.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере — использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды — для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.

Использование противоморозных добавок

Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование — приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

  • применение внутренней температуры бетона;
  • дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители — до 40°С.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере — использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды — для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.

Использование противоморозных добавок

Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.

Бетонирование в холодную погоду. Можно ли заливать бетон в холодную погоду

Бетонирование в холодную погоду. Можно ли заливать бетон в холодную погоду

Сооружение бетона представляет собой весьма трудоемкий и ответственный вид работ. Лучше заняться этим летом или весной, но можно проводить заливку бетона и в период холодов – такой подход потребует соблюдения некоторых правил.

Температура окружающей среды оказывает заметное влияние на процесс застывания бетона. При 10 градусах выше нуля затвердевание будет проходить очень и очень медленно, а при нулевой температуре и вовсе прекращается.

Если случилось так, что бетонная смесь замерзла до того, как затвердела полностью, при повышении температуры  она способна оттаивать, после чего набор прочности продолжается. Но получившийся бетон не будет прочным – это можно объяснить физическими свойствами воды. При замерзании она будет увеличиваться в объеме, что нарушит связь между наполнителем и цементом. При необходимости готовить бетон в холода следует предохранять его от замерзания, пока он не застынет хотя бы наполовину.

Для изготовления бетона зимой можно применять разные способы. Применяя специальные добавки, порог замерзания бетона можно существенно уменьшить. Определенные заполнители вкупе с водой позволяют создавать внутренние запасы тепла путем нагревания компонентов. Нагрев осуществляют таким образом, чтобы температура состава была примерно 30 градусов тепла – не более, иначе бетон загустеет и утратит пластичность. Воду подогревают до температуры +80оС. При реакции воды и цемента будет дополнительно выделяться тепло – это дополнительно воспрепятствует охлаждению.

Чтобы сохранить в бетоне запас тепла, его иногда укрывают материалами с хорошими теплоизолирующими свойствами. Например, прекрасно подойдут для этого опилки.

Для подогрева бетона применяют обычно переменный ток либо пар. Работа с паром – процесс довольно трудоемкий, его целесообразно использовать только для масштабного строительства. При выборе подогрева с переменным током арматуру используют в качестве электродов. Необходимо соблюсти при таком подогреве температуру не более +60 градусов, чтобы избежать пересушки смеси.

При изготовлении бетона в холодную погоду применять надо цементы только высокопрочных марок, уменьшать отношение цемента к воде, проводить более интенсивное уплотнение, а также вводить при необходимости разнообразные добавки.

Температура для бетонирования. Оптимальный микроклимат для бетонной смеси

Какая температура окружающей среды допускается для заливки раствора фундамента? Основа дома — это важнейший этап всего строительства. Получение оптимального бетона возможно благодаря цементу высокого качества и соблюдения всей технологии приготовления смеси. Нельзя забывать и при показатели погодных условий, играющих не последнюю роль. Залить цемент в траншею или подготовленную опалубку недостаточно, ведь он должен успеть схватиться и затвердеть. Производить заливку необходимо не спеша, равномерно, для исключения образования в нем пустот. Схватывается цементный раствор в течении 1-2 суток, а окончательно затвердевает уже после продолжительного периода — около 1 месяца. Поэтому во время процесса затвердевания цемента так важно соблюдать оптимальные параметры окружающей среды, чтобы в последствии с фундаментом не возникало проблем во время эксплуатации.

Скорость затвердевания прямо пропорционально зависит от температуры окружающего воздуха. Чем она будет выше — тем быстрее происходит процесс.

Какой должна быть температура бетона, чтобы не применять специальные добавки? При приближении температуры к нулевой отметке, раствор перестает затвердевать совсем, в бетоне начинают образовываться трещины, в результате чего он начинает крошиться и осыпаться при любом давлении на него. Это происходит потому, что вода при 0ºС начинает замерзать, превращаясь в лед.

Сроки застывания бетона при разных температурах

Повышение температуры окружающей среды позволит возобновить процесс затвердевания, так как лед начинает таять. Но такого эффекта уже не будет в связи с нарушением связей на молекулярном уровне в цементном растворе. Восстановить связи после приостановки гидратации не представляется возможным. Поэтому так важно не допускать заливку фундамента перед началом морозов, особенно когда при приготовлении бетона и укладке не добавляются специальные добавки, которые способны замедлять температуру замерзания воды, а также если ничем не утепляется заливаемая основа.

Заливка фундамента в жаркую погоду. Заливка бетона в жаркую погоду

При повышении температуры процесс гидратации цемента и твердения бетона ускоряется. При этом бетон расширяется и в таком виде твердеет, затем в момент охлаждения бетон сжимается и в нем возникает остаточное напряжение, и, как следствие, деформации – образуются трещины. Образование усадочных трещин начинается по истечении часа с момента приготовления бетонной смеси и продолжается в течение 4-16 часов.

Важно:

  • при среднесуточной температуре воздуха выше + 25°C и относительной влажности воздуха менее 50% для приготовления бетонной смеси рекомендуется использовать  быстротвердеющие портландцементы маркой, превышающие не менее чем в 1,5 раза марку  бетона. Для бетонов классом от В22,5 возможно использовать цементы с маркой превышающей марку бетона менее чем в 1,5 раза при условии введения пластифицирующих добавок   или использования пластифицированных портландцементов;
  • укладку бетона лучше производить утром, вечером или ночью, когда температура воздуха падает, и на бетонную смесь не попадают солнечные лучи;
  • температура поверхности бетона не должна превышать + 30 +35°C;
  • при появлении усадочных трещин, возможно провести повторное вибрировании в течение 1 ч после окончания бетонирования;
  • после укладки бетонная смесь нуждается в защите от обезвоживания в результате воздействия температуры воздуха, солнечных лучей и ветра;
  • уход за бетоном при наборе прочности 0,5 МПа: необходимо обеспечить влажное состояние поверхности. Например: выполнить  влагоемкое покрытие и постоянно его увлажнять; выдерживать открытые поверхности бетона под слоем воды ; непрерывно распылять  влагу над поверхностью конструкций при помощи распылителя для газонов или перфорированного шланга. При этом только периодический полив водой открытых поверхностей твердеющих бетонных и железобетонных конструкций не допускается;
  • для защиты от воздействия солнечных лучей можно воспользоваться отражающей (фольгированной) полимерной пленкой;
  • деревянную опалубку постоянно поливают водой.

Заливка бетона при. Влияние отрицательной температуры на твердение бетона

Как уже было указано выше, скорость гидратации очень сильно зависит о температуры окружающей среды. Так, при снижении с +20 до +5 градусов твердение проходит медленнее в среднем в 5 раз. Дальше чем ниже температура, тем медленнее проходит реакция. При достижении минусовой температуры гидратация и вовсе прекращается (вода просто замерзает).

В момент замерзания вода имеет свойство расширяться, что становится причиной повышения давления внутри бетонного раствора и разрушения уже сформировавшихся связей кристаллов. Структура бетона разрушается и в дальнейшем восстановиться уже не может. Кроме того, появившийся в смеси лед может обволакивать крупные наполнители, разрушая сцепление с цементом. Все это существенно ухудшает монолитность конструкции и понижает прочность.

Когда вода оттаивает, твердение продолжается, но структура бетона уже деформирована. Могут появляться отслоения, деформации, трещины, наблюдаться отделение крупных наполнителей и арматуры от монолита. Чем на более ранней стадии свежезалитый бетон замерз, тем меньшим будет показатель прочности.

В каких условиях нельзя заливать бетон:
  • Когда температура окружающей среды находится на отметке +5 С и ниже, а никаких мероприятий по прогреву или повышению морозостойкости бетона осуществляться не планируется.
  • В межсезонье – когда температура нестабильна, отмечены сильные скачки как отметок на термометре, так и влажности.
  • Если термометр показывает температуру +25 градусов и выше, а влажность воздуха ниже 50%. В такое время лучше использовать специальные цементы или не проводить работы, так как процесс гидратации будет происходит очень быстро: вода испарится, а бетон не успеет набрать прочность, вследствие чего нередко появляются трещины, деформации, отслоения и т.д.

  • Заливка бетона при минусовой температуре без прогрева в течение минимум 3 дней до отметки в +10-30 градусов.
  • Когда уже приготовлен бетон со специальными присадками, а за окном внезапно наступила оттепель или влажность воздуха стала выше 60%, начался дождь и т.д.
  • В случае неумения определить оптимальный режим прогрева, настроить приборы, контролировать бетон в мороз. Ведь для бетона одинаково страшны как мороз, так и перегрев.
При какой оптимальной температуре можно заливать бетон:
  1. От +5 до +20 градусов – нормальные условия для заливки бетона, приготовленного по стандартному рецепту.
  2. От нуля до +5 градусов – исключительно с использованием специальных добавок.
  3. От 0 до -20 градусов – со специальными добавками и прогревом.
  4. Идеальные условия – температура бетона +30 и воздуха +20, влажность до 100%.

Бетон и заморозки. Бетон и мороз: заливка раствора и эксплуатация конструкций при отрицательных температурах

В идеале информация о том, как залить бетон в мороз, нужна только профессиональным строителям. Для нас куда проще будет спланировать работу таким образом, чтобы застывание раствора пришлось на теплое время года.

Однако так получается далеко не всегда, потому изучить особенности возведения конструкций на холоде будет полезно каждому мастеру. Тем более что для этого достаточно освоить всего несколько методик.

Заливка раствора на холоде сопряжена с определенными трудностями

Цементный раствор и низкая температураПроцессы, протекающие при застывании

Бетонные работы в мороз обычно проводятся только в исключительных случаях. Связано это с тем, что при падении температуры ниже нуля нарушаются процессы твердения цемента. Это может не только замедлить набор прочности, но и полностью прекратить его, причем механические характеристики конструкции не достигнут и 50% от проектного значения.

Происходит это по целому ряду причин:

  • Во-первых, вся вода, которая необходима для гидратации цемента, превращается в лед . Находясь в инертной форме, она становится недоступной для реакции, и потому бетон на морозе просто не твердеет.
  • Во-вторых, разрушительное влияние мороза на бетон возникает за счет расширения пор : при замерзании объем жидкости увеличивается на 10-12%, и внутри бетонного монолита формируется полость неправильной формы. Даже если потом мы прогреем материал и растопим лед, то размеры пор все равно будут увеличенными.
  • В-третьих, тонкая ледяная корка на стальной арматуре понижает связность металла с раствором на порядок . После таяния льда в эту щель попадает свободная влага, потому появление ржавчины и разрушение каркаса будет вопросом времени.

Последствия зимней заливки: отслоение материала с поверхности

  • Но к самым худшим результатам приводит многократное замерзание и оттаивание раствора . В этом случае его плотность становится неравномерной, и прочность конструкции серьезно снижается.

Чтобы избежать подобных последствий, при заливке раствора инструкция рекомендует использовать различные методы его обогрева. Естественно, цена конструкции при этом повышается, однако это единственный способ обеспечить необходимую прочность.

Методы борьбы

Использование греющих проводов

Укладка бетона в мороз обязательно сопровождается проведением комплекса мероприятий, направленных на нейтрализацию воздействия низких температур. На сегодняшний день существует несколько методик, основные из которых охарактеризованы в таблице:

МетодикаОсобенности реализации
Химическая обработкаВ раствор вводится специальная жидкость для бетона от мороза. При смешивании с водой она предотвращает ее замерзание, оставляя доступной для гидратации цемента. Дополнительным плюсом является существенное ускорение полимеризации раствора.
ТеплоизоляцияЗдесь реализуются два аспекта методики:· Во-первых, раствор заливается в подогретом состоянии. Масса температурой до 70 0С способна долго противостоять замерзанию, что способствует набору прочности.· Во-вторых, для сохранения высокой температуры раствора опалубка тщательно утепляется. Кроме того, сверху конструкция также накрывается фольгированной пленкой, отражающей тепловые волны.
Электродный прогревВ бетон погружаются отрезки арматуры, к которым подключаются электропровода. При прохождении тока через раствор формируется электромагнитное поле, часть энергии которого передается входящей в бетон влаге.
Кабельный прогревМетод работает по принципу «теплого пола»: в опалубку укладываются проводники в полиэтиленовой или полихлорвиниловой изоляции, которые присоединяются к понижающему трансформатору. При подаче тока провода разогреваются, передавая тепло окружающему материалу.Также для данной цели используются специальные кабели, которые могут работать без трансформатора. Стоят они несколько дороже, но зато проще монтируются своими руками.

Бетоном называют строительную смесь цемента, воды и инертных наполнителей. Для проникания молекул воды в зерна цемента, получения связующего состава требуется время и благоприятная температура. Нужная марка бетона получается смешиванием ингредиентов в предписанной пропорции. Нарушить дозировку может замерзание или интенсивное испарение жидкости в период набора прочности.

С момента смешения компонентов в РБУ начинается химическая реакция гидратации цемента. Поэтому и везут жидкий бетон в миксере, с непрерывным перемешиванием.

Рабочая температура от момента заливки до набора 70 % прочности в границах 5-35 градусов. Наиболее благоприятен для процесса застывания стандартный режим при +20 0 С. Реакция гидратации замедляется и останавливается на нижнем пределе температуры. Процесс ускоряется, становится неравномерным, жидкость интенсивно испаряется в жару.

Разработаны специальные технологии укладки смесей, применительно к погодным условиям. Из-за сокращения спроса на раствор зимойобойдется дешевле.

Недопустимо перемерзание воды в жидком и твердеющем бетоне. Лед разрывает связи между кристаллами, между арматурой, наполнителем и цементным тестом. После оттаивания, структура и прочность бетона нарушаются. Нельзя допускать не только укладки раствора температурой меньше +5 0, но и большой разности температуры пограничной зоны и теста. Поэтому строители используют разные методы прогрева бетонной массы до набора ею 50 % прочности. Самыми важными считаются первые 5 дней после укладки.

Ускорить созревание бетона изготовленногопомогут противоморозные добавки солей натрия и калия, электролитов. Лучше применять комплексные добавки, служащие одновременно пластификаторами.

Когда температура ртутного столбика приближается к +35, заливать бетон требуется с особыми предосторожностями. Не всегда ускорение реакции гидратации считается благом. Вода проникает в зерна цемента постепенно, в течение всего периода набора прочности.

Поверхность смачивают, не допуская избыточной влаги в виде луж и ручейков по бетону. В жару массив увлажняется каждые 3-4 часа в течение 2 недель. Как только бетон высохнет, твердение прекращается.

Температурные условия для застывания бетона и его окончательного набора прочности готовят заранее. Применение правильной технологии созревания камня – залог качественной конструкции.

оптимальный диапазон в различное время года

Прочность фундамента строения определяется качеством раствора, соблюдением последовательности его укладки и погодными условиями в конкретной местности. Поэтому необходимо выяснить, при какой температуре можно заливать бетон в теплый и холодный сезон.

Особенности набора прочности бетонными конструкциями

Чтобы уточнить, при какой температуре воздуха можно заливать цементную смесь, нужно разобраться с процессом отвердевания. В готовом растворе происходит реакция между компонентами цемента и воды – гидратация. Процесс протекает в два этапа:

  • схватывание при участии алюминатов СЗА. Внутри бетона генерируются кристаллы-иголки, связывающиеся друг с другом. Через 6-10 часов образуется своеобразный скелет смеси;
  • твердение с участием клинкерных минералов C3S и C2S. Во время твердения бетона формируется силикатная мелкопористая масса из мелких кристаллов.

Интересно знать! При низких температурах вода в фундаменте становится льдом, что приводит к окончанию твердения и схватывания.

Опасность влияния минусовых температур на состояние смеси

Скорость реакций гидратации и набора прочности бетоном привязаны к температуре окружающей среды. При ее понижении с +20 до +5 градусов время твердения увеличивается в 5 раз. Процесс застывания проходит еще медленнее, если на улице похолодало до нуля.

Замерзание воды при отрицательной температуре приводит к ее расширению. Далее происходит повышение давления внутри смеси, которое становится причиной распада кристаллической решетки. Последствие реакции – разрушение фундамента и ухудшение свойств монолитности из-за обволакивания льдом заполнителей.

Важно! После оттаивания жидкости процесс отвердевания восстанавливается, но качество бетона будет хуже – арматура отслаивается, а монолит растрескивается.

Какая температура воздуха является приемлемой для раствора?

Специалисты выяснили, при какой оптимальной температуре воздуха следует и можно заливать готовый бетон. Работы по строительству фундамента лучше проводить в промежутке от +5 до +15°. Уличный температурный режим в пределах от +5 до минус 3° предусматривает, что свежеуложенный бетон марки М200 весом 240 г/м3 должен быть не ниже +5 градусов.

На заметку! При использовании меньшего количества цемента оптимальная внутренняя температура состава равняется  +10°.

Показатели морозостойкости различных марок бетона

Чтобы выяснить, до какой самой низкой минусовой температуры на улице можно строить фундамент и заливать бетон, необходимо разобраться в его морозостойкости. Данная характеристика влияет на количество циклов заморозки и оттаивания смеси без потери ею не более 5 % прочности.

ГОСТом 10060-2012 регламентированы 5 групп морозостойкости производимых марок бетона:

  • F50 – низкая устойчивость к замерзанию свойственна смесям М100 и М150, поэтому их применяют для внутренних работ;
  • F100 – марки бетона М200 и М250 отличаются нормальной устойчивостью, но подходят только для строительства домов в теплом или умеренном климате;
  • F150-300 – составы с маркировкой М300, М350 и М400 актуальны при постоянных низких температурах и на почвах с большой глубиной промерзания;
  • F300-500 – такой показатель морозустойчивости у марок М450, М500, М550 и М600, рекомендованных для работ в условиях северных областей.

Важно! Составы F500-1000 не используются для частного строительства, они подходят только для промышленных зданий, исследовательских и военных комплексов.

Технология и особенности заливки в осеннее время

При какой средней летней температуре начинать строительство? Теплое время года – от +15 до +30 градусов подходит для строительных работ. Заливка бетона летом допустима. Единственное условие – защита свежеуложенного монолита от дождя.

Выбор подходящего времени

В осеннее время погода отличается непредсказуемостью, поэтому важно знать, при какой температуре можно заливать бетон осенью.

Оптимальная температура воздуха составляет от +20 до +5°, поэтому начинать устройство основания рекомендуется в сентябре-октябре до заморозков. В процессе обустройства фундамента важно учитывать, до какой отметки на градуснике нужно выполнить работы перед похолоданием. Она должна равняться +10 градусов по Цельсию. Бетонная масса набирает прочность на протяжении 1 месяца. Перед заморозками рекомендуется сделать укрытие, а в первые двое суток – защитить смесь пленкой от дождя.

Совет! Перед тем, как заливать фундамент осенью, посмотрите прогноз погоды.

Факторы, влияющие на схватывание теста в осенний период

Заливка монолита будет качественной, если учесть несколько моментов:

  • температура воздуха. При каких показателях температуры можно заливать бетон осенью, чтобы начать строить дом? Нормальный показатель – плюс 16°. В этот период раствор затвердевает медленно, что обеспечивает качество постройки. Заморозки припадают на конец октября, поэтому лучше заняться строительством в середине сентября;
  • характеристики влажности. Сырая погода и влажный грунт способствуют процессу отвердевания. Свежеуложенный раствор не нужно регулярно сбрызгивать водой, а медленное высыхание обеспечивает повышение прочности;
  • наличие осадков. Если вы разобрались, при каких оптимальных температурах можно заливать основание, то нужно учесть и наличие дождя. Переувлажнение монолита приводит к вымыванию цементного молочка;
  • уровень грунтовых вод. На болотистых участках осенью меньше воды, что позволяет сделать свайное основание. Проверить, поднялась ли вода, можно путем выкапывания траншеи. Если в ней поднялась вода, фундамент заливать нельзя.

Важно! При несоответствии хотя бы одного фактора конструкция потеряет прочность.

Процесс работ в зимнее время

Основное условие, при котором получится уложить бетон зимой, – температура на улице до -3 градусов. В условиях ее понижения есть риски перемерзания цементного теста. Если вам интересно, при каких максимально низких наружных температурах допустимо заливать бетон с обогревом, то эта величина – от +5 градусов.

Строительная практика отмечает две технологии работ  – использование морозостойких составов и искусственное повышение устойчивости теста к холодам.

Правильный замес смеси

Цемент марки М400 в морозных условиях набирает более 30 % своей максимальной прочности.

Раствор готовится в стандартных пропорциях:

  • 1 часть цемента;
  • 2,5 части песка;
  • 8-10 частей воды.

При известковании количество компонентов изменяется:

  • 1 часть цемента;
  • 2,5-4 части песка;
  • 1,3:10 извести;
  • 8-10 частей воды.

Для приготовления марки бетона М400 также используют пластификаторы и антифризы.

Прогрев цементного теста

При какой минимальной температуре можно заливать бетон с подогревом монолита, вы уже разобрались. Строители рекомендуют в процессе замеса повышать и температуру раствора до 35-40 ° путем разогрева воды до 90 °,  щебня и песка – до 60 °. Сухой цемент не греют, а оставляют в помещении до набора комнатной температуры.

Вода прогревается в железной емкости, а добавки при помощи обдува воздухом. Для этого внутрь кучек стройматериалов от печи протягивается трубопровод. Укладку после нагрева осуществляют за один раз, подавая смесь непрерывно.

Совет! Если организуется доставка бетона на объект в зимнюю погоду, уточните, прогревает ли поставщик материал в специальной печи.

Можно ли искусственно повысить морозостойкость раствора?

Чтобы ускорить работы и предотвратить деструкцию фундамента допускается использовать антиморозные средства, выполнять прогрев бетона или его утепление.

Виды добавок

При соблюдении дозировок специальных продуктов легко предусмотреть, при какой предельной отрицательной температуре заканчивать стройку. Допустимо продолжать работы до -25 градусов. Средства классифицируются в зависимости от воздействия на смесь.

Присадки

Специальные жидкие продукты для гидратации раствора в условиях минусовой температуры. Используются вместе с подогревом для ускорения реакций отвердевания и схватывания.

Антифризы

Средства, повышающие активность цементного теста в любых условиях:

  • поташ или вещества на основе солей монокарбоновых кислот. Повышают температурный диапазон работы с бетонным составом до -30 градусов, ускоряют отвердевание состава. Армирующий каркас не подвергается коррозии, на поверхности монолита нет высолов;
  • хлорид натрия – используется для пластификации смеси из портландцемента, исключает загустение. Стальная арматура может ржаветь;
  • нитрит натрия – подходит для всех типов цементов, кроме глиноземных. После добавления продукта со смесью можно работать при низких температурах, но до -15 градусов;
  • формиат натрия – предусматривает использование пластификаторов. Без них в монолите из-за скопления солей появляются пустоты.

На заметку! Антифризы исключают нагревание конструкции.

Ускорители схватывания

Отличаются быстрым выделением теплоты, поэтому температура воды остается стабильной и монолит греется сам.

Важно! При несоблюдении дозировки веществ есть риски коррозии армирующего каркаса.

Способы подогрева

Прогрев бетона актуален, если требует залить фундамент малоэтажного здания. Если интересуетесь, до какой максимальной отметки можно повысить температуру, этот показатель составляет 15-20 градусов. Антифризовые смеси начинают вводить при температуре от -15 градусов. Сейчас мы кратко будем рассматривать варианты электрообогрева бетона:

  • по всей площади строения устанавливается каркас из деревянного бруса, на котором организуется пленочный шатер. Внутри конструкции устанавливаются пушки на газе или электричестве. После подъема температуры устройства поддерживают ее на протяжении цикла застывания бетона;
  • обмотка армирующего каркаса греющим кабелем до того, как вы начнете заливать фундамент. Электрика включается в сети после укладки смеси. Помимо кабеля можно использовать нихромовые спирали или ТЭНы.

Важно! В условиях сильных холодов и промерзания грунтов методика неэффективна.

Особенности укрытия и утепления

Используя этот способ, по достижению 3-х – 7-ми градусной уличной температуры можно заливать бетон.

Чтобы защитить свежеуложенный бетон в условиях заморозков, организуется специальное укрытие. Закрыть будущий фундамент утеплителем можно так:

  1. Заливка раствора в опалубку и его контроль до момента схватывания.
  2. Засыпка в ленту смоченных водой опилок слоем на 20 см.
  3. Закрытие материала отрезом пленки шириной 1,5 м.
  4. Укладка сухих опилок – слой 50 см.
  5. Фундаменты для столбов засыпают сухой листвой и накрывают полиэтиленом.

На заметку! Сухой материал защитит монолитное основание от холода, а влажный – исключит его перегревание.

Выполнение утепления опалубки

Укладка утеплителя актуальна, если прогревался свежеуложенный бетон. Технология теплоизоляции опалубки имеет несколько особенностей:

  • начало работ до заморозков;
  • укладка рулонного или пленочного теплоизолятора на поверхность опалубки;
  • выполнение электрического обогрева – возводится шатер и устанавливаются пушки;
  • прикрытие бетонной смеси после заливки опилками, соломой, пенополистиролом.

Совет! Прикрывайте все выступающие части монолитной конструкции.

Перед строительством монолитного основания нужно учитывать, при какой минимальной температуре без рисков можно заливать бетон осенью или зимой. В случаях ее понижения можно перенести сроки работ или осуществить подогрев конструкции. Использование антиморозных добавок, применение электрического оборудования или теплоизоляции допускается, когда нет возможности отсрочить заливку.

Рекомендуем посмотреть видео по теме

 

        Поделиться:

Как влияет температура на прочность бетона?

Процесс твердения бетона во многом зависит от температуры окружающей среды. При повышенном температурном режиме на ранних сроках может произойти обезвоживание бетонной смеси, что станет причиной:

· недобора прочностных свойств;
· возникновения усадки;
· растрескивания.

От температуры окружающей среды зависит застывание, а также удобство кладки. Низкий и высокий температурный режим в равной степени негативно отражаются на всех этапах заливки бетона (он приобретает твердую консистенцию).

Затвердение, которое происходит при температуре окружающей среды ниже нормы, протекает медленнее. В условиях мороза этот процесс практически останавливается. К тому же при температурах ниже 0 °C вода, не успевшая вступить в реакцию с цементом, замерзает. При этом она увеличивается в объеме, вызывая образование микротрещин, которые в итоге негативно отражаются на качестве бетона.

Слишком высокие температуры воздуха также мешают образованию бетонной смеси высокого качества — вода быстро испаряется, смесь неравномерно высыхает. В результате бетон недобирает прочности.

Качество бетонной смеси не зависит от продолжительности затвердения, поэтому при необходимости этот процесс могут ускорять. К примеру, так поступают, когда требуется скорое введение в эксплуатацию или необходимо выполнить распалубку конструкции в сжатые сроки. Но чаще к ускорению твердения обращаются в зимний период или при изготовлении железобетонных изделий.

Обеспечить оптимальный процесс гидратации можно при организации правильного ухода за бетоном после укладки. При слишком высоких температурах и низкой влажности смесь (а также опалубку, распалубленные вертикальные поверхности бетонных конструкций) поливают водой, накрывают пленкой.

В случае бетонирования на фоне морозов выполняют:

· прогрев электродами;
· индукционный нагрев;
· обогрев при помощи электронагревательных приборов;
· укрывание бетона пленкой, утеплителями для сохранения выделяемого тепла;
· сооружение временной конструкции, которая обеспечит прогрев воздушных масс (с применением тепловых пушек).

Прогнозирование температуры свежего бетона | Журнал Concrete Construction

Я производитель бетона в Верхнем Среднем Западе и всегда должен адаптировать свой продукт к очень жарким погодным условиям летом и холодным температурам зимой. Что вы посоветуете таким производителям, как я, которые должны понять, насколько круто сделать наш агрегат в экстремальных погодных условиях?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы обратились к Брайану Уокеру, инженеру LDP в Pizzagalli Construction Co., и в прошлом старший руководитель отдела управления строительством в Университете Южного Иллинойса в Эдвардсвилле, и Люк Снелл, профессор управления строительством и директор Отдела ресурсов бетонного строительства в Университете Южного Иллинойса в Эдвардсвилле.

Часто бетон необходимо укладывать в неблагоприятных погодных условиях. Спецификации обычно требуют, чтобы температура свежего бетона поддерживалась между 40 F и 90 F. Таким образом, завод периодического действия должен разработать процедуры, как производить бетонную смесь в этих диапазонах температур.

В холодную погоду у операторов бетонных заводов есть несколько вариантов того, как поддерживать температуру бетона выше 40 F. Они могут нагревать заполнитель, как некоторые периодические установки, чтобы заполнитель не замерз и не ограничивал поток через бункеры / заслонки. . Или они могут использовать нагретую воду.

В жаркую погоду температуру бетона обычно можно поддерживать ниже 90 F, охлаждая заполнитель, обычно помещая разбрызгиватель на кучу заполнителя и позволяя процессу испарения охладить заполнители.Или вы можете использовать охлажденную воду или лед.

Хотя есть несколько способов контроля температуры бетона, на большинстве заводов периодического действия используется метод контроля температуры воды. Американский институт бетона (ACI) разработал формулы в отчетах 305 и 306 комитета ACI для прогнозирования температуры свежего бетона.

В этих формулах используются пропорции и соответствующая удельная теплоемкость каждого материала для определения общей температуры бетона. Удельная теплоемкость заполнителей и вяжущих материалов составляет около 0.22. Вода имеет удельную теплоемкость 1,0. Вот почему в формуле складывается вес каждого материала, умноженный на температуру, а затем умноженный на удельную теплоемкость материала. Формулы, используемые для определения температуры бетона, показаны ниже:

Холодная погода

T = [0,22 (TsWs + TaWa + TcWc) + TwWw]
[0,22 (Ws + Wa + Wc) + Ww]

T = конечная температура бетонной смеси (° F) Tc = температура цемента (° F)
Ts = температура мелкого заполнителя (° F)
Ta = температура крупного заполнителя (° F)
Tw = температура добавленного смешивания вода (град. F)
Wc = вес цемента (фунты)
Ws = вес мелкого заполнителя (фунты)
Wa = вес крупного заполнителя (фунты)
Ww = вес воды для затворения (фунты)

Примечание: уравнение было изменено.Температуру и количество свободной влаги на агрегатах не использовали. Крупные и мелкие заполнители вводятся отдельно.

Жаркая погода

T = [0,22 (TsWs + TaWa + TcWc) + TwWw ¡V 112Wi]
[0,22 (Ws + Wa + Wc) + Ww + Wi]

T = конечная температура бетонной смеси (град F) Tc = температура цемента (град F)
Ts = температура мелкого заполнителя (град F)
Ta = температура крупного заполнителя (град F)
Tw = температура добавляемого смешивания вода (град. F)
Wc = вес цемента (фунты)
Ws = вес мелкого заполнителя (фунты)
Wa = вес крупного заполнителя (фунты)
Ww = вес воды для затворения (фунты)
Wi = вес льда (фунты)

Примечание: уравнение было изменено.Температуру и количество свободной влаги на агрегатах не использовали. Крупные и мелкие заполнители вводятся отдельно.

Температурный коэффициент транспортировки
Для вращающихся барабанных миксеров
T = 0,25 (tr-ta)
Для закрытого самосвального кузова
T = 0,10 (tr ¡V ta)
Для открытого кузова
T = 0,20 (tr ¡V ta) )

T = ожидаемое падение температуры в течение 1 часа доставки, град. F. (Это значение необходимо добавить, чтобы определить требуемую температуру бетона на заводе).tr = температура бетона, необходимая для выполнения работ (градусы F)
ta = температура окружающего воздуха (градусы F).

Как видите, эти формулы громоздки; они используют сложные математические формулы, поэтому многие люди их не используют.

Лучший способ
Отдел ресурсов бетонных конструкций (CCRU) Университета Южного Иллинойса в Эдвардсвилле (SIUE) разработал программу, которая использует Microsoft Excel для прогнозирования температуры бетона с помощью приведенных выше формул. Пользователь просто вводит информацию о дизайне смеси и температурах для каждого из материалов.Программа предоставит температуру свежего бетона.

Затем пользователя спрашивают, приемлема ли эта температура. Если температура неприемлема (не соответствует техническим требованиям), пользователь вводит требуемую температуру свежего бетона, которая должна быть достигнута. Затем программа рассчитывает температуру воды, которая необходима для достижения требуемой температуры свежего бетона.

Программа позволяет пользователю учитывать изменение температуры из-за транспортировки бетона на строительную площадку.Пользователь вводит температуру воздуха, а затем получает новую отрегулированную температуру воды, необходимую для типа оборудования, используемого для подачи свежего бетона. Варианты транспортировки — это вращающийся барабан, а также открытые или закрытые самосвалы.

Пример 1: Применение в холодную погоду

Бетонная смесь состоит из следующих ингредиентов при этих температурах: Основной заполнитель составляет 1674 фунтов при 40 F
Мелкозернистый заполнитель составляет 1236 фунтов при 32 F
Цементный материал составляет 643 фунта при 80 F
Вода для замешивания 270 фунтов при 45 F.

После выбора бетонирования в холодную погоду (поскольку температура материалов была близка к 40 F) и ввода данных, программа вычисляет температуру свежего бетона как 45 F (Рисунок 1).

Согласно техническим условиям проекта температура бетона должна быть не менее 55 F; когда это введено; программа рассчитывает температуру воды, необходимую для достижения этой температуры бетона 86 F (Рисунок 2).

Теперь программа запрашивает температуру окружающей среды (воздуха).Если ваша температура воздуха 30 F, программа рассчитывает, что температура воды (для вращающихся барабанных миксеров) должна быть 110 F (Рисунок 3).

Пример 2: Применение в жаркую погоду

Ниже приводится пример бетонирования в жаркую погоду. Бетонная смесь при этих температурах состоит из следующих ингредиентов:

Крупный заполнитель — 1674 фунта при 100 ° F Мелкий заполнитель — 1236 фунтов при 80 ° F
Вяжущий материал — 643 фунта при 140 ° F
Вода для смешивания — 270 фунтов при 75 ° F

После выбора бетона для жаркой погоды (поскольку температура материалов была около 90 F) и ввода данных программа вычисляет температуру свежего бетона, равную 94 F (Рисунок 4).

Спецификации проекта требуют, чтобы температура бетона была ниже 90 F. Программа вычисляет необходимую температуру воды для достижения этой температуры бетона 60 F (Рисунок 5).

Теперь программа запрашивает температуру окружающей среды (воздуха). Если температура воздуха составляет 100 F, программа рассчитывает, что температура воды (для открытого самосвала) должна быть 54 F (см. Рисунок 6).

Контроль температуры укладки и отверждения бетона — ключ к успеху

При бетонировании в холодную погоду преследуются три основные цели: 1) Защитить только что уложенный бетон от повреждений из-за раннего замерзания; 2) Поддерживайте условия отверждения, чтобы обеспечить адекватный прирост прочности; и 3) Защитите бетон от теплового удара и связанного с ним растрескивания в конце периода защиты.

Если свежеуложенный бетон замерзнет, ​​это может привести к немедленному и необратимому повреждению. Повреждение происходит из-за того, что вода (т.е. вода для замеса или смешивания) расширяется на 9% в объеме при замерзании. Образование кристаллов и линз льда, в результате чего происходит расширение пасты и микротрещины, может снизить прочность на сжатие и увеличить пористость затвердевшего бетона (рис. 1). Снижение прочности до 50% может произойти, если замерзание произойдет в первые несколько часов после укладки или до того, как бетон достигнет прочности на сжатие примерно 500 фунтов на квадратный дюйм.Последующее отверждение не заживет повреждений и не восстановит свойства бетона.

Свежеуложенный бетон необходимо защищать от преждевременного замерзания до тех пор, пока количество воды для затворения или степень насыщения не будут в достаточной степени снижены за счет процесса гидратации, который описывает химическую реакцию между портландцементом или вяжущими материалами и водой. Во время гидратации степень насыщения бетонной смеси постоянно снижается, так как вода для смешивания соединяется с вяжущими материалами, и смесь начинает затвердевать и затвердевать.Из-за процесса гидратации количество доступной воды для смешивания, которая образует кристаллы и линзы льда, уменьшается, поэтому риск необратимого повреждения в случае замерзания бетона снижается.

Когда нет внешних источников воды, критическая степень насыщения — так, чтобы один цикл замерзания не приводил к необратимому повреждению бетона — возникает, когда бетон достигает прочности не менее 500 фунтов на квадратный дюйм. При заданных температурах отверждения бетонные смеси с правильными пропорциями должны достичь этой прочности в течение примерно 24 часов.Для богатых цементом смесей или смесей с горячей водой и химическими ускорителями прочность 500 фунтов на квадратный дюйм может быть достигнута намного раньше. Поэтому очень важно, чтобы свежеуложенный бетон был защищен от замерзания в течение первых 24 часов или до тех пор, пока бетон не достигнет прочности не менее 500 фунтов на квадратный дюйм.

Когда бетон достигает прочности не менее 500 фунтов на квадратный дюйм, он может выдержать один цикл замораживания-оттаивания без повреждений, если бетон является воздухововлекающим и не подвергается воздействию внешнего источника воды. Для воздействия повторяющихся циклов замораживания и оттаивания новый бетон должен достигать минимальной прочности на месте не менее 3500 фунтов на квадратный дюйм, если подвергается повторяющимся циклам замораживания и оттаивания, и 4500 фунтов на квадратный дюйм, если также подвергается воздействию химикатов для борьбы с обледенением.Кроме того, недавно уложенный бетон, или, точнее, вода для смешивания в порах бетона, не замерзает до тех пор, пока температура не упадет ниже 32 ° F из-за щелочей внутри поровой воды и других факторов. Поэтому не паникуйте и предполагайте, что бетон замерз, если измеренная температура бетона составляет 32 ° F или на несколько градусов меньше. Чтобы избежать необратимого повреждения в раннем возрасте из-за холодной погоды, защитите бетон от замерзания как можно скорее после укладки, уплотнения и отделки.

Рисунок 1.Крупным планом — отпечатки ледяных кристаллов в замороженном бетоне. Для этого образца морозное повреждение или микротрещины распространялись на бетон примерно на 2 дюйма. Фото предоставлено Дэвидом Ротштейном, DRP, компания Twining. и 73 ° F. Кредит изображения: Клигер, П. Влияние температур смешивания и отверждения на прочность бетона, RDB RX103, Portland Cement Association, 1958, www.cement.org

Защита для обеспечения адекватного увеличения прочности

Скорость затвердевания и набора прочности бетона зависит от температуры бетона.Как показано на рисунке 2, низкие температуры отверждения бетона снижают скорость гидратации и, следовательно, замедляют скорость набора прочности. Чтобы гарантировать, что вновь уложенный бетон приобретает необходимую прочность для безопасного снятия опалубки, опор и перекладин, а также для безопасной загрузки конструкций во время и после строительства, необходимо поддерживать адекватную температуру бетона в течение периода защиты или отверждения.

Температура укладки и отверждения бетона: Все поверхности для укладки свежего бетона не должны иметь снега, льда и стоячей воды.Не кладите свежий бетон на замерзшие основания или основания. Избегайте разницы температур, превышающей 20 ° F между свежим бетоном и основным материалом для плит на земле; в противном случае может произойти непостоянное схватывание, быстрая потеря влаги, расслоение и растрескивание при пластической усадке.

Как правило, в спецификациях для бетонирования в холодную погоду устанавливаются минимальные температуры укладки бетона, минимальные температуры отверждения бетона и периоды отверждения для защиты бетона как от раннего замерзания, так и для обеспечения соответствующего увеличения прочности.Наиболее распространенные минимальные температуры укладки и отверждения бетона, указанные в DOT, составляют 50 ° F и 55 ° F, но некоторые из них достигают 40 ° F. Некоторые DOT имеют понижающуюся или понижающую минимальную температуру схватывания бетона в зависимости от времени.

Большинство инспекторов будут измерять температуру свежего бетона в точке доставки или размещения. Однако некоторые могут измерить бетон после укладки или в формах. Для некоторых DOT указаны только минимальные температуры укладки бетона. Вместо указания минимальной температуры отверждения в этих DOT указывается минимально необходимая изоляция (значение R) или температура обогреваемого корпуса на основе минимального размера сечения и температуры окружающего воздуха.Несмотря на то, что каждый DOT отличается, каждый DOT имеет спецификации начинать отверждение сразу после окончания, чтобы поддерживать температуру только что уложенного бетона, чтобы защитить его от замерзания в раннем возрасте и обеспечить адекватный прирост прочности. На следующей работе обязательно знайте минимальную температуру укладки и выдержки бетона; Кроме того, не забудьте учесть падение температуры бетона во время доставки.

Периоды защиты: DOT по-разному определяют период времени отверждения. Некоторые требуют минимальных периодов времени с минимальной температурой отверждения, в то время как другие основывают минимальный период отверждения на основе прочности на сжатие или изгиб, в первую очередь определяемой методом созревания.Зрелость бетона — это косвенный способ оценки прочности бетона на месте путем сочетания температуры и времени (рис. 3).

Некоторые DOT требуют минимального периода отверждения в 5, 7 или 14 дней с указанной минимальной температурой отверждения для различных типов структурных элементов, в то время как другие основывают продолжительность периода отверждения на набранной прочности бетона, определяемой методом зрелости. Например, DOT часто требуют, чтобы подрядчик поддерживал температуру дорожного покрытия на уровне 40 ° F или выше, пока бетон не достигнет прочности на сжатие на месте не менее 2000 фунтов на квадратный дюйм, или указать минимальный период отверждения с момента бетонирования. укладку до тех пор, пока бетон не достигнет заданного процента от требуемой прочности.Если разрешено, всегда используйте метод зрелости для оценки прочности на месте, потому что это, как правило, самый безопасный и экономичный способ.

Методы защиты: Изоляционные или зимние покрытия — наиболее экономичные средства поддержания адекватных температур отверждения бетона, потому что этот метод использует тепло гидратации или тепло, выделяемое в результате химической реакции между вяжущими материалами и водой (Рисунок 4 ). В зависимости от массы бетона, содержания вяжущих материалов, температуры бетона и условий окружающей среды изоляция обычно может поддерживать адекватную температуру отверждения.

Как можно скорее накройте бетон одеялом, не повреждая поверхность, чтобы улавливать как можно больше тепла гидратации. Улавливание раннего тепла поможет поддерживать температуру отверждения, но также способствует гидратации, что, в свою очередь, дает дополнительное тепло. Обязательно защитите края, углы и поверхности, поскольку эти области наиболее подвержены замерзанию и повреждению в раннем возрасте. Обязательно перекрывайте и закрепляйте одеяла, чтобы ветер и проезжающие грузовики не сдували их с бетона.

В экстремальных зимних условиях иногда тепла гидратации недостаточно для поддержания адекватной температуры отверждения, и требуется дополнительное тепло. Дополнительное тепло можно подавать с помощью бетонных одеял с электрическим подогревом, водяных обогревателей с одеялами зимнего отверждения и обогреваемых шкафов. Конечно, использование дополнительного тепла может значительно увеличить стоимость бетонирования в холодную погоду.

Рис. 3. Система зрелости в пробуренной стволе опоры моста, обеспечивающая оперативный, удаленный или беспроводной доступ к температуре и прочности бетона (данные о зрелости).Фото: Джон Гнэдинджер, Con-CureFigure 4. Установите зимние одеяла как можно скорее, чтобы уловить исходное тепло бетона и тепло гидратации.

Защита от теплового удара и трещин

В конце периода защиты постепенно снимайте изоляцию или другую защиту, чтобы температура поверхности постепенно снизилась в течение последующих 24 часов. В противном случае поверхность бетона может остыть слишком быстро, создавая большие температурные градиенты между поверхностью и внутренними частями бетона, и возникающие термические напряжения могут вызвать случайное растрескивание поверхности.По сути, поверхность бетона термоусадочная, но внутренняя часть все еще теплая и не дает усадки, поэтому поверхность трескается. Рассмотрите возможность постепенного уменьшения количества источников тепла или оставьте изоляцию на месте до тех пор, пока температура бетона не остынет до средней температуры воздуха. Некоторые подрядчики снимают защиту днем, когда температура выше, и заменяют ее ночью, когда температура падает; однако это дорогостоящий подход с точки зрения рабочей силы.

Спецификации обычно ограничивают максимальное падение температуры поверхности до 50 ° F в течение 24 часов.Однако ваши характеристики могут отличаться (менее 50 ° F) или основываться на минимальных размерах бетонной секции, поэтому проверьте максимальное падение температуры поверхности, допустимое после снятия защиты.

Предварительное планирование — залог успешного бетонирования в холодную погоду. При разработке или реализации вашего следующего плана бетонирования в холодную погоду рассмотрите три основные цели: защитить бетон от раннего замерзания, защитить, чтобы обеспечить достаточный прирост прочности, и защитить от теплового удара и растрескивания.

Какая максимальная температура бетона при заливке на стройплощадке?

Максимальная температура, при которой бетон можно укладывать и выдерживать, зависит от расчетной смеси бетона. Бетон можно производить в жаркую погоду без максимальных ограничений по температуре укладки и будет работать удовлетворительно, если соблюдаются надлежащие меры предосторожности при дозировании, производстве, доставке, укладке и отверждении. В рамках этих мер предосторожности следует сделать все возможное, чтобы температура бетона оставалась настолько низкой, насколько это возможно.

Но пределы температуры бетона устанавливаются для проверки того, что производится высококачественный бетон с указанными требованиями. Температурные ограничения меняются в зависимости от типа элементов и условий работы.

Причины ограничения температуры

Высокие температуры также влияют на прочность бетона на сжатие. При температуре выше 100ºC цементное тесто начинает обезвоживаться (теряет химически связанную гидратную воду), что постепенно ослабляет сцепление между пастой и заполнителем.

На поведение бетона при высоких температурах влияют несколько факторов, включая скорость повышения температуры, а также тип и стабильность заполнителя. Резкие перепады температуры могут вызвать растрескивание и растрескивание из-за теплового удара, а расширение заполнителя также может вызвать повреждение бетона.

Высокое содержание воды приводит к более низкой прочности, высокой проницаемости, большей усадке, более низкому содержанию воздуха при заданной воздушной смеси.

Пределы максимальной температуры

Идеальная температура для заливки цемента должна составлять от 24 до 32 ºC. Но ASTM C 1064-86 устанавливает максимальный предел между 27 ° C и 35 ° C. При повышении температуры на 35 ° C рекомендуется использовать ледяную воду для предотвращения образования усадочных трещин.

Примечание : — Бетон, уложенный и выдержанный при умеренной температуре 17–26 ° C приобретет более высокую прочность и долговечность

Контроль температуры бетона, несомненно, будет полезным. Бетон менее подвержен образованию трещин. Трещины возникают из-за нагрева. Тепло производится в результате протекающих химических реакций и внешних факторов.

ВЛИЯНИЕ ХОЛОДНОЙ ПОГОДЫ НА БЕТОН

Воздействие холода на бетон, при отсутствии специальных мер предосторожности, может быть следующим:

a) Задержка схватывания — Когда температура падает примерно до ± 5 ° 0 или ниже, развитие прочности бетона замедляется по сравнению с развитием прочности при нормальных температурах. Таким образом, период твердения, необходимый перед снятием опалубки, увеличивается, и опыт бетонирования при нормальной температуре не может быть использован напрямую.

b)) Замерзание бетона в раннем возрасте — Когда бетон подвергается воздействию отрицательной температуры, существует риск того, что бетон испортит непоправимые 1011 или прочность и другие качества, то есть может повыситься проницаемость и ухудшиться долговечность.

c) Многократное замораживание и оттаивание бетона — Если бетон подвергается многократному замораживанию и оттаиванию после окончательного схватывания и в течение периода твердения, конечные качества бетона также могут быть ухудшены.

d) Напряжения из-за перепада температур — Общеизвестно, что большие перепады температур внутри бетонного элемента могут способствовать растрескиванию и отрицательно сказаться на долговечности. Такие перепады вероятны в холодную погоду во время снятия изоляции формы

.

Конструкция бетонной смеси: контроль температуры и времени

Намеренное создание DEF в лаборатории — эксперимент для менеджеров по контролю качества

Фрэнк Боуэн

Примечание редактора: это четвертая статья из годичной серии, в которой исследуется наука о бетоне, чтобы лучше понять структуру смеси.Сериал написан Полом Рамсбургом, техническим специалистом по продажам Sika Corp., и Фрэнком Боуэном, представителем по развитию бизнеса Rosetta Hardscapes. Щелкните здесь, чтобы увидеть третью статью из этой серии.

Примечание автора: прежде чем мы углубимся в это, я предлагаю вам прочитать ACI 305, «Руководство по бетонированию в жаркую погоду», и ACI 306, «Руководство по бетонированию в холодную погоду», а также разделы 4.4.6, «Горячие Меры предосторожности при погодных условиях »и 4.4.7« Меры предосторожности в холодную погоду »в Руководстве по контролю качества NPCA для заводов по производству сборных железобетонных изделий.В дополнение к этим рекомендациям я также предлагаю вам прочитать статью «Термический удар бетона» Кайлы Хансон, PE, опубликованную в выпуске Precast Inc. за июль-август 2016 г. чтобы представить новые идеи и концепции, а не повторять то, что уже было освещено в убедительной редакционной статье. В своей статье Хансон рассматривает основные правила литья и отверждения, которым мы должны следовать в отношении регулирования температуры при производстве сборного железобетона.Моя статья, однако, предназначена для читателей, которые хотят нарушить эти правила и извлечь уроки из своих выводов.

Поскольку мы находимся на пике летней жары, самое время ознакомиться с методами производства и отверждения на наших предприятиях. Температурные ограничения — даже если я собираюсь попросить вас их пересечь — установлены по очень веской причине. Нам, производителям сборного железобетона, необходимо постоянно отливать формы, чтобы оставаться прибыльными. Время — деньги, а рабочая сила не из дешевых. Поэтому мы хотим изготовить как можно больше отливок в кратчайшие сроки.Здесь мы можем столкнуться с серьезными проблемами, особенно если мы не будем осторожны с нашими ограничениями. Производственные группы, которые больше сосредоточены на количестве произведенных единиц, чем на качестве произведенных единиц, могут рисковать опасностями отложенного образования эттрингита (DEF), если не используются надлежащие методы смягчения последствий.

Время может быть на вашей стороне

«Эти формы нужно заливать дважды в день!» Все мы слышали это раньше. Ускорение добавления добавок, более короткие циклы отверждения и быстрое производство — это инструменты, которые повышают эффективность сборных железобетонных изделий.Но что произойдет, если мы достигнем предела того, что можем производить, и отстаем от графика? Когда строительные проекты опережают запланированный график, часто хвалят поставщиков и производителей. «За кулисами» производственного времени, которое мы предоставляем нашим клиентам, всегда будет определяющим фактором в наших предложениях по увеличению нашей доли работы. Время, как оно постоянно напоминает нам, непрерывно и ценно с каждым днем. Когда приближаются дедлайны и мы отстаем от графика, мошенничество может стать все более привлекательным.Но если мы будем придерживаться нескольких простых правил, мы сможем спланировать все так, как мы надеемся.

Проблема

В чем заключается проблема, о которой я говорю в этой статье, чем она вызвана и как ее избежать? Слишком сильный нагрев во время отверждения бетона может вызвать DEF, но этого можно избежать, следуя рекомендациям Американского института бетона и Национальной ассоциации сборного железобетона. Давайте посмотрим, что происходит на этапах отверждения сборного литья.

Я делю этапы твердения сборного железобетона на четыре категории.Первая — это хорошо известная категория под названием «начальный набор». Начальное схватывание определяется как время от момента укладки и обработки бетона до момента, когда требуется 500 фунтов на квадратный дюйм для проникновения раствора на 1 дюйм согласно ASTM C403, «Стандартный метод испытаний для определения времени схватывания бетонных смесей по сопротивлению проникновению». Этот этап легко контролируется с помощью пенетрометра и может помочь нам определить, когда мы можем внедрить дополнительные методы отверждения. Второй этап отверждения начинается с момента, когда бетон достигает прочности при транспортировке.Я называю этот этап «начальное лечение». Именно на этом этапе он больше полагается на неявные знания менеджера по контролю качества, чем на его или ее явные знания, чтобы спрогнозировать время, необходимое для достижения этой точки. Это связано с тем, что многие пенетрометры имеют точность от примерно 100 до примерно 700 фунтов на квадратный дюйм. Большинство современных машин для испытаний на гидравлическую прочность не считаются точными для результатов испытаний на 4-дюймовых образцах ниже 1500 фунтов на квадратный дюйм. Это оставляет промежуток между испытаниями на прочность от 700 до 1500 фунтов на квадратный дюйм, который лучше всего можно понять по годам литья, записи и анализа данных установленного времени.


СОВЕТ ПРОФЕССИОНАЛА: В общем, нам нужен бетон, чтобы достичь заданной прочности на снятие изоляции, прежде чем мы сможем вывести его из формы. Это, конечно, зависит от толщины элемента, массы элемента, используемых подъемных устройств и многих других переменных. Каждую отливку следует тщательно анализировать, чтобы определить пределы прочности при снятии изоляции, подъеме и перемещении. Некоторым отливкам может потребоваться меньше, некоторым — больше. Окончательное внутреннее тестирование — единственный способ доказать, что участник готов к удалению из формы.


После испытания по крайней мере трех 4-дюймовых цилиндров — я рекомендую отлить один дополнительный цилиндр для испытания на прочность на отрыв, чтобы вы могли сломать один раньше, чтобы получить оценку увеличения нагрузки — и зарегистрировать в пределах указанного диапазона. После снятия прочности отливку можно переместить из формы, закончить, нанести этикетку и переместить на третью стадию отверждения. Я называю этот этап «лечением производственных растений». Это этап, на котором отливка перемещается в зону, где может произойти дальнейшее отверждение.Заключительный этап лечения — это после того, как отливка установлена, что я называю «лечением на месте / установленным».

В этой статье я хочу обратиться к двум наиболее важным стадиям отверждения сборного железобетона, касающимся экономии времени производственного цикла форм, начального схватывания и начального отверждения. Но позвольте мне отвлечься на мгновение, чтобы убедиться, что вы приняли меры по снижению затрат, прежде чем погрузиться в тотальную тепловую атаку на ваши бетонные отливки.

Процесс

Существует множество способов увеличить производительность завода по производству сборного железобетона.Некоторые варианты, такие как покупка большего количества форм или добавление нового серийного завода / здания, не всегда жизнеспособны. Когда это невозможно, это заставляет нас задуматься о повышении производительности за счет сокращения существующего времени производственного цикла. Это стало движущим фактором для создания производства сухого бетона. Что касается операций по мокрому литью, я предлагаю продолжить рассмотрение бережливого производства.

Прежде всего, найдите свои отходы — большая часть их будет найдена в потерянное время — используйте их, исправьте и научите других, как поддерживать изменения.Применяя методологию бережливого производства к производству сборного железобетона, наблюдайте за привычками и технологическим процессом бригады, чтобы узнать, сколько времени требуется для выполнения данной задачи. Сделайте это, чтобы пересмотреть план завода и, в частности, шаги и расстояния, используемые в процессе. На каждом заводском этаже есть свободные деньги, если вы знаете, где искать. Самый эффективный способ максимизировать эффективность завода по производству сборного железобетона — это добавить исправно работающую вторую или даже третью смену. Добавление вечерней производственной бригады устраняет недоиспользованные простои на производственном предприятии.Это не всегда легко реализовать и обычно требует большого внимания руководства для координации двух смен. Если ваш потребительский спрос растет, и вы хотите использовать больше того, что у вас уже есть, во что бы то ни стало, продолжайте пытаться достичь этой цели, независимо от ограничений, с которыми вы сталкиваетесь.

Теперь давайте вернемся к пониманию температуры бетона на производственном предприятии с быстрым циклом.

В очень кратком синопсисе, вот шесть ключевых примечаний из Руководства по контролю качества NPCA относительно температурных пределов, найденных в разделах 4.3.5 и 4.3.6.

В холодную погоду:
  1. Избегайте добавления в смесь замораживающих агрегатов.
  2. Запрещается наливать в миксер воду с температурой, превышающей 180 градусов по Фаренгейту.
  3. Температура свежего бетона во время укладки должна быть от 45 до 90 F. Если для отверждения используется тепло или пар, начальное схватывание должно быть достигнуто до введения тепла и / или пара.
  4. Для этого начальное схватывание должно регистрироваться не реже одного раза в месяц для каждого дизайна смеси, чтобы проверить, когда можно ввести тепло и / или пар.
  5. Когда применяется ускоренное отверждение, следует внимательно следить за скоростью повышения температуры и никогда не допускать превышения 40 F в час. На микроуровне при мониторинге цифрового датчика температуры, который показывает точность до десятых долей градуса, это будет в среднем около 9 секунд между каждой десятой долей градуса.
  6. Максимальная внутренняя температура бетона никогда не должна превышать 150 градусов во время отверждения, если не используются процедуры снижения DEF. См. Комментарий в Руководстве по контролю качества NPCA на страницах 59 и 60, где описаны несколько вариантов, предлагаемых для уменьшения DEF при более высоких температурах отверждения.

СОВЕТ ПРОФЕССИОНАЛА: Имейте в виду, что при отверждении паром на вашем предприятии аудиторы программы сертификации предприятий NPCA будут учитывать намерение добавленного тепла, вводимого в ваше предприятие, при оценке необходимости внутренней тепловой записи. Например, включение тепла на центральном воздушном термостате, который управляет общей температурой окружающей среды в установке, не может рассматриваться как преднамеренное повышение температуры отверждения. С другой стороны, направление горячего конца торпедного нагревателя в направлении сборной формы должно показать намерение добавленного тепла как заранее запланированного процесса для ускорения отверждения, тем самым требуя надлежащего внутреннего контроля.


Во время начального схватывания начинается химическая реакция гидратации, и по мере развития первых образований кристаллического кремнезема критически важно, чтобы отливка была защищена от манипуляций, перемещения или вибрации. Недавно разработанная матрица на данном этапе столь же хрупка, как и когда-либо. После первоначального выделения повышенного тепла кристаллизация протекает медленно с периодом небольшого выделения тепла. В зависимости от формы отливки и функции формы, демонтаж внешней стенки формы может быть возможен всего за пару часов и до того, как будет достигнуто даже 500 фунтов на квадратный дюйм, но это по своей сути рискованно.

Во второй части отверждения, которое обычно происходит в течение ночи на заводе по производству сборных железобетонных изделий, происходит огромное увеличение теплоты гидратации.

«Нет ничего лучше, чем увидеть выпуск пара и почувствовать поверхность отливки, когда форму открывают утром после укладки бетона», — сказал Гэри Найт из Lehigh Cement Co.

В течение следующих нескольких дней этот бетон будет быстро набирать прочность. На ранней стадии гидратации наиболее растворимые фазы, трикальцийалюминат и трикальцийсиликат, вступают в реакцию первыми и вносят вклад в начальное схватывание и раннюю прочность.На этом этапе регулируемые температуры в верхней части указанных выше пределов и максимальная влажность обеспечивают идеальную среду (за исключением добавления атмосферного давления), чтобы гарантировать, что этот бетон достигнет своей прочности и долговечности.

Эксперимент

Сейчас, на этих двух этапах, я призываю вас нарушить некоторые правила (конечно, в лаборатории). В частности, я рекомендую вам выйти за пределы максимальных температурных ограничений, но тестируйте столько переменных, сколько хотите, при условии, что они изолированы для каждого эксперимента.Чтобы лучше понять эффекты отверждения в оптимальных, стандартных и нестандартных условиях, вот мой рекомендуемый эксперимент, в котором вы можете намеренно вызвать DEF.

  • Отлейте 22 испытательных цилиндра из смеси, используемой на вашем предприятии. Хотя для этого эксперимента нет необходимости, выберите такую ​​смесь, если таковая имеется, без дополнительных вяжущих материалов, с использованием цемента типа 3 и с химическим ускорением. Постарайтесь, чтобы температура свежего бетона была близка к 90 F при помещении его в испытательные цилиндры.Это дало бы самые драматические результаты.
  • Вылечите шесть цилиндров, как обычно, для стандартного выпуска, в соответствии с требованиями внутреннего тестирования, два — для снятия разрывов прочности (давайте останемся неизменными здесь на 24 часа), два в резервуаре с температурой 73,5 градуса F для 7-дневных перерывов и два в бак на 73,5 градуса F для 28-дневных перерывов. Это ваши контрольные образцы. Сравните все результаты с этими перерывами.
  • Теперь возьмите 10 цилиндров сразу после заливки, пока бетон еще свежий, и немедленно отвердите их в контролируемой среде со 100% влажностью при 200 F в течение 23 часов.Через 23 часа выньте цилиндры из форм, дайте им остыть до 73,5 F в течение 24 часов и храните в сухом месте. Оставьте их выставленными на прилавке в лабораторной комнате, если в лаборатории может поддерживаться приемлемая температура окружающей среды около 73,5 F.
  • Два перерыва в 24 часа. На отметке 4 дня поместите четыре баллона обратно в резервуар, перерыв два через семь дней и два через 28 дней.
  • Оставьте четыре баллона на прилавке, перерыв два через семь дней и два через 28 дней.
  • Оптимально отвердите оставшиеся шесть цилиндров.После заливки поместите две штуки в среду с влажностью 100% и температурой 90 F до установленного начального времени схватывания этой конкретной смеси в аналогичных условиях. После первоначального схватывания увеличивайте температуру отверждения на 10 градусов каждые 15 минут в течение следующих 90 минут до тех пор, пока температура не достигнет 150 F при сохранении 100% влажности. В этой среде отвердите два цилиндра в течение примерно 20 часов (непосредственно перед 24-часовой точкой разрыва, позволяя цилиндрам остыть для обработки до 73.5 F), два для 7-дневных перерывов и два для 28-дневных перерывов.
  • Вы, конечно, обнаружите, что вы можете демонтировать отливку с рекордной скоростью при перегреве отливки во время начальной схватывания. Однако проблема заключается в том, что потеря влаги из-за увеличения тепла предотвращает образование гидрата силиката кальция, и это останавливает химическую реакцию гидратации до ее завершения. Когда вы демонтируете свои цилиндры, на первый взгляд может не быть ничего очевидного, но проблемы теперь скрыты в матрице преждевременных ошибок.Частичная кристаллизация, которая уже сформировалась и созрела до затвердевания, смешивается с частицами цемента, которые еще не начали развиваться. У вас есть бомба замедленного действия.
  • Цилиндры, которые были подвергнуты высокому нагреву раньше, оставлены на прилавке на четыре дня, а затем снова помещены во влагу, должны испытать обширное растрескивание, которое является результатом замедленного образования минерала эттрингита. При высокой начальной температуре, превышающей предписанный предел, эттрингит, который является нормальным продуктом ранней гидратации цемента, блокируется от развития на той стадии его жизненного цикла, когда он больше всего необходим.
Урок

Прочитать об этом эксперименте может быть полезно, но еще лучше увидеть его из первых рук и обучить группу контроля качества и производственную бригаду. Я надеюсь, что вы попросите своих сотрудников по контролю качества проверить пределы и получить представление о методах ускоренного отверждения. Нарушение правил извлекает большие уроки, если эти неудачи признаются, и мы извлекаем уроки из них. Неудача — это, пожалуй, предпосылка для достижения успеха.

Фрэнк Боуэн, выпускник Master Precaster 2013 года, получил степень M.Б.А. окончила Государственный университет Среднего Теннесси по программе повышения квалификации в сфере управления бетонной промышленностью в 2014 году и является представителем по развитию бизнеса в Rosetta Hardscapes в Шарлевуа, штат Мичиган.

Температура бетона — обзор

Проверка усадочных трещин

Усадочные трещины в бетоне могут быть вызваны термическими напряжениями в раннем возрасте, усадкой при высыхании или и тем, и другим. Эффекты почти одинаковы независимо от причины, поэтому в этом разделе «усадка» рассматривается в общем смысле.

Растягивающие напряжения накапливаются в бетоне, когда он сжимается из-за снижения температуры бетона от максимальной температуры гидратации (из-за реакции вяжущего материала) до температуры окружающей среды. Размер и расстояние между трещинами зависит от комбинации факторов, включая следующие:

геометрия конструктивного элемента.

свойства бетона:

выработка тепла; зависит от типа и содержания вяжущих материалов; FA и GGBS помогают снизить тепловыделение.

изменение прочности во времени.

тепловые свойства; разные заполнители придают бетону разную скорость расширения и сжатия.

водоредуцирующие добавки; суперпластификаторы помогают снизить содержание связующего и, следовательно, тепловыделение (при условии минимального содержания связующего для долговечности).

температура размещения; температура бетона во время укладки влияет на максимальную температуру; это можно уменьшить, охлаждая компоненты с помощью охлажденной воды, льда или жидкого азота.

охлаждение на месте; охлаждающие патрубки эффективны, но дороги; поверхностное охлаждение водяным орошением применимо для профилей толщиной менее 500 мм.

Температура окружающей среды. Ночное бетонирование выгодно, если этим не усугубляется максимальный перепад температур.

Расположение строительных и деформационных швов. Деформационные швы позволяют элементам сжиматься с меньшими ограничениями, чем встроенные элементы.

Относительный возраст между соседними слепками. Когда вторая отливка элемента приливается к первой отливке, она будет удерживаться им и, таким образом, увеличивать вероятность растрескивания. Чем дальше друг от друга по возрасту две единицы, тем больше будет ограничение, так как большая усадка уже произошла при первом отливке.

Количество и расположение арматурной стали. Стержни малого диаметра при небольшом расстоянии друг от друга уменьшают ширину трещин.

Предварительное напряжение элементов добавит сжимающее напряжение к элементам и снизит вероятность растрескивания, но это может быть непрактичным или экономичным.

Тип опалубки. Для секций толщиной <500 мм стальная опалубка способствует отведению тепла и, следовательно, более низкой максимальной температуре. Для более толстых секций лучше всего использовать фанеру или изоляцию, так как более медленные потери тепла сводят к минимуму температурные градиенты по секции, которые также могут вызвать растрескивание.

Обработка бетона после заливки. Влажное отверждение бетона может помочь уменьшить образование трещин из-за пластической усадки и усадки при высыхании.

За некоторые из этих факторов ответственность несет проектировщик, а за другие — подрядчик. Наиболее влиятельными факторами, над которыми проектная и строительная группа имеет некоторый контроль, являются конструкция армирования, тепловыделение и его смягчение, а также тип заполнителя.

Проектирование усадочной арматуры является обязанностью инженера-проектировщика, и для этого необходимо сделать допущения в отношении деталей конструкции и тепловыделения после литья.Рекомендуется, чтобы эти параметры были сообщены подрядчику через спецификацию проекта, чтобы подрядчик мог сформулировать опалубку, бетонную смесь и последовательность строительства в соответствии с проектом. Если подрядчик не может соответствовать предположениям проектировщика, то фактические или ожидаемые параметры должны быть сообщены проектировщику, чтобы проект можно было обновить в соответствии с требованиями. Проектирование и строительство усадочной арматуры должны быть совместными усилиями проектировщика и подрядчика, и это должно быть записано в спецификации проекта.

Геометрия элемента, а также расположение и тип конструкции и деформационных швов влияют на ограничение, которое испытывает элемент. Если бы бетонный элемент мог полностью свободно сжиматься без каких-либо препятствий со стороны земли или соседних элементов, то он давал бы без ограничений, и не было бы нарастания растягивающего напряжения. Например, трение между основанием и его основанием может ограничить усадку бетона в основании и вызвать растяжение. Когда стеновая панель заливается поверх основания, основание уже подвергнется некоторой усадке, и поэтому он будет сдерживать более свежий бетон в стеновой отливке.Сдерживание вдоль нижней части элементов в этих двух примерах приводит к растягивающим напряжениям в горизонтальном направлении вдоль нижней части элемента, и образуются вертикальные трещины для снятия напряжений, если они превышают предел прочности бетона на растяжение в то время. Если стержень неармированный, вероятно, будет небольшое количество трещин большой ширины.

В зависимости от конфигурации конструкции и толщины элементов необходимо проверить ограничение внешнего края (как описано в предыдущем абзаце), ограничение конца и внутреннее ограничение (CIRIA C660).Конечное ограничение возникает, когда элемент, например плита или балка, залит между двумя жесткими опорами на его концах. Внутреннее ограничение возникает из-за различных температурных изменений внутри элемента и может вызвать внутренние трещины.

В начальный период бетон набирает прочность, и в то же время он сначала нагревается из-за реакций гидратации цемента, а затем охлаждается после завершения основной части гидратации. Именно в период охлаждения в раннем возрасте бетон наиболее уязвим для растрескивания.Прочность бетона на растяжение увеличивается, но все еще остается низкой, и одновременно с этим увеличивается напряжение в бетоне по мере его охлаждения из-за сдерживания. В любой момент времени на этой ранней стадии, если прочностная способность бетона не превышает развиваемое напряжение, произойдет растрескивание.

Когда элемент должным образом усилен против растяжения, может возникнуть множество узких трещин. Более широкие трещины (более 0,3 мм) способствуют проникновению хлоридов и тем самым снижают срок службы элемента в эксплуатации.Однако текущие исследования показывают, что даже небольшие трещины могут отрицательно повлиять на его долговечность (Otieno et al., 2016). Минимальное содержание вяжущего для морского бетона указано для уменьшения его проницаемости, но следует соблюдать осторожность, чтобы не использовать слишком много вяжущего, поскольку это может привести к слишком большому нагреву и в крайних случаях привести к неприемлемому увеличению трещин или даже к замедленному образованию эттрингита. Когда температура бетона поднимается выше 65 ° C, образуется особый тип сульфата, который в присутствии воды образует эттрингит после затвердевания бетона.Этот замедленный эттрингит расширяется и вызывает внутреннее напряжение в бетоне, которое проявляется в виде трещин. Массивные элементы конструкции, которые создают высокие внутренние температуры во время гидратации и испытывают во время эксплуатации воздействие воды (например, морские брызги), являются наиболее уязвимыми для этого явления (Godart and Divet, 2013).

Подробные рекомендации по проектированию арматуры, способной противостоять силам усадки, можно найти в BS EN 1992-3: 2006 и CIRIA C660.

Влияние температуры отверждения на долговечность бетона в условиях сильно геотермальной среды

Чтобы определить долговечность бетона при фактической температуре и влажности окружающей среды туннеля, в этом исследовании исследуются механические свойства, проницаемость для хлорид-ионов, относительный динамический модуль упругости. , и коэффициент потери массы образцов бетона, отвержденных при температуре, которая варьировалась от нормальной, 40, 60, 75 и 90 ° C, а влажность постоянно поддерживалась на уровне 90%.Экспериментальные результаты показывают, что отверждение при высоких температурах может способствовать развитию прочности на ранней стадии, но снижает долговременную прочность. Доказано, что 60 ° C — критическая точка. При температуре выше 60 ° C прочность бетонного материала и его сопротивление проницаемости для хлорид-ионов показали тенденцию к снижению; однако в соответствующем температурном диапазоне морозостойкость бетона улучшается с повышением температуры.

1. Введение

По мере развития западного мира методы добычи полезных ископаемых и понимание подземной инженерии постепенно улучшались.Создание глубоких туннелей в пластах во многих странах высветило ущерб, который может быть причинен сильно геотермальной средой; эти вопросы приобретают все большее значение в подземном строительстве [1–4]. Это повреждение может серьезно повлиять на конструкцию туннеля и его долговечность, а также может привести к изменению физического поведения бетона.

Ли и др. [5] исследовали влияние среды отверждения горячего источника на характеристики бетона. Это исследование показало, что при высоких температурах в бетоне легче образуются пузыри.Ян и Цуй [6] обнаружили, что температуры отверждения выше 50 ° C значительно стимулируют реакционную способность цемента за счет измельчения мелкодисперсного шлакового порошка и цемента, летучей золы, композита силиконовой золы и гелеобразного материала. Tang et al. [7] исследовали влияние температуры на прочность сцепления горных пород, окруженных торкретбетоном, и обнаружили, что повышение температуры приводит к усадке торкретбетона и ухудшению сцепления с продуктами гидратации, что приводит к увеличению пор на границе раздела. Описанные выше исследования показывают, что температура окружающей среды влияет на прочность сцепления и структуру пор бетонных опорных конструкций во время строительства и на ранних этапах.Когда требуются заданные характеристики, влияние термического отверждения на свойства бетона необходимо учитывать в процессе проектирования бетона, поскольку тепло может влиять на микроструктурные свойства и долговечность бетона [8].

В настоящее время исследования прочности бетона больше не ограничиваются одной окружающей средой, а могут проводиться с учетом множества факторов. Jin et al. [9] путем экспериментов с использованием трех типов систем сухой и влажной циркуляции определили закон разрушения бетона под нагрузкой, карбонизацией и воздействием хлоридов.Holt et al. [10] обнаружили, что результаты, полученные в результате лабораторных однофакторных исследований ускоренного разрушения бетона, значительно отличаются от результатов, полученных при воздействии, и для физических испытаний следует учитывать комбинированное действие нескольких факторов; Эти исследования показывают, что на долговечность материала и конструкции бетона влияет совокупное действие нескольких факторов [11]. Многофакторная долговечность бетона. Исследования обычно рассматривают такие факторы разрушения, как повреждение при замерзании-оттаивании, карбонизация и коррозия, вызванная хлоридом [12].Замораживание-оттаивание (F – T) — одна из наиболее агрессивных форм воздействия на бетон, поскольку циклы F – T могут вызвать серьезное внутреннее растрескивание и поверхностное растрескивание [13]. Было отмечено, что механическое замораживание и оттаивание в сочетании с попаданием вредных солей может значительно снизить долговечность бетонных конструкций [14]. Это связано с тем, что коэффициент диффузии ионов хлора (CCID) для всего бетона увеличивается после воздействия циклов замораживания-оттаивания [15]; таким образом, диффузия хлорид-иона в бетон ускоряется [16].Вследствие этого бетон теряет сопротивление механической нагрузке (т.е. происходит уменьшение динамического модуля упругости и прочности на сжатие).

Для исследования стойкости к эрозии хлорид-ионами Zhang et al. [17] проанализировали влияние добавок на диффузию хлорид-ионов в паровом и стандартном бетоне. Это исследование показало, что по сравнению со стандартным бетоном влияние парового отверждения на хлоридостойкость бетона является невыгодным. Коэффициент диффузии хлорид-ионов в бетоне увеличивается после отверждения паром, но после добавления минеральной добавки свойства хлорид-иона стандартного и парового бетона заметно улучшаются.Wang et al. [18] изучили разницу между долговечностью торкретбетона и обычного бетона и показали, что добавление стальной фибры улучшает долговечность напыленного бетона, но в отношении хлорид-ионной эрозии улучшенные характеристики не были очевидны.

На основании приведенного выше анализа, исследования эффектов циклического замерзания-оттаивания и коррозии на ускоренный торкретбетон были ограниченными и бессистемными [19]. В настоящее время исследовательские работы редко включают всестороннее изучение механических свойств, проницаемости для ионов хлора и антифриза бетона при различных температурных градиентах.

В связи с этим, а также для предотвращения коррозии бетонных конструкций из-за температуры, хлорид-ионов, условий замораживания-оттаивания или комбинации этих факторов, это исследование было выполнено при нормальной температуре, 40, 60, 75 и 90 ° C при относительной влажности 90%. Механические свойства, проницаемость для ионов хлора, относительные динамические модули упругости и коэффициенты потери массы были определены, чтобы лучше понять долговечность бетона.

2. Экспериментальное исследование
2.1. Экспериментальная информация

Кирехатарская ГЭС расположена в среднем и нижнем течении реки Ташкур. Отводной туннель проходит через высокогеотермическую среду между Y7 + 010 и Y10 + 355 (рис. 1), которая является причиной попадания водяного пара во вход в туннель во время строительства из-за высокой температуры в основном отверстии (рис. 2). Опоры туннеля из бетона выдерживались в условиях высокой температуры и высокой влажности, которые в процессе строительства были измерены при температуре до 95 ° C и влажности 90%.Кроме того, в эксплуатационный период температура реки Ташкур была изменена с нуля до 12 ° C. Это обязательно повлияет на прочность и долговечность бетона.



2.2. Экспериментальные условия и материалы

Эти экспериментальные условия в данной работе основаны на реальной температуре и влажности окружающей среды туннеля [7]; следовательно, рабочими условиями, выбранными для испытаний, были относительная влажность 90% и температура 40, 60, 75 и 90 ° C, а также нормальная температура (таблица 1).Исследование прочности бетона в этих температурных средах проводилось на основе лабораторных испытаний при выбранных условиях. Камера высокотемпературного отверждения показана на рисунке 3.


Условия испытаний Температура (° C) Возраст (d)

40 60 75 90 Нормальный (20) 3, 7, 28


Как показано в таблице 2, сырье бетон состоял из цемента Taihang (класс прочности: P.042,5), чистый речной песок (модуль крупности 2,70) и измельченный заполнитель хорошего качества (диапазон размеров частиц 5–15 мм). Добавки включали ускоритель HZC-1, восстановитель UNF-2A и волокно RS2000 (Roycele). Состав смеси представлен в Таблице 3.


Материал Цемент Гравий Песок Угольная зола Водоредуктор 9048 Ускоритель
Тип P.042,5 Непрерывная сортировка 5–15 мм Машинный песок, средний песок с модулем тонкости 2,70 II с тонкостью помола 18,5 Нафталин UNF-2A типа HZC-1 Тип Roycele RS2000

09

Roycele RS2000

Количество использованного материала (кг / м 3 )
Зольность / цементное соотношение Вода Цемент % ) Песок Гравий Редуктор воды
(0.7%)
Ускоритель
(4%)
Волокно

0,42 196 373 93 895 9049 904 904 905 904 904 9049 1 9049 9049 1

2.3. Экспериментальная установка и методология
2.3.1. Испытание на одноосное сжатие

Испытания на одноосное сжатие были проведены на кубических образцах бетона со стороной 100 мм в течение 3, 7 и 28 дней в соответствии с методологией испытаний механических свойств обычного бетона (GB50081-2002, Китай).Для этих испытаний использовалась управляемая компьютером, электрогидравлическая сервоприводная трехосная испытательная машина для горных пород TAW-2000. Когда окончательная прочность бетона на сжатие была получена, ее умножили на коэффициент преобразования размера 0,95.

2.3.2. Тест на стойкость к проникновению хлорид-иона

В этом эксперименте был проведен тест на стойкость к проникновению хлорид-иона (RCM) на основе «Стандартного метода тестирования долговременных характеристик и долговечности обычного бетона» (STPDC) китайского стандарта (GB -Т50082-2009).Размер формы, которую использовали в этом испытании, составлял 100 мм × 50 мм. Образец был прикреплен к одному концу рукава из силиконовой резины обручем, а сторона цилиндра была герметизирована (рис. 4 (а)). Анодная пластина была помещена в резиновую втулку, а катодная пластина была размещена в нижней части резиновой втулки (красный порт — анод, черный — катод), к которому катодный раствор (10% -ный раствор NaCl) и Добавляли анодный раствор (0,3 моль / л раствор NaOH). Следует отметить, что эти растворы должны быть приготовлены за 24 часа до эксперимента и запечатаны при постоянной температуре (20 ~ 25 ° C).Затем был определен коэффициент переноса хлорид-иона бетона с помощью измерителя хлорид-иона (рис. 4 (б)).


(a) Испытательное устройство
(b) Измерение коэффициента переноса хлорид-ионов
(a) Испытательное устройство
(b) Измерение коэффициента переноса хлорид-иона

Нестационарный коэффициент переноса хлорида бетон рассчитывается следующим образом: где — RCM на основе STPDC, в м 2 / с; — абсолютное значение используемого напряжения в В; — среднее значение начальной и конечной температур анода, ° C; — толщина образца, м; — средняя глубина проникновения хлорид-иона в бетон, мм; и — продолжительность испытания, ч.

2.3.3. Тест замораживания-оттаивания бетона

Для теста замораживания-оттаивания бетона в этой работе использовался метод быстрого замораживания-оттаивания, который проводился на образцах, отвержденных в течение 28 дней. Размер образца 100 мм × 100 мм × 400 мм. Группа сравнения была создана в соответствии со стандартом GB-T50082-2009 «Стандартный метод испытаний на долговечность и долговечность обычного бетона». Анализы замораживания-оттаивания проводили каждые 25 циклов. Максимальное количество циклов замораживания-оттаивания составляло 100. Массу и относительный модуль упругости каждого образца бетона измеряли после 25, 50, 75 и 100 циклов замораживания-оттаивания.Согласно спецификациям метода испытаний, когда относительный динамический модуль упругости образца упал до 60%, испытание было остановлено.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Прочность на одноосное сжатие

Значения прочности на сжатие бетона через 3, 7 и 28 дней показаны в таблице 4.

9049 9049

Температура RH% 3 d 7 d 28 d

Нормальный 90 23.81 29,64 32,25
40 ° C 28,71 33,06 34,73
60 ° C 34,06 35,68 34,06 35,68 27,48 28,99
90 ° C 25,11 25,19 26,91

3.1.1. Влияние температуры

Результаты испытаний на прочность при сжатии можно разделить на три набора рабочих условий, а именно, 3-дневное, 7-дневное и 28-дневное время отверждения.Когда температура отверждения образца находится в диапазоне около 60 ° C, прочность бетона на сжатие постепенно увеличивается с повышением температуры. В частности, когда температура достигла 60 градусов, кубики для испытаний из бетона достигли максимальной прочности 34,06 МПа, 35,68 МПа и 37,26 МПа для образцов, отвержденных в течение 3, 7 и 28 дней, соответственно. По сравнению с данными для бетона, отвержденного при нормальной температуре, прочность, измеренная при 60 ° C, показала увеличение на 43,05%, 20,38% и 15%.53% соответственно. Однако, когда температура превысила 60 ° C, значения прочности начали снижаться, указывая на то, что прочность бетона улучшается только в определенном диапазоне температур и до порогового значения. Кроме того, прочность на сжатие образцов бетона, выдержанных при 60 ° C, линейно увеличивается со временем до 28 дней. С повышением температуры прочность бетона на сжатие уменьшается, но общая прочность все еще выше через 28 дней, чем при выдержке в 3 или 7 дней.Эти результаты показывают, что температура действительно оказывает значительное влияние на прочность бетона на сжатие, но это не единственный фактор, который следует учитывать.

3.1.2. Влияние времени отверждения

При температурах от 40 до 90 ° C UCS после 28 дней отверждения увеличивается на 7,2–35,45% по сравнению с эквивалентным 3-дневным образцом и на 4,42–8,80% по сравнению с эквивалентом 7-дневная выборка. Это указывает на то, что с увеличением времени отверждения UCS постепенно увеличивается в условиях высокой влажности.Однако скорость увеличения снижается, когда время отверждения превышает 7 дней. Это связано с тем, что в среде с высокой влажностью более высокие температуры способствуют повышению скорости реакции гидратации цемента, способствуя этой реакции и приводя к быстрому увеличению прочности по сравнению с начальным временем отверждения. С возрастом влияние температуры становится все более очевидным. Свободная вода в капилляре внутри бетона постепенно испаряется и больше не может участвовать в реакциях гидратации на более поздних стадиях.Как следствие, увеличивается пористость и снижается скорость повышения прочности.

3.2. Устойчивость к проникновению хлорид-ионов

Влияние температуры на проницаемость для хлорид-ионов показано на рисунке 5. Из рисунка 5 видно, что тенденция, при которой она сначала снижается, но затем увеличивается с повышением температуры. По мере увеличения температуры, но все еще ниже 60 ° C, коэффициент миграции хлорид-ионов в бетоне постепенно уменьшается. Однако, когда температура отверждения превышает 60 ° C, коэффициент переноса хлорид-ионов имеет тенденцию к увеличению.В частности, когда температура достигает 75 ° C, становится очевидным внезапное увеличение этой тенденции. По сравнению с температурой окружающей среды коэффициент миграции хлорид-ионов увеличился на 70,28%. При температуре выше 75 ° C эта тенденция продолжается до тех пор, пока не наблюдается резкое увеличение коэффициента миграции хлорид-ионов при 90 ° C. Раствор AgNO 3 был распылен на поверхность образцов бетона, отвержденных при 75 ° C и 90 ° C. Поверхности этих образцов обуглены (рис. 6).Это указывает на то, что бетон был разрушен проникновением хлоридов за указанный период времени.



(a) 75 ° C
(b) 90 ° C
(a) 75 ° C
(b) 90 ° C

На основании приведенного выше анализа по сравнению с остальными Температуры, мы обнаружили, что бетон, отвержденный при 60 ° C, имеет лучшую стойкость к проникновению хлорид-ионов, потому что эта температурная среда ускоряет скорость гидратации бетона, и образование гидратированного геля не может распространиться на поверхность бетона.Этот коллоид блокирует проникновение воды и делает реакцию внутренней гидратации неполной. В то же время из-за высокой температуры скорость испарения влаги в бетоне увеличивается, что приводит к увеличению пористости трещин в конструкции, что приводит к снижению плотности бетона.

3.3. Свойство морозостойкости
3.3.1. Относительный динамический модуль упругости

На рисунке 7 показан относительный динамический модуль упругости образцов бетона при различных температурах.Следует отметить, что образцы бетона при температуре 75 ° C и 90 ° C повреждаются после замораживания и оттаивания 75 циклов через 28 дней (Рисунок 8). Последующие испытания не могут быть продолжены, а данные об относительном модуле упругости и потере массы могут быть записаны только 50 раз для цикла замораживания-оттаивания.



(a) Образец после 75 циклов замораживания-оттаивания при 75 ° C
(b) Образец после 75 циклов замораживания-оттаивания при 90 ° C
(a) Образец после 75 циклов замораживания-оттаивания при температуре 75 ° C
(b) Образец после 75 циклов замораживания-оттаивания при 90 ° C

Из рисунка 7 видно, что относительный модуль упругости быстро уменьшается при 75 ° C и 90 ° C после 75 циклов замораживания-оттаивания. .После 25 циклов замораживания-оттаивания относительный модуль упругости бетона в условиях отверждения 75 ° C снизился до 69,78%, а относительный модуль упругости бетона в условиях отверждения 90 ° C снизился до 70,56%. После 50 циклов замораживания-оттаивания относительный модуль упругости обоих образцов снизился до 65,48% и 61,04% соответственно. Внутренняя пористая структура бетона определяет морозостойкость бетона, так как она тесно связана с морозостойкостью [20]. Начальная скорость реакции гидратации бетона при условиях отверждения 75 ° C и 90 ° C очень высока.Гидратированный гель образовывался в основном на поверхности образца бетона и не успевал равномерно растекаться. Кроме того, присутствие коллоидных веществ блокировало попадание внешней воды в бетон и препятствовало дальнейшему протеканию реакции гидратации. Кроме того, при высокой температуре окружающей среды скорость потери воды бетоном выше, что приводит к большей пористости в бетонной конструкции и значительно влияет на морозостойкость бетонной конструкции. В цикле замораживания-оттаивания замораживание и оттаивание повреждают внутреннюю структуру пор, и сломанные поры соединяются между собой, образуя более крупные поры.Вследствие этого явления дефекты внутренней структуры бетона продолжают увеличиваться. Во время процесса замерзания способность противостоять повышающемуся давлению холода будет постепенно снижаться, что в конечном итоге приведет к разрушению бетонных конструкций. В условиях выдержки 75 ° C и 90 ° C сопротивление бетона самому холодному давлению слабее, поэтому он лидирует по разрушениям. Как правило, в процессе замерзания и оттаивания относительный динамический модуль упругости бетона сначала достигает показателя разрушения.

По сравнению с относительными динамическими модулями упругости бетона при 75 ° C и 90 ° C, относительные динамические модули упругости бетона при нормальной температуре, 40 ° C и 60 ° C составили 84,85%, 86,80% и 95,37%, соответственно, после 25 циклов замораживания-оттаивания. Относительные модули упругости конкретных образцов были 79,40%, 78,02% и 86,10% после 50 циклов замораживания-оттаивания. Результаты лучше, чем при 75 ° C и 90 ° C. После 100 циклов замораживания-оттаивания относительный модуль упругости отвержденного образца при нормальной температуре снижается до 57.77%. Относительный модуль упругости бетонных образцов при 40 ° C и 60 ° C составил 63,08% и 68,11% после 100 циклов замораживания-оттаивания. Соответственно, в определенном температурном диапазоне существует положительная корреляция между температурой и способностью бетона противостоять замерзанию и оттаиванию. Чем выше температура, тем лучше характеристики бетона по сопротивлению замерзанию и оттаиванию. За пределами определенного температурного диапазона, с повышением температуры, антизамерзание бетона будет снижаться.Правильная температура отверждения является благоприятной для реакции гидратации бетона, поскольку реакция может протекать полностью. Гель, полученный в результате реакции гидратации, может заполнить всю внутреннюю пору и уменьшить количество крупных пор, что является преимуществом для улучшения антизамерзания бетона.

3.3.2. Потеря массы

Потеря качества образцов бетона при различных температурах изменяется с циклами замораживания-оттаивания, как показано на Рисунке 9. Потеря качества стандартного образца отверждения после 100 циклов замораживания-оттаивания достигает 4.43%. Это связано с тем, что при отливке этой группы образцов, устойчивых к замораживанию-оттаиванию, для испытания стальной модели, на поверхности образца в момент освобождения формы вызываются локальные повреждения. Таким образом, во время циклов замораживания-оттаивания части, падающие с поверхности образца, являются относительно серьезными, из-за чего скорость потери качества быстро увеличивается. Для повышения точности результатов измерений в следующих нескольких температурных условиях все образцы заливают в съемную стальную форму.


Как показано на Рисунке 9, во время более позднего периода цикла замораживания-оттаивания потеря массы образца при 75 ° C и 90 ° C больше, только образцы при 75 ° C имеют небольшое увеличение массы во время начального периода. период цикла замораживания-оттаивания. После 75 циклов замораживания-оттаивания оба образца полностью разрушаются, и дальнейшие испытания невозможны (рис. 8). Следовательно, потеря массы измеряется после 50 циклов замораживания-оттаивания. Температура выдерживания этих образцов бетона в этих двух условиях превысила оптимальную температуру отверждения бетона при соответствующем соотношении компонентов смеси — гидратационный гель, полученный во время реакции гидратации, не может заполнить пустоты внутри пор бетона, что приводит к снижению прочности бетона. .В процессе повреждения от замораживания-оттаивания мелких пор становится все меньше и меньше, а крупных пор увеличивается. Из-за расширения бетона, вызванного высокотемпературным отверждением, поверхность образца трескается и отслаивается, и образец более склонен к разрушению во время цикла замораживания-оттаивания. Эти факторы привели к разрушению образцов бетона при 75 ° C и 90 ° C после 75 циклов замораживания-оттаивания, что является долгосрочными требованиями к морозостойкости. Для образцов бетона при 40 ° C и 60 ° C скорость потери массы в течение всего цикла замораживания-оттаивания была ниже, чем для образцов при 75 ° C и 90 ° C.После 100 циклов замораживания-оттаивания скорость потери массы образцов бетона при 40 ° C и 60 ° C составила 0,92% и 0,05% соответственно. После 75 циклов замораживания-оттаивания качество образца при 60 ° C немного повышается. Однако после 100 циклов замораживания-оттаивания качество образца при 60 ° C ухудшается.

Приведенные выше результаты показывают, что качество образца имело тенденцию к снижению с увеличением количества циклов замораживания-оттаивания. Потеря массы образцов бетона при 40 ° C и 60 ° C наименьшая за 100 циклов замораживания-оттаивания, а их морозостойкость — наилучшая.Порядок морозостойкости бетона при пяти температурных режимах: 60 ° C> 40 ° C> нормальная температура> 75 ° C> 90 ° C. Это указывает на то, что более высокая температура отверждения увеличивает пористость бетона и снижает его связывающую силу. По сравнению с ним морозостойкость хуже. В соответствующем температурном диапазоне морозостойкость бетона улучшается с повышением температуры.

4. Заключение

В этом исследовании были исследованы характеристики бетона, в том числе его механические свойства, проницаемость для хлорид-ионов, относительный динамический модуль упругости и коэффициент потери массы, чтобы уточнить долговечность бетона при различных температурах.Из исследования можно сделать следующие выводы: (1) В условиях высокой влажности, ранняя прочность бетона, очевидно, возрастает с повышением температуры отверждения, а более поздняя прочность увеличивается незначительно. Когда температура отверждения выше, чем критическая температура, прочность бетона снижается с повышением температуры. (2) Повышение температуры отверждения может способствовать реакции гидратации, которая благоприятна для твердения и целостности бетона.Однако, когда температура слишком высока, под действием температуры и тепла гидратации вода в бетоне испаряется в виде газа, который образует поры или пустоты и влияет на протекание реакций гидратации. Это приводит к снижению хлор-ионной стойкости и морозостойкости бетона. Кроме того, значительно снизилась прочность бетона. Чрезмерно высокая температура отверждения увеличивает пористость бетона и снижает его связывающую силу.Кроме того, распределение продуктов гидратации неравномерно. Потеря массы бетона значительна при циклах замораживания-оттаивания. В соответствующем температурном диапазоне морозостойкость бетона улучшается с повышением температуры. (3) В процессе строительства бетонной опорной системы в высокотемпературном водоотводном туннеле температура стены скальной породы и влажность окружающей среды должны измеряться в время. Когда температура каменной стенки слишком высока, следует использовать распылительное охлаждение и другие методы для снижения температуры каменной стенки, что может уменьшить влияние высокой температуры на долговечность бетона.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить за поддержку, полученную в результате финансирования исследовательских проектов Департамента образования провинции Хэбэй (грант № QN2015157).

Какова минимальная и максимальная температура бетона?

В жаркую погоду ряд факторов на месте может препятствовать достижению оптимальных характеристик бетона. Основные проблемы, возникающие при летнем бетонировании, заключаются в том, чтобы предотвратить преждевременную потерю воды из бетона и предотвратить преждевременное схватывание из-за слишком быстрого высыхания.Скорость испарения влаги из свежеуложенного бетона увеличится в четыре раза, когда скорость ветра повысится с нуля до 15 км в час в жаркий день. Если во время отверждения бетону дать высохнуть, что может случиться в жаркую погоду, химическое изменение прекратится прямо в точке, где бетон теряет влагу.

Сколько времени нужно для высыхания бетона при 90 градусной погоде? Бетон выдерживать не менее 7 дней.

Будет ли твердеть бетон при 30 градусах?

Какая минимальная и максимальная температура свежего бетона? Пределы температуры бетона ACI 301.5, ACI 301 и ASTM C94 не устанавливают температурных пределов для свежего бетона в жарких погодных условиях, если приняты меры предосторожности при дозировании, производстве, доставке, размещении и выдерживании бетона. Тем не менее, ASTM C 1064-86 устанавливает максимальный предел от 26,7 ° C до 35 ° C.

Можно ли заливать бетон при 90-градусной погоде? Эксперты согласны с тем, что лучшая температура для заливки бетона составляет 40–60 ° F. Когда температура опускается ниже 40 ° F, химические реакции, укрепляющие бетон, замедляются и могут привести к более слабому бетону.Жаркая погода определяется как температура окружающей среды выше 90 ° F, включая низкую влажность и высокую скорость ветра.

Дополнительные вопросы

Будет ли бетон застывать при 40 градусах?

Какая минимальная и максимальная температура бетона?

Наименьшие размеры секций, см Минимальная температура бетона при укладке и поддержании в течение периода защиты, ° C
——————————– ————————————————— —————————————––
Менее 30,48 12,77
30,48 до менее 91,44 10
91.От 44 до менее 182,88 7,22
Более 182,88 4,44

Насколько горячим может стать бетон, прежде чем он взорвется?

Малоизвестный факт: бетон может взорваться. И теперь ученые знают почему. В новом исследовании исследователи из Empa, Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий, нагрели бетон до 600 градусов по Цельсию (1112 градусов по Фаренгейту) и наблюдали, как он трясется.

Какова нормальная температура бетона?

Типичные спецификации требуют, чтобы температура бетона во время укладки находилась в диапазоне от 10 ° C до 32 ° C (от 50 ° F до 90 ° F).Однако в зависимости от размера элемента и условий окружающей среды предусмотрены различные указанные пределы (ACI 301, 207).

Какая максимальная температура бетона?

95 ° F

Сколько времени нужно бетону, чтобы застыть при 30 градусной погоде?

Можно ли бетонировать в холодную погоду?

После укладки бетона в холодную погоду его температура должна поддерживаться на стабильно высоком уровне, чтобы прирост прочности был нормальным. Впитывающая способность холодного воздуха низкая, но быстро увеличивается по мере нагрева воздуха.Если нагретый воздух вызывает чрезмерное испарение с поверхности бетона, возникнут усадочные трещины.

Какая температура слишком низкая для бетона?

Влияет ли холодная погода на твердение бетона?

Проблемы с бетонированием в холодную погоду. Отверждение бетона — это химический процесс, скорость которого, как и во многих других химических реакциях, зависит от температуры. Чем ниже температура, тем медленнее идет процесс затвердевания или схватывания бетона.

Какая идеальная температура для схватывания бетона?

Температурные диапазоны для заливки бетона Эксперты согласны с тем, что лучшая температура для заливки бетона составляет 40–60 ° F.Когда температура опускается ниже 40 ° F, химические реакции, укрепляющие бетон, замедляются и могут привести к более слабому бетону.

Сколько времени нужно цементу для высыхания в жаркую погоду?

7 дней

Насколько холодно для заливки бетона?

Какая минимальная температура бетона?

50 градусов по Фаренгейту

При какой самой низкой температуре можно заливать бетон?

При какой минимальной температуре можно заливать бетон?

Бетон дольше застывает в холодную погоду?

Бетон, залитый и уложенный в холодную погоду, схватывается и затвердевает гораздо медленнее, поэтому кровотечение также начнется позже, чем ожидалось.Убедитесь, что бетон поддерживает температуру не менее 40 градусов в течение периода отверждения.

Может ли бетон застывать при отрицательных температурах?

Чем ниже температура, тем медленнее идет процесс затвердевания или схватывания бетона. Если температура окружающей среды упадет ниже 0 ° C, часть воды в бетоне может замерзнуть; схватывание практически прекратится, пока он не оттает, и это прерывание гидратации увеличивает пористость и снижает прочность и долговечность.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *