Набор бетоном прочности

Набор бетоном прочности

Содержание статьи:

1. Схватывание и твердение бетона;
2. Как происходит твердение и набор прочности бетона;
3. Что влияет на твердение и набор прочности.

Схватывание и твердение

Прочность бетона считается его основным свойством и отражает качество монолитной конструкции, так как напрямую связана со структурой бетонного камня. Твердение бетона – сложный физико-химический процесс, при котором взаимодействуют цемент и вода. В результате гидратации цемента образуются новые соединения, и формируется бетонный камень.

При твердении бетон набирает прочность, но происходит это не одномоментно, а в течение длительного периода времени. Набор прочности бетона происходит постепенно – в течение многих месяцев.

Набор прочности условно делят на два этапа:

1. Стадия первая — схватывание бетона

Схватывание происходит в первые сутки с момента приготовления бетонной смеси. Время схватывания бетонной смеси напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. При температуре 20 °С процесс схватывания занимает всего 1 час: цемент начинает схватываться примерно через 2 часа с момента затворения цементного раствора, а окончание схватывания происходит примерно через 3 часа. С понижением температуры начало этой стадии отодвигается, а длительность значительно увеличивается. Так, при температуре воздуха около 0 °С период схватывания бетона начинается через 6-10 часов после затворения бетонной смеси и растягивается до 15-20 часов. При повышенных температурах период схватывания бетонной смеси сокращается и может достигать 10-20 минут.

В течение периода схватывания бетонная смесь остается подвижной и на неё можно воздействовать. Благодаря механизму тиксотропии (уменьшение вязкости субстанции при механическом воздействии) при перемешивании несхватившегося до конца бетона, он остается в стадии схватывания, а не переходит в стадию твердения. Именно это свойство бетонной смеси используют при её доставке на бетоносмесителях: смесь постоянно перемешивается в миксере, чтобы сохранить её основные свойства. Во вращающемся миксере автобетоновоза бетон не твердеет в течение длительного времени, но при этом с ним происходят необратимые последствия (говорят бетон «сваривается»), что в дальнейшем значительно снижает его качества. Особенно быстро бетонная смесь сваривается летом.

2. Стадия вторая — твердение бетона

Твердение бетона наступает сразу после схватывания цемента. Процесс твердения и набор прочности продолжается в течение нескольких лет. При этом марка бетона определяется в возрасте 28 суток. Процесс набора прочности и график набора прочности описаны ниже.

Как и сколько бетон твердеет и набирает прочность

Класс бетона по прочности оценивают в возрасте 28 суток. Для испытаний берут образцы в форме стандартного куба со стороной 15 см, испытуемый образец при этом выдерживают при температуре 20±3°С и относительной влажности воздуха 95±5%. Эти параметры хранения бетонной смеси и есть нормальные условия твердения бетона, а сама камера для хранения испытуемых образцов называется камерой нормального хранения (НХ).

При отклонении температуры твердения в большую сторону от «нормальной» получают твердение бетона при повышенной температуре, а при отклонении в меньшую – твердение при пониженной температуре.

В таблице приведена информация о наборе прочности бетона марок М200 — М300 на портландцементе М-400, М-500 в первые 28 суток в зависимости от среднесуточной температуры:

График набора прочности при различных температурах твердения приведен ниже (за 100% берется набор марочной прочности в первые 28 суток):

Для справки: данными вышеприведенной таблицы и графика можно воспользоваться для определения срока распалубки монолитной железобетонной конструкции, который в соответствии с нормативными документами наступает с того момента, когда бетонная смесь наберет 50-80% от своей марочной прочности (подробнее в статьях «Когда снимать опалубку» и «Уход за бетоном»).

Для твердения бетона характерны следующие особенности:

• чем ниже температура окружающего воздуха, тем медленнее происходит твердение и нарастает прочность;
• при температуре ниже 0°С вода, необходимая для гидратации цемента, замерзает и твердение прекращается. При последующем повышении температуры твердение и набор прочности возобновляются;
• при прочих равных условиях во влажной среде к определенному сроку бетон приобретает прочность выше, чем при твердении на воздухе;
• в сухих условиях дальнейшее твердение замедляется и практически прекращается, из-за отсутствия влаги, необходимой для гидратации цемента;
• при повышении температуры до 70-90° С и максимальной влажности скорость нарастания прочности значительно увеличивается. Именно такие условия создают при пропаривании бетона паром высокого давления в автоклавах.

Заметим, что скорость набора прочности бетона – величина непостоянная. Твердение имеет наибольшую интенсивность в первые 7 суток с момента заливки бетонной смеси. При нормальных условиях твердения через 7—14 дней бетон набирает 60—70% от своей 28-дневной прочности. В дальнейшем набор прочности не прекращается, но происходит гораздо медленнее, а к трехлетнему возрасту прочность бетона может достигать 200-250% от величины, определенной в возрасте 28 суток.

От чего зависит набор прочности и твердение

На набор прочности бетона влияют множество факторов, среди них можно выделить следующие:

• тип цемента, используемого при производстве бетонной смеси;
• температура, при которой происходит твердение бетона;
• водоцеметное отношение;
• степень уплотнения бетонной смеси.

Влияние каждого из вышеперечисленных факторов на твердение и набор прочности приведено ниже в виде таблицы и графиков.

Зависимость от типа цемента и температуры твердения:

Ниже приведены данные по набору тяжелым бетоном относительной прочности в зависимости от вышеуказанных двух параметров (типа цемента и температуры твердения).

Время твердения,
суток

Относительная
прочность бетона при различных температурах твердения

Как быстро бетон набирает прочность после заливки

Прочность бетонного состава — это определяющий показатель качества этого востребованного материала. Прочность бетонной смеси зависит от того, сколько времени бетон набирает прочность при соблюдении условий сушки, аэрации, температуры.

Однако большинство начинающих строителей считают, что после того, как они выполнили опалубку и залили в нее смесь, — самая важная часть работы выполнена.

Это большое заблуждение, так как после укладки бетонного состава в опалубку начинается не менее важный процесс, связанный с уходом за бетонным составом, ведь только в том случае, если сушка бетона производилась правильно, прочность бетона будет соответствовать проектной величине.

Типы бетона

Прочность бетона классифицируется на марки (М) и классы (В). По прочности сжатия марки варьируются в диапазоне от 50-800 кг/с.

Бетонные составы марки М50-100 считаются наименее прочными, поэтому применяются для тех конструкций, где прочность бетона не играет решающей роли. Бетоны марки М200-300 имеют среднюю степень прочности и применяются при строительстве многих объектов — зданий, заливки полов и фундаментов. Бетонные смеси с маркой от М500 считаются особо-прочными.

Разница в прочности определяется соотношением материалов в составе бетонной смеси. Чем больше цемента в смеси, тем выше будет прочность бетонного состава.

Бетоны делятся по типу прочности на тяжелые, легкие и ячеистые. Время набора прочности бетона бывает наиболее коротким у бетонов в ячеистой структурой типа бетона с классом B25. Тяжелые типы бетонов редко опережают график.

Тяжелые типы бетонной смеси замешиваются на основе плотных цементов и заполнителей марки М50-М800.

• Легкие бетонные смеси готовятся на цементах марок М50-М800.
• Ячеистые бетоны считаются легкими, замешиваются на базе цемонтов марки М50-М150.

Тот или иной тип бетона выбирается для строительства в зависимости от области эксплуатации бетона, в соответствии с проектной документацией строительного объекта.

Процесс созревания бетонных составов

Набор прочности бетона увеличивается не сразу, а на протяжении некоторого времени, порой достаточно продолжительного. Это время называется периодом созревания бетона.

Время, необходимое для созревания бетонного состава, обычно составляет 28 дней. 28 дней — это именно тот период, который необходим бетонной смеси для того, чтобы были достигнуты максимальные показатели прочности, согласно графика набора прочности бетона.

Подобный график отражает кривую роста прочности в 28-дневный промежуток времени. Как уже было отмечено, для созревания бетона в естественных условиях обычно требуется 28 дней.

28 дней — это время набора прочности бетона в естественных условиях сушки.

При этом интересно то, что самое быстрое отвердевание бетонного состава происходит в течение первых пяти дней этого периода, прочность бетона через 7 суток со дня заливки равна 70% от запланированной прочности марки. Конечно, в каждом отдельном случае, рост твердости бетона может различаться от запланированного.

Но в целом, в большинстве случаев рост прочности соответствует графику набора прочности бетона. Несмотря на то, что 2/3 прочности бетона достигаются в первую неделю его созревания, использовать его можно будет лишь спустя 28 дней, когда будет достигнута 100% прочность бетона.

При этом созревание бетона зависит от его класса. Так, анализируя график набора прочности бетона В25, можно сделать вывод, что этот класс бетона набирает прочность 60% за 65 часов при температуре окружающей среды в +30С.

Условия созревания бетонного состава

Набор прочности бетона зависит того, насколько соблюдены условия сушки. Соблюдение технологии созревания позволяет получить качественный монолит.

Так, при создании монолитного фундамента в летнее время, для созревания бетонного состава требуется немного: заливка бетонной смеси в опалубку, выдерживание при естественных условиях 28 дней, съем опалубки и дозревание без опалубки.

В случае же, когда набор прочности бетона происходит в зимнее время года, то для того, чтобы плотность монолитного бетона соответствовала проектной, требуется обогревание бетона с помощью тепловых пушек и защита его от влаги путем гидроизоляции опалубки. Необходимость таких мероприятий объясняется снижением процесса полимеризации при низких температурах. В случае корректной гидроизоляции, график набора прочности бетона будет соответствовать запланированному.

Контроль за прочностью бетонного состава

Согласно графика набора прочности бетона, увеличение показателей прочности бетона ведется неодинаково на протяжении 28-дневного цикла созревания бетонного состава.

Как уже было отмечено выше, максимальный рост прочности бетона — 70% от запланированной прочности бетона через 7 суток достигается в условиях естественной сушки.

Однако если погодные условия не отвечают требованиям естественной сушки, требуется обеспечить условия максимально приближенные к естественным. Для того чтобы время набора прочности бетона соответствовало норме, на протяжении первой недели после заливки следует заботиться о фундаменте.

Уход за бетоном обычно производится с целью:

• минимизации излишней усадки бетонного состава,
• обеспечения запланированной прочности монолита и его длительной эксплуатации;
• защиты бетонного состава от резкого изменения температур;
• защиты бетона от пересыхания;
• защиты бетонного монолита от повреждений механического характера.

Еще по этой теме на нашем сайте:

1. Как приготовить бетон в бетономешалке
   При кажущейся простоте процесса по приготовлению бетона в бетономешалке, есть несколько распространенных ошибок, которые допускают многие начинающие строители. Первая ошибка связана с тем, что новички.

Фундамент для бани 4х6 и 6х6 — выбираем оптимальный вариант
Неизбежно у фундамента проходит усадка. Если эта усадка станет неравномерной, могут образоваться в основании и стенах трещины. Они могут перекашиваться, сгибаться, крениться. Это может привести.

Как рассчитать фундамент под дом – какую использовать программу для расчета фундамента
Перед тем как начать строить дом, нужно знать, как рассчитать фундамент под дом правильно. Правильный расчёт укрепит ваш дом и будет для него надежной опорой.

Какой фундамент под дом из газобетона лучше использовать?
Какой фундамент под дом из газобетона лучше всего использовать, какие особенности этого строительного материала учесть при возведении основания под строение.

Вы можете порекомендовать этот материал другим пользователям в социальных сетях

Добавить комментарий Отменить ответ

Вы можете подписаться на новые документы, публикуемые на сайте, и получать их на свою электронную почту:

Время набора прочности бетона

Качество бетона оценивается по показателю прочности. От него будет зависеть, сколько прослужит построенное здание, сооружение или будущая конструкция. Изготавливаться бетон должен обязательно по установленным требованиям ГОСТа и должны соблюдаться условия сжатия, обычно они варьируются в диапазоне М50-800. Самым востребованным считается цемент марки М100-500. При производстве бетона каждая партия тщательно исследуется и проверяется на все характеристики. Но в основном потребители считают нужным испытывать материал на прочность. Во время испытаний обязательно нужно выдерживать время набора прочности бетона. Только так можно получить точные данные.

Классификация бетона

Материал выпускается разного вида. Но есть три основных:

1. Тяжелые составы. Их делают из традиционных плотных заполнителей и цементов (М50-800).
2. Легкие составы. Используются пористые заполнители. Это бетоны М50-450.
3. Ячеистые составы. Относятся к разряду легких и особо легких смесей (М50-150).

Устанавливается проектная марка бетона уже на этапах проектирования, когда ведется расчет и выбор всех конструкций. Требуемая прочность бетона получается на основании сопротивления осевому сжатию в контрольных образцах-кубиках. Для будущей конструкции наиболее важным является осевое растяжение и поэтому марку цемента определяют согласно сопротивлению на это растяжение.

Набор прочности бетона на растяжение растет с увеличением марки по прочности на сжатие (это указано в СНИПе), но надо учитывать, что в диапазоне высокопрочных материалов возможно замедление роста сопротивления.

Марка бетона и его класс прочности, а также состав определяется в зависимости от области применения. К менее прочным относят материалы, которые обозначены М50, М75, М100. Их используют тогда, когда конструкции не ответственны и им не требуется выдерживать сильные нагрузки.

Если при возведении зданий, сооружений важна большая прочность, то нужно использовать бетон марки М300. Для стяжки неплохим вариантом является состав М200. Цементы от марок М500 относятся к самым крепким.

Важность графика набора прочности

Исследовательская работа по определению характеристик материала проводится согласно графику набора прочности бетона. Все эксплуатационные свойства раствор приобретает через определенное время, которое называется периодом выдерживания бетона. В графике отражается время, требуемое для достижения самого высокого значения прочности.

С того момента как заливается смесь по формам показатели прочности постоянно меняются. Так через 7 суток прочность бетона будет одной, а через 28 дней уже другой, более высокой. Срок 28 дней – это как раз то время, когда материал созревает полностью, но важно, чтобы для этого были созданы требуемые условия. Интенсивное твердение бетона происходит в первые 5 дней, а через 7 дней прочность достигается 70 процентов, но при этом нужно учитывать марку и класс. Специалисты рекомендуют дальнейшие строительные работы начинать только тогда, когда материал достигнет 100-процентной прочности и не раньше, то есть через 28 дней после заливки.

Есть такое понятие в строительстве, как распалубочная прочность бетона (его можно найти в СНИПе). То есть это самый минимальный показатель прочности, но при ней уже можно убрать опалубку и при этом материал не будет поврежден. Такая прочность вполне достаточна для транспортировки, но проводить строительные работы дальше пока нельзя. Надо выдержать конструкции еще минимум 28 дней.

Лаборанты отмечают, что время набора прочности может быть различным. Чтобы определить их точно, необходимо провести испытание образцов из каждой партии.

Если монолитное строительство происходит в теплое время года, то состав выдерживать для обретения оптимальных физических и механических свойств надо следующим образом:

• Выдержать в опалубке бетона;
• Дать дозреть составу после удаления опалубки.

Для холодного времени немного другие правила. Чтобы бетон приобрел требуемую прочность, то сам материал и его гидроизоляцию необходимо дополнительно обогревать. Потому что при низкой температуре процесс полимеризации проходит медленней.

Более подробно об этой информации можно узнать у специалистов в нашей компании (мы находимся в Санкт-Петербурге). У нас имеется специализированная лаборатория, и работают квалифицированные специалисты.

Условия твердения бетона и уход за ним

В процессе твердения в бетоне протекают реакции гидратации, в ходе которых минералы цемента, взаимодействуя с водой, образуют новые соединения. Обезвоживание бетона в ранние сроки в результате испарения может замедлить или прекратить процесс твердения и привести к недобору прочности, а также вызвать большие его усадки и растрескивание.

При благоприятных условиях твердения прочность бетона непрерывно повышается. Для нормального твердения бетона необходима положительная температура 20±2°С с относительной влажностью окружающего воздуха не менее 90%.

При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7—14 дней после приготовления набирает 60—70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.

Если бетон твердеет все время в воде, то его прочность будет выше, чем при твердении на воздухе. При твердении бетона в сухой среде вода из него через несколько месяцев испарится и тогда твердение практически прекратится. Объясняется это тем, что внутренняя часть многих зерен цемента не успевает вступить в реакцию с водой. Поэтому для достижения бетоном необходимой прочности нельзя допускать его преждевременного высыхания. В теплую сухую и ветреную погоду углы, ребра и открытые поверхности бетона высыхают быстрее, чем внутренние его части. Необходимо предохранить эти элементы от высыхания и дать им возможность достигнуть заданной прочности.

При твердении бетона всегда изменяется его объем. При твердении бетон дает усадку, которая в поверхностных зонах происходит быстрее, чем внутри, поэтому при недостаточной влажности бетона в период твердения на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины. Кроме того, трещинообразование возможно в результате неравномерного разогрева бетонного блока вследствие выделения тепла при схватывании и твердении цемента. Трещины снижают качество, прочность и долговечность бетона.

Рост прочности бетона в значительной степени зависит от температуры, при которой происходит твердение. Твердение бетона при температуре ниже нормальной замедляется, а при температуре ниже 0°С практически прекращается; наоборот, при повышенной температуре и достаточной влажности процесс твердения ускоряется.

Продолжительность твердения имеет большое практическое значение при бетонных работах. Ускорять твердение необходимо, когда требуется быстро нагрузить конструкции эксплуатационной нагрузкой или распалубить в ранние сроки, а главным образом при работах зимой и изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Для ускорения твердения бетона применяют добавки-ускорители, вводимые при приготовлении бетонной смеси. Оптимальное содержание добавок-ускорителей устанавливается экспериментальным путем строительной лабораторией.

Чтобы свежеуложенный бетон получил требуемую прочность в назначенный срок, за ним необходим правильный уход: поддержание его во влажном состоянии, предохранение от сотрясений, повреждений, ударов, а также от резких изменений температуры.

Отсутствие ухода может привести к получению низкокачественного, дефектного и непригодного бетона, а иногда к разрушению конструкции несмотря на хорошее качество применяемых материалов, правильно подобранный состав смеси и тщательное бетонирование. Особенно важен уход за бетоном в течение первых дней после укладки. Недостатки ухода в первые дни могут настолько ухудшить качество бетона, что практически их нельзя будет исправить даже тщательным уходом в последующие дни.

Благоприятные температурно-влажностные условия для твердения бетона обеспечивают путем предохранения его от вредного воздействия ветра и прямых солнечных лучей, систематической поливкой. Для этого открытые поверхности свежеуложенного бетона укрывают полиэтиленовой пленкой и поливают водой. В зависимости от климатических условий частота поливки должна быть такой, чтобы поверхность бетона в период ухода все время была во влажном состоянии. В сухую погоду открытые поверхности поддерживают во влажном состоянии до достижения бетоном 50—70% проектной прочности.

В жаркую погоду поливают также деревянную опалубку. При снятии опалубки до истечения срока поливки (например, опалубки колонн, стен, боковых щитов балок) поливают и распалубленные вертикальные поверхности бетонных конструкций. Наиболее эффективно вертикальные и круто наклонные поверхности поливать непрерывным потоком воды через систему трубок с мелкими отверстиями. В жарком сухом климате этот способ полива применяют обязательно. При температуре ниже +5° бетон не поливают.

Низкая температура является главной проблемой сопровождающей зимнее бетонирование. Для начала стоит упомянуть каким образом отрицательная температура может повлиять на процесс схватывания и твердения бетона. Существует две основных причины:

— затормаживание процесса гидратации цемента (увеличение сроков набора прочности бетона)

— вымерзание воды, входящей в состав бетона (полная остановка процесса набора прочности)

Низкая температура (0 − +10 градусов) существенно затормаживает процесс гидратации цемента, то есть растягиваются сроки набора прочности бетона. К примеру: в нормальных условиях (+20 градусов Цельсия) за неделю бетон набирает до 70% прочности. При температуре окружающего воздуха +5 градусов, срок набора 70% марочной прочности бетона может растянуться на 3-4 недели. В такую погоду рекомендовано добавление добавок, ускоряющих гидратацию, чтобы бетон ускоренными темпами набирал марочную прочность.

И если низкая положительная температура тормозит процесс схватывания и набора прочности бетона, то отрицательная — полностью его останавливает. Причина тому – вымерзание воды в молодом бетоне. Сам процесс гидратации цемента невозможен в отсутствие воды. Вода является необходимым компонентом для образования цементного камня. Цемент должен находиться в контакте с водой (влагой) в течение всего времени созревания.

При бетонировании в отрицательных температурах, основная задача – не дать замерзнуть воде, входящей в состав бетона.

Существует несколько основных способов сохранения воды затворения бетона от вымерзания:

— применение противоморозных добавок в бетон (ПМД)

— использование электропрогрева бетона

— укрывание бетона пленкой ПВХ, утеплителями и т.п.

— сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками.

Применение противоморозных добавок в бетон — наиболее распространённый способ, применяемый при бетонировании в зимних условиях. Так называемый зимний бетон производится в различных вариациях, отличающихся между собой процентным содержанием добавок. Роль химических добавок – активировать процессы твердения и понизить температуру замерзания жидкой фазы. Кроме этого строитель должен помнить:

— чтобы обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде до набора критической прочности, внутренний запас теплоты в бетоне создают путем подогрева материалов, составляющих бетонную смесь;

— после окончания укладки смеси поверхность бетона нужно сразу же утеплить щитами или матами, что поможет сохранить теплоту выделяющуюся при химической реакции цемента с водой (экзотермия цемента) и поддерживать необходимые условия для твердения бетона. Изолированный от холодного воздуха бетон твердеет за счет тепла, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении, а также тепла, выделяемого в процессе экзотермической реакции твердения цементного теста;

— запрещается применять смерзшийся заполнитель.

Электропрогрев бетона чаще применяется на стройках, где имеется техническая возможность использовать трансформаторы большой мощности (30-80 кВт). Электрический прогрев бетона зимой лучший метод, при проведении монолитных работ.

Укрывание бетона – наиболее рациональный метод бетонирования в зимнее время, при граничных температурах воздуха +3 − -3. Схватывание и твердение бетона – изотермический процесс, то есть: при застывании и наборе прочности, цемент, контактируя с водой, выделяет тепло. Для этого необходимо свежеотлитую конструкцию из бетона укрыть ПВХ плёнкой, или утеплителем. В некоторых случаях, если при бетонировании в зимнее время применялся обычный бетон без противоморозных добавок, а температура воздуха резко упала до низких минусовых значений (-5 − -15º) целесообразно использовать газовые или электрические пушки.

Если будет использоваться дополнительный прогрев тепловыми пушками, то укрытие из плёнки ПВХ укладывается не на поверхность бетона, а на временный каркас из досок, брусков и т.п . Создаётся нечто наподобие низкой «палатки» или «шатра» над бетонной конструкцией и под это укрытие ставятся тепловые пушки. Чем выше будет температура под шатром, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев.

Движение людей по забетонированным конструкциям, а также установка на них лесов и опалубки допускается только тогда, когда бетон достигает прочности не менее 1,5 МПа. Движение автотранспорта и бетоноукладочных машин по забетонированной конструкции допускается только по достижении бетоном прочности, предусмотренной проектом производства работ.