Показатель прочности - основная характеристика бетона как конструкционного материала. Одним из его свойств является набор прочности бетона со временем. Только после полного затвердевания можно сделать оценку качества, поскольку показатель достигает максимальных значений.
После укладки в смеси начинают происходить физико-химические процессы по превращению его в прочную основу для строительной конструкции. Как только под их влиянием вода и цемент вступают во взаимодействие, раствор постепенно теряет свою подвижность и изменяет свойства. Формирование новой структуры происходит в течение определенного времени. Вызревание бетона предполагает прохождение раствором двух стадий: начальной - схватывания, и завершающей - затвердевания. Их прохождение дает возможность получить прочностные свойства соответствующие бетону определенного класса и марки.
Во время транспортировки в автобетоносмесителе смесь остается подвижной благодаря постоянному перемешиванию и тиксотропным ее свойствам. Прекращение механического воздействия на раствор после заливки увеличивает его вязкость, и он начинает схватываться. Все выявленные дефекты нужно устранять в начале первой стадии вызревания, она начинается сразу после заливки бетонной смеси и длится недолго.
Время схватывания зависит от температуры воздуха. Постоянная температура +20°С считается идеальным условием для первой стадии застывания раствора, позволяющим ему схватиться за 3 часа. При изменении этого условия длительность схватывания может уменьшиться или увеличиться. Дольше всего эта стадия длится при температурных значениях окружающего воздуха близких к 0 градусов.
Стадия твердения
После окончательного схватывания раствора начинается стадия твердения. На начальном этапе заполнитель, скрепленный кристаллизованными частицами цемента, не обеспечивает требуемую прочность. Но с началом реакции гидратации, твердение становится наиболее динамичным. Бетонная основа за 7 суток становится намного прочнее. За этот небольшой отрезок времени бетон набирает 70 процентов прочности. После происходит замедление этого процесса и еще 25% твердости набираются на протяжении трех недель. Полное затвердевание происходит через несколько лет.
Сколько бетон набирает прочность?
Если марка раствора определяется через 28 дней после заливки, то это и есть ответ на интересующий многих вопрос, за сколько бетон набирает твердость. Но не стоит забывать о некоторых особенностях набора прочности бетона в зависимости от температуры:
- При низких температурах воздуха значения прочности растут медленнее;
- При нулевой отметке вовсе не твердеет, поскольку гидратация цемента из-за замерзшей воды становится невозможной, потепление активизирует набор твердости;
- Влажная среда помогает бетонному основанию становиться прочнее;
- При пониженной влажности набор замедляется и даже может прекратиться, из-за нехватки воды, которая нужна для гидратации вяжущего.
Зависимость времени набора прочности от температуры
По приведенным в таблице данным видно, что временной показатель затвердевания бетонной основы зависит от марки и температурных условий.
Нужно иметь в виду, что скорость затвердевания раствора – величина непостоянная. На графике хорошо видно, что набранная скорость в первую пятидневку затем начинает постепенно уменьшаться. Временной интервал, в котором происходит ускоренное твердение раствора, принято называть периодом выдерживания. В это время важно обеспечить залитому раствору необходимые температурные и влажностные условия.
Хотя график набора прочности бетона составлен на месяц, данный процесс выходит за рамки этого временного периода (СП 63.13330.2012). Для окончательного затвердевания конструкции могут потребоваться годы.
От чего зависит набор прочности?
Если созданы благоприятные условия, то бетонное основание затвердевает за 28 дней. Но под влиянием некоторых факторов время набора прочности может увеличиваться или наоборот сокращаться. Срок затвердевания бетонного камня зависит от:
- Постоянства температурных показателей во время вызревания бетона;
- Уровня влажности;
- Возможных атмосферных осадков и их интенсивность;
- Марки цемента;
- Времени выполнения заливки.
Температура
Если говорить о влиянии температуры окружающей среды на набор прочности бетона, то здесь действует следующее правило: чем холоднее, тем больше времени займет затвердевание бетонного основания. При отрицательной температуре процесс останавливается, из-за чего время окончательного затвердевания увеличивается. Поэтому на севере, где вызревание бетонного камня проходит в условиях низких температур, процесс может длиться годами.
Такой большой срок обусловлен тем, что вода, необходимая для реакции гидратации не может испаряться, поскольку постоянно замерзает. Но при наступлении тепла и повышении температуры воздуха до положительных значений, процесс затвердевания бетонной конструкции возобновляется.
Время
При определении сроков проведения работ по бетонированию основания строительной конструкции пользуются таблицей набора твердости. В ней приведены прочностные показатели, которых достигает бетонный камень через определенный отрезок времени после заливки при разных температурных значениях.
Влажность
Понижение влажности окружающего воздуха в месте бетонирования отрицательно сказывается на процессе твердения бетонного камня. В сухом воздухе испарение воды из раствора происходит намного быстрее, поэтому скорость набора необходимой прочности бетона достаточно высокая. Но ускоренная гидратация цемента недостаточно скрепляет компоненты, и бетонная основа получается непрочной.
Оптимальный показатель влажности 66-70%.
Летом время застывания заливки зависит от влажности основы. При максимальной влажности повышается скорость нарастания твердости.
Цемент и добавки
Использование при замесе раствора портландцемента разных марок приводит к изменению времени его твердения. Поскольку, чем выше марка цемента, тем меньше дней требуется бетону, чтобы набрать марочную прочность. Существенное влияние на скорость застывания смеси оказывает ее состав и характеристики исходных материалов.
Зимой в раствор добавляют противоморозные смеси. Поскольку сразу после заливки он сможет немного затвердеть благодаря тепловыделению, а вот после замерзания воды процесс прекращается.
Летом наоборот лучше замедлить испарение влаги, чтобы защитить конструкцию от преждевременного пересыхания. Это несложно сделать с помощью специальных добавок, которые также улучшат прочностные показатели бетона.
Внимание! Если в составе будут пористые материалы, то испарение влаги будет происходить медленнее.
Для быстрого нарастания твердости бетона и получения качественной конструкции нужно обеспечить надлежащий уход. Причем начинать ухаживать следует сразу после заливки, и продолжать до момента снятия опалубки. Полная нагрузка конструкции возможна только после получения бетоном расчетной прочности.
*информация размещена в ознакомительных целях, чтобы поблагодарить нас, поделитесь ссылкой на страницу с друзьями. Вы можете прислать интересный нашим читателям материал. Мы будем рады ответить на все ваши вопросы и предложения, а также услышать критику и пожелания по адресу [email protected]Бетон представляет собой строительный материал из смеси заполнителя и вяжущего вещества, которые при затворении водой переходят из жидкого состояния в твёрдое. В качестве заполнителей применяют песок, керамзит, щебень и другие сыпучие материалы с зернистой структурой.
Вяжущие вещества для бетонов имеют органическую и неорганическую природу. К органическим относят полимеры, битумы, клей. Неорганические - цемент и его разновидности, жидкое стекло, гипс и т.д.
Состав бетона - выбранные заполнитель и вяжущее вещество, а также их соотношение - влияют на его прочностные характеристики и область применения. Если Вас интересуют прямые поставки качественного бетона, воспользуйтесь ссылкой на бетонный завод по адресу https://betonnijzavod.ru .
Набор прочности бетона
Прочность бетона - это его основное физико-механическое свойство. Набор прочности представляет собой химическую реакцию гидратации - взаимодействие воды и вяжущего вещества, в результате которой образуется бетонный камень.
Набор прочности бетонным камнем включает 2 стадии:
- схватывание, происходящее в первые сутки после приготовления бетонной смеси. Чем выше температура окружающей среды, тем быстрее схватывается бетон. Тем не менее, в этот период смесь остаётся подвижной и на неё можно воздействовать, т.е. заливать в опалубку и уплотнять;
- твердение. Этот процесс занимает 28 дней. Столько времени требуется бетону, чтобы затвердеть до проектной отметки. Иными словами, стать полноценной строительной конструкцией.
Вяжущие вещества придают бетону дополнительное свойство, называемое усадкой. Затвердевший бетонный камень постепенно набирает окончательную прочность в течение нескольких лет, слегка сжимаясь и растрескиваясь при этом.
Бетон не набирает прочность: причины
В зависимости от марки бетона, а также условий окружающей среды существуют регламентированные значения прочности на стадиях:
- снятия опалубки;
- начала эксплуатации конструкции;
- контроля качества получившегося бетона.
Фактически полученные значения могут не соответствовать нормативным по следующим причинам:
- использование слишком большого количества воды;
- отсутствие в составе противоморозных добавок или пренебрежение прогревом бетонной смеси при проведении работ в условиях ниже +5 градусов;
- использование перемёрзших компонентов;
- недостаточное уплотнение смеси;
- слишком длительный замес;
- некачественное вяжущее, в частности, цемент и его разновидности;
- неправильно подобранное соотношение «заполнитель-вяжущее»;
- использование некачественных добавок;
- ненадлежащий уход за залитым бетоном или его отсутствие.
Чаще всего для решения проблемы прибегают к экстренному прогреву бетона в течение нескольких дней. Если после этого прочность не достигает 70% от проектной, то решается вопрос о демонтаже конструкции или разработке мероприятий по её усилению.
Во время строительства дома приходится пройти этап сооружения железобетонных конструкций. Узнаем все физико-химические процессы, происходящие в бетоне и можно ли на них повлиять.
После завершения монолитных работ наступает достаточно продолжительный этап выдержки и набора железобетонными конструкциями прочности. Мы расскажем, в каком уходе нуждается бетон во время твердения, как его ускорить и какие физико-химические явления сопровождают этот процесс.
Процесс твердения бетона
Химия процесса твердения
Сооружение бетонных конструкций, полностью отвечающих расчётным характеристикам - настоящее искусство, которое невозможно постичь без понимания сложной и непрерывной последовательности преобразований, происходящих в структуре материала. Прообразы строительных вяжущих, отдаленно напоминающих современный цемент, появились ещё во 3–2 тысячелетии до н.э.
Однако состав и соотношение компонентов таких смесей подбирались исключительно экспериментальным путём вплоть до конца XVIII века, когда был запатентован так называемый «романцемент». Это стало первой вехой в научном подходе к развитию строительного бетона.
Химическая природа твердения современного цемента весьма сложна, она включает длинную цепочку перетекающих друг в друга процессов, в ходе которых формируются сначала простейшие химические, а затем всё более прочные физические связи, приводящие к образованию монолитного камнеподобного материала.
Подробно рассматривать эти процессы для человека, неискушённого в химии как науке, нет никакого смысла, гораздо полезнее оценка внешних признаков таких явлений и их практического смысла.
В современном строительстве используется преимущественно портландская цементная смесь, состоящая из обожжённой глины, гипса и известняка, а с точки зрения химии - из оксидов кальция, кремния, алюминия и железа. Первичное сырье проходит термическую обработку и тонкое измельчение, после чего компоненты смешиваются в точно определённой пропорции.
Главная цель обработки в процессе производства - разрушить природные химические и физические связи веществ, которые впоследствии восстанавливаются в присутствии воды. Цемент, в отличие от необработанной глины и извести, твердеет вследствие не высыхания, а гидратации, поэтому его намокание после окончательного отверждения не приводит к размягчению и повышению вязкости.
В отличие от атмосферных вяжущих, быстро отвердевающих на воздухе, цемент твердеет практически весь срок эксплуатации бетонных конструкций. Связано это с тем, что в толще застывшего изделия остаются вещества, не успевшие вступить в реакцию с водой.
В действительности при производстве бетонной смеси воду в нее добавляют в количестве, заведомо недостаточном для реагирования всех частиц минерального вяжущего. Связано это с тем, что повышенное содержание воды в бетоне приводит к его расслоению, значительной усадке при твердении и появлении внутренних напряжений.
Тем не менее, остатки минеральных веществ продолжают реагировать, ведь в толще своей бетон имеет ненулевую влажность. Из-за этого его твердение происходит не мгновенно, а в течение продолжительного времени. Из всего срока твердения можно выделить наиболее интенсивный период, который для бетона на портландцементе составляет 28–30 дней.
Если в течение этого времени бетонное изделие находится в соответствующих условиях, оно принимает 100% расчётной прочности. При этом всего за 6–8 дней твердения прочность бетона достигает 60–70% от марочной, а треть расчётной прочности изделие приобретает уже на 2–3 сутки.
Сезонная специфика
Твердение смесей на цементном вяжущем сопровождается двумя процессами - незначительным увеличением объёма и выделением тепла. Из-за этого протекание реакций отверждения может существенно отличаться в зависимости от внешних условий.
Сначала нужно разобраться с увеличением объёма. Этот процесс имеет определённую практическую пользу: способствует более лёгкому отделению опалубки и предварительно растягивает арматуру, увеличивая качество сцепления и позволяя стали воспринимать растягивающую нагрузку практически сразу после её возникновения, минуя стадию упругой деформации.
Негативные последствия от расширения возникают в ситуациях, когда бетон стеснён формой, например при заливке бетонных стяжек, шпонок в сборно-монолитных конструкциях и производстве изделий в жёсткой несъёмной опалубке. В подобных случаях обязательно требуется устройство сжимаемой оболочки, компенсирующей линейное расширение.
Выделение тепла может иметь как положительный, так и отрицательный эффект. Для начала нужно понимать, что нагрев твердеющей бетонной массы наиболее ярко выражен в первые 50 часов после приготовления смеси. Интенсивность нагрева возрастает соразмерно габаритам изделия, ведь из толщи бетона сложнее отводить тепло. Также нужно учесть, что бетон с высоким содержанием цемента будет нагреваться сильнее низкомарочного.
При низких температурах воздуха способность бетона нагреваться в процессе твердения позволяет относительно легко поддерживать нормальный температурный режим. При том, что в обычных условиях минимальная температурная отметка для проведения бетонных работ составляет +5 °С, заливать изделия в несъёмную опалубку из пенополистирола можно даже при морозе до -3 °С: собственное выделение тепла позволит поддерживать необходимую температуру.
Даже обычные бетонные конструкции можно защищать утепляющими материалами для поддержания нужного температурного режима или обустраивать тепляки, в которых просто сохраняется плюсовая температура. Важно отметить, что после набора бетоном 50–60% прочности мороз не оказывает разрушительного воздействия по той причине, что большинство воды уже успело вступить в реакцию. Однако скорость твердения при этом падает практически до нуля, что нужно учитывать при определении сроков выдержки.
В жаркую погоду естественный нагрев бетонной смеси оказывает негативное влияние. Вода с поверхности испаряется слишком быстро, к тому же нагрев провоцирует линейное расширение, сопровождающееся раскрытием трещин, что в процессе твердения бетона недопустимо.
Поэтому массивные изделия, находящиеся под открытым солнцем, нужно постоянно увлажнять и охлаждать проточной водой хотя бы в первые 7–10 суток после заливки. Остаток срока выдержки бетон может оставаться под укрытием из полиэтиленовой плёнки.
Ускорение схватывания и набора прочности
В зависимости от марки, бетону достаточно 20–30 часов чтобы окончательно принять форму, после чего его можно обильно поливать водой, чтобы сделать процесс набора прочности более интенсивным.
Высокая температура также способствует ускоренному твердению, но только при условии, что нагрев будет однородным по всей толщине отливаемого изделия. Так, на заводах ЖБИ твердение ускоряют, обдавая изделие паром при температуре 70–80 °С, но нужно помнить, что нагрев свыше 90 °С для твердеющего бетона губителен.
Обеспечить максимальную скорость набора прочности можно правильным водоцементным отношением приготовленной смеси, установленным ГОСТ 30515 2013. Также ускорить процесс можно внесением различных добавок: хлорида кальция, сульфата и хлорида натрия, углекислого натрия (соды).
Но нужно помнить, что применение ускорителей схватывания ограничено их предельным содержанием, а также типом бетонной конструкции, маркой бетона и арматуры, типом используемого цемента. Больше ясности в этот вопрос может внести ГОСТ 30459–96.
В заключение следует отметить, что в гражданском строительстве необходимость ускорить твердение бетона возникает крайне редко. Бетон приобретает большую часть марочной прочности достаточно быстро, поэтому в случае заливки перекрытий или армированных поясов продолжать строительные операции можно уже спустя 7–10 дней после выполнения монолитных работ.
Если же речь идёт о фундаменте, то ускорять твердение не имеет практически никакого смысла: основание здания должно пройти усадку в течение года чтобы опорный слой грунта успел стабилизироваться и возможный перекос мог быть устранён корректирующим слоем или в процессе возведения коробки. опубликовано
Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .
Вопрос: сколько нужно ждать, пока произойдет затвердения бетона? Как и за какое время бетон набирает прочность? Действительно ли нужно ждать 28 суток после того, как залит бетон? Когда можно нагружать бетонные конструкции?
Каждому застройщику или строителю выгоднее построить конструкцию, здание или сооружение за кратчайшие сроки. Но бытует целый ряд мнений о том, что необходимо после выполнения работ по бетонированию конструкций ждать пока конструкция «затвердеет» , чтоб потом приступить к следующему этапу строительства.
Нужно ли после заливки бетона ожидать 28 суток?
Для правильного вывода необходимо проанализировать нормативные документы и определить режим, этапы и сроки строительства.
При выполнении бетонных работ сталкиваются с двумя актуальными вопросами:
- Через какое время можно снимать опалубку?
- Через какое время можно нагружать железобетонный элемент или конструкцию?
Рассмотрим последовательно эти вопросы.
Для сборных железобетонных изделий очень важно определить отпускную прочность .
Отпускная прочность – это набранная прочность бетона, устанавливаемая нормативами, при которой железобетонное изделие возможно поставлять с завода на строительную площадку.
Величина отпускной прочности устанавливается согласно ГОСТов или других нормативных документов в зависимости от:
- вида и размера конструкции;
- состава бетона;
- условий твердения;
- температуры окружающей среды и климатических условий региона;
- сроком и величины загрузки;
- условия транспортировки.
Ниже, в таблице 1 приводятся в зависимости от вида и класса бетона, усредненные значения отпускной прочности в процентах от проектной.
Таблица 1
Итак, отпускная прочность сборных железобетонных изделий в зависимости от целого ряда факторов составляет 50÷100% от проектной. Вывод №1: при достижении отпускной прочности можно уже производить монтаж и затем нагружать железобетонные конструкции, с расчетом на то, что полное нагружение (100%) наступит не позже 28 суток от момента изготовления изделий. Более конкретный порядок и сроки нагружения сборных конструкций оговаривается в ППР (проект производства работ).
Также в строительстве существует такое понятие, как распалубочная прочность .
Распалубочная прочность – это минимальная набранная прочность бетона, при которой возможно извлечь опалубку, не повреждая бетон. Для сборных железобетонных изделий опалубочная прочность должна быть достаточная для безопасной транспортировки. Условия и скорость набора прочности для каждого изделия или конструкции определяются предприятием-изготовителем.
В условиях стройплощадки, при изготовлении монолитных конструкций распалубку, как правило выполняют непосредственно перед началом загружения конструкции.
СНиП 3.03.01-87 устанавливает следующие условия распалубки железобетонных конструкций (смотри таблицу 2 ).
Таблица 2
| Параметр | Распалубочная прочность (% от нормативной, на 28 сут) |
| Прочность бетона (в момент распалубки конструкций), не ниже: | |
| — теплоизоляционного | 0,5 МПа |
| — конструкционно-теплоизоляционного | 1,5 МПа |
| — армированного | 3,5 МПа, но не менее 50 % проектной прочности |
| — предварительно напряженного | 14,0 МПа, но не менее 70 % проектной прочности |
| Распалубка железобетонных конструкций с последующей обработкой бетона (п. 2.34) | 70 % от проектной прочности |
Российский нормативный документ ТР 80-98 «Технические рекомендации по технологии бетонирования безобогревным способом монолитных конструкций с применением термоса и ускоренного термоса» приводит следующие разрешения по распалубки и нагрузки конструкций, таблица 3.
Необходимая прочность бетона для распалубки и нагрузки конструкции:
Таблица 3
| Строительные конструкции | ||
| свыше 70% | 70% и менее | |
| прочность бетона, % от проектной | ||
| Боковые щиты опалубки на фундаменте и колоннах, стенах, ригелей и балок допускается при нормальных условиях твердения | Снимать через 6 — 72 ч | |
| Несущие щиты опалубки | 100 | См. ниже |
| Длина пролета несущих железобетонных плит до 3 м | 100 | 70 |
| Длина пролета несущих железобетонных плит (кроме плит) до 6 м | 100 | 70 |
| Колонны, несущие конструкции (балки, ригели, плиты) пролетом 6 м и более | 100 | 80 |
| Конструкции с напрягаемой арматурой | 100 | 80 |
Примечания:
- Следует твердо помнить, что полностью на 100 % загружать конструкцию можно только, когда бетон наберет свою полную проектную прочность.
- Снимать боковые щиты ненесущей части опалубки можно при условии, когда разность температур между бетоном и наружным воздухом соответствует следующему условию:
- Dt = 20 °С для конструкций с М п = 2 – 5;
- Dt = 30 °С для конструкций с М п больше 5, где М п — модуль поверхности конструкции (отношение суммы площадей охлаждаемых поверхностей конструкций в м 2 к ее объему в м 3), м -1 .
Дальнейшие мероприятия по выполнению опалубочных работ и движение работников по железобетонным конструкциям допускается, когда прочность бетона составляет 1,5 МПа и более. (СНиП 3.03.01-87 , п. 2.17). Также, в этом нормативном документе есть указание (п.2.110), что при использовании промежуточных опор (подпорок) для перекрытия пролетов, при частичной или последовательной снятии опалубки, допустимая распалубочная прочность может быть понижена, а это означает большую оборачиваемость опалубки и уменьшения сроков строительства. Более конкретные мероприятия по раннем снятие опалубки должно определятся исходя из конкретных условий строительства и освещаться в ППР.
Некоторые литературные источники указывают следующие значения для распалубки железобетонных конструкций, табл. 4 :
Таблица 4
Вывод №2: исходя из всего выше приведенного и анализируя все таблицы по распалубочной прочности бетона и его нагружении, распалубочная прочность находится в пределах 50…80% от проектной. Тогда:
- распалубку конструкции допускается проводить, когда фактическая прочность бетона достигнет 70% от проектной, и в этом случае можно постепенно загружать дальше;
- распалубку конструкции допускается проводить, при фактической прочности 50% от проектной, только необходимо установить дополнительные опоры для страховки и исключения прогибов. В этом случае также можно постепенно нагружать конструкцию (ставить опалубку, кладку, и т.д.).
Через сколько времени бетон может набрать распалубочную прочность, при которой можно еще и нагружать конструкцию?
Как уже выше вспоминалось, при разных условиях (температура, влажность, атмосферные осадки и т.д.) разный бетон набирают прочность по разному. На рис. 2 приведен график скорости набора прочности в зависимости от температуры ТВО (тепло влажностной обработки).
Из графика видно, что в лабораторных условиях при постоянной температуре 60°С среднюю распалубочную прочность бетон (70%) приобретает через 32 часа (1,3 сут), а при температуре 30°С – приобретает примерно за 4 сут.
Так как на строительных объектах, в течении суток температура окружающего воздуха колеблется, то берут во внимание среднесуточную температуру, которая летом составляет 18…28°С, а осенью достигает и 5…10°С. При таких температурах бетон будет набирать прочность намного медленнее.
Рис. 1. График скорости набора прочности бетона в зависимости от температуры ТВО (тепло влажностной обработки)
На предприятиях по изготовлению бетона и конструкций из него, должны быть графики набора прочности бетона определенного состава. Для примерного определения прочности конкретного бетона, можно воспользоваться графиками набора прочности в зависимости от вида цемента, температуры и класса бетона (рис. 2 ) из нормативных документов .
Ниже приведен рост прочности бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха или ТВО, (в % от R 28):
Графики набора прочности (табл. 5-9)
Набор прочности бетона класса С15 – С25 на портландцементе марки М400 (% от R 28):
Таблица 5
| Возраст бетона, сут. | Температура бетона, °С | ||||||||
| -3 | 0 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | |
| 1/2 | — | 1 | 4 | 5 | 12 | 17 | 28 | 38 | 50 |
| 1 | 3 | 5 | 9 | 12 | 23 | 35 | 45 | 55 | 63 |
| 2 | 6 | 12 | 19 | 25 | 40 | 55 | 65 | 75 | 80 |
| 3 | 8 | 18 | 27 | 37 | 50 | 65 | 77 | 85 | — |
| 5 | 12 | 28 | 38 | 50 | 65 | 78 | 90 | — | — |
| 7 | 15 | 35 | 48 | 58 | 75 | 87 | 98 | — | — |
| 14 | 20 | 50 | 62 | 72 | 87 | 100 | — | — | — |
| 28 | 25 | 65 | 77 | 85 | 100 | — | — | — | — |
Набор прочности бетона класса С30 на портландцементе марки М500 (% от R 28):
Таблица 6
| Возраст бетона, сут. | Температура бетона, °С | ||||||||
| -3 | 0 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | |
| 1 | — | 8 | 12 | 18 | 28 | 40 | 55 | 65 | 70 |
| 2 | — | 16 | 22 | 32 | 50 | 63 | 75 | 85 | 90 |
| 3 | 10 | 22 | 32 | 45 | 60 | 74 | 85 | 92 | 98 |
| 5 | 16 | 32 | 45 | 58 | 74 | 85 | 96 | — | — |
| 7 | 19 | 40 | 55 | 66 | 82 | 92 | 100 | — | — |
| 14 | 25 | 57 | 70 | 80 | 92 | 100 | — | — | — |
| 28 | 30 | 70 | 90 | 90 | 100 | — | — | — | — |
Набор прочности бетона класса С15 – С25 на шлакопортландцементе марки М400 (% от R 28):
Таблица 7
| Возраст бетона, сут. | Температура бетона, °С | ||||||||
| -3 | 0 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | |
| 1/2 | — | — | 2 | 4 | 7 | 20 | 25 | 32 | 42 |
| 1 | — | 3 | 6 | 10 | 16 | 30 | 40 | 50 | 65 |
| 2 | 3 | 8 | 12 | 18 | 30 | 40 | 60 | 75 | 90 |
| 3 | 5 | 13 | 18 | 25 | 40 | 55 | 70 | 90 | — |
| 5 | 8 | 20 | 27 | 35 | 55 | 65 | 85 | — | — |
| 7 | 10 | 25 | 34 | 43 | 65 | 70 | 92 | — | — |
| 14 | 12 | 35 | 50 | 60 | 80 | 96 | 100 | — | — |
| 28 | 15 | 15 | 65 | 80 | 100 | — | — | — | — |
Набор прочности бетона класса С40 на портландцементе марки М600 (% от R 28):
Таблица 8
| Возраст бетона, сут | Температура бетона, °С | |||||
| 0 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | |
| 1 | 8 | 13 | 21 | 32 | 45 | 59 |
| 2 | 17 | 25 | 36 | 52 | 65 | 75 |
| 3 | 23 | 35 | 46 | 62 | 74 | 83 |
| 7 | 42 | 57 | 68 | 83 | 90 | 98 |
| 14 | 58 | 73 | 82 | 94 | 100 | — |
| 28 | 71 | 83 | 92 | 100 | — | — |
Набор прочности бетона с применением противоморозных добавок:
Таблица 9
| Противоморозная добавка | Вид вяжущего | Температура твердения бетона, °С | Прочность бетона, % от R 28 при твердении на морозе через число суток | |||
| 7 | 14 | 28 | 90 | |||
| 1) Нитрит натрия (в водном растворе), Na N O 2 | портландцемент | -5 | 25 | 40 | 60 | 100 |
| -10 | 15 | 25 | 35 | 70 | ||
| -15 | 5 | 10 | 20 | 50 | ||
| 2) Нитрит натрия кристаллический, Na N O 2 | портландцемент | -5 | 25 | 40 | 60 | 100 |
| -10 | 15 | 25 | 35 | 70 | ||
| -15 | 5 | 10 | 20 | 50 | ||
| 3) Нитродап | шлакопортландцемент | -5 | 15 | 25 | 45 | 90 |
| -10 | 10 | 15 | 25 | 60 | ||
| -15 | — | 5 | 15 | 40 | ||
Вывод №3: из графиков и таблиц видно, что бетон на основе портландцемента при среднесуточной температуре 10 и выше набирает 50% прочности от проектной за 5…7 суток, а бетон на шлакопортландцементе набирает при тех же самых условиях – за 14 и более суток. Зимой при отрицательных температурах с применением даже противоморозных добавок (табл.9) бетон набирает проектную прочность за 90 суток и больше. Для ускорения времени набора требуемой прочности при зимнем бетонировании необходимо использовать электропрогрев.
Для быстрого набора прочности, согласно СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции. 2. Бетонные работы» (п. 2.15) за бетоном нужен соответствующий уход. Уход за бетоном начинается сразу после укладки его в опалубку и продолжают до момента распалубки. Бетон следует хранить от прямого попадания солнечных лучей и атмосферных осадков, ветра, а также создать тепловлажностные условия для его твердения (накрыть пленкой). Рекомендуется бетон изготовленный на портландцементе в течении 7 суток поливать водой, а на основе малоактивных и шлакопортландцементах поливать не менее 14 суток. При температуре воздуха 15°С рекомендуется поливать бетон через 3 часа в течении первых 3 суток. При средней температуре воздуха от +5 до 0°С полив и смачивания бетона не осуществляется. Полная нагрузка (расчетная) железобетонных конструкций допускается только после того, как бетон будет иметь проектную прочность.
Отдельно хотелось заострить внимание на фундаменте, так как есть некоторые особенности его работы:
- Наилучшее время для строительства фундамента является лето (хороший температурный режим).
- Нежелательно, подвергать фундамент длительному простою, т.к. замокание котлована, морозное пучение, попеременное замораживание и оттаивание грунтов основания приводит к его разрушению.
- Выше перечисленные факторы приводят к неравномерной усадке фундамента.
- Если все-таки есть необходимость оставить фундамент зимовать, необходимо его «законсервировать» — закрыть и защитить от атмосферных осадков, исключить замокания и затопление грунта вблизи фундамента (примерно 0,4…0,5 м).
- Так как бетон при благоприятных условиях набирает 50…80% от проектной прочности за 7…14 дней, тогда допускается нагружать фундамент через 7…14 суток, с учетом, что полное нагружение (100%) наступит только после 28 суток с момента заливки фундамента.
- При использовании ускорителей твердения при нормальной температуре возможно уже нагружать фундамент и через 5 дней.
- Фундамент следует нагружать равномерно, чтобы избежать неравномерной осадки основания.
Для более точной подстраховки для контроля прочности фундаментов или других железобетонных конструкций изготавливают серию стандартных образцов-кубов 150х150х150 или 100х100х100 мм, которые потом испытывают на сжатие.
Литература:
- Как построить дом. Как бетон набирает крепость? Время затвердевания бетона, график набора крепости. Режим доступа:
- ТР 80-98 Технические рекомендации по технологии бетонирования безобогревным способом монолитных конструкций с применением термоса и ускоренного термоса. МОСКВА – 1998.
- ВСН 20-68 Указания на бетонирование в зимнее время дорожных оснований под асфальтобетонные покрытия в г. Москве.
Конев Александр Анатольевич
Изготовление различных конструкций предполагает заливку бетона, главной характеристикой которого является прочность на сжатие. При этом нагружать конкретный элемент нельзя, пока не завершится набор прочности бетона. Данный процесс зависит от ряда факторов, к которым относятся не только внешние условия, но и состав самой смеси.
Для достижения марочного значения, как правило, требуется четыре недели (28 дней). Чтобы будущая конструкция прослужила достаточно долго, необходимо ясно представлять, как осуществляется сам процесс, и сколько времени требуется для его завершения. Процесс включает две стадии. На первой происходит схватывание бетона. На второй он твердеет и набирает прочность.
Стадия схватывания
Схватывание происходит в течение первых суток с момента его приготовления. Сколько времени потребуется для завершения первой стадии напрямую зависит от температуры окружающей среды.
Теплая погода
В летний период, когда температура 20 °C и выше, на схватывание может потребоваться около часа. Процесс начнется приблизительно через два часа после приготовления смеси и завершится, следовательно, через три.
Прохладное время года
При похолодании время начала и завершения стадии сдвигается. Для схватывания требуется больше суток. При нулевой температуре процесс начинается, как правило, только через 6 – 10 часов после приготовления раствора и может длиться до 20 часов после заливки. В жаркую погоду время, наоборот, уменьшается. Иногда для схватывания достаточно 10 минут.
Уменьшение вязкости раствора
На первой стадии приготовленная смесь остается подвижной. В этот период еще можно оказать механическое воздействие, придав изготавливаемой конструкции требуемую форму.
Продлить стадию схватывания позволяет механизм тиксотропии, способствующий уменьшению вязкости смеси при оказании механического воздействия. Именно поэтому перемешиваемый в бетономешалке раствор намного дольше может находиться на первой стадии.
Однако следует учесть, что ряд процессов вызывает необратимые изменения в смеси, что негативно отражается на качестве затвердевшего бетона. Особенно быстро «сваривание» происходит в летний период.
Стадия твердения
После схватывания бетон начинает твердеть. Для завершения процесса и окончательного набора прочности может потребоваться несколько лет. Марку бетона можно будет определить через четыре недели.
Стоит учесть, что прочность бетон набирает с различной скоростью. Наиболее интенсивно процесс протекает в первую неделю после заливки бетона. Уже в первые трое суток данный показатель в нормальных условиях составляет около 30% от марочного значения, определяемого через 28 дней после заливки.
В течение первых 7 – 14 суток раствор набирает до 70 % от указанного значения, а через три месяца на 20 % превышает его. После этого процесс замедляется, но не прекращается.
Через три года показатель может вдвое превысить значение, полученное через 28 дней после заливки. Специальная справочная таблица позволяет узнать, какой процент от марочного значения наберет состав при конкретной температуре через определенное количество дней.
От чего зависит набор прочности?
На процесс набора прочности влияет множество факторов. Однако основными можно считать:
- температуру;
- влажность;
- марку бетона;
- время.
Температура
Чем холоднее на улице, тем медленнее повышается прочность бетона. При отрицательных температурах процесс останавливается, так как замерзает вода, обеспечивающая гидратацию цемента. Как только температура воздуха повысится, набор прочности бетона продолжится. При снижении температуры может опять остановиться.
При наличии в составе различных модификаторов время твердения может уменьшаться, а температура, при которой процесс останавливается, снижаться. Производители предлагают специальные быстротвердеющие составы, способные набрать марочную прочность уже через две недели.
Потепление способствует ускорению процесса созревания бетона. При 40 °C марочное значение может быть достигнуто уже через неделю. Именно поэтому заливку бетона на приусадебном участке для сокращения сроков строительства лучше производить в жаркую погоду.
Зимой может потребоваться подогрев бетона, что выполнить собственными силами крайне проблематично: требуется специальное оборудование и знание технологии выполнения работ. Следует учесть, что нагрев раствора свыше 90 °C недопустим.
Чтобы понять, как температура оказывает влияние на процесс твердения, стоит изучить график набора прочности бетона. Кривые построены на основании информации, собранной для марки М400 при различных температурах. По графику можно определить, какой процент от марочного значения будет достигнут через определенное количество суток. Каждая кривая соответствует конкретной температуре. Первая линия 5°C, последняя – 50° С.
График позволяет определить срок распалубки монолитной конструкции. Опалубку можно снимать, как только прочность превысит 50% от своего марочного значения. Следует обратить внимание, что согласно графику, если температура воздуха ниже 10 °C, марочное значение не будет достигнуто даже через две недели. При таких погодных условиях уже стоит задуматься о подогреве заливаемого раствора.
Время
Для определения нормативно-безопасного срока начала работ часто используется следующая таблица. В ней в зависимости от марки бетона и его среднесуточной температуры приведена информация о наборе прочности через определенное количество суток:
| Марка бетона | Среднесуточная температура бетона в °C | Срок твердения в сутках | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 14 | 28 | ||
| Прочность бетона на сжатие (процент от марочной) | ||||||||
| М200–300, замешанный на портландцементе М 400–500 | -3 | 3 | 6 | 8 | 12 | 15 | 20 | 25 |
| 0 | 5 | 12 | 18 | 28 | 35 | 50 | 65 | |
| +5 | 9 | 19 | 27 | 38 | 48 | 62 | 77 | |
| +10 | 12 | 25 | 37 | 50 | 58 | 72 | 85 | |
| +20 | 23 | 40 | 50 | 65 | 75 | 90 | 100 | |
| +30 | 35 | 55 | 65 | 80 | 90 | 100 | – | |
Если нормативно-безопасный срок установлен на уровне приблизительно 50%, то безопасным сроком начала работ можно считать 72 – 80% от марочного значения.
В зависимости от времени выдержки искомое значение можно определить по следующей формуле:
прочность на n-ый день = марочная прочность *(lg (n) / lg (28)). Причем n не может быть меньше 3-х дней.
Состав и характеристики цемента
Если сразу после заливки цемент способен набирать прочность благодаря своему тепловыделению, то после замерзания воды процесс неизменно остановится. Именно поэтому при выполнении работ в зимний и осенне-весенний период предпочтительно использовать смеси с противоморозными добавками.
Глиноземистый цемент после укладки способен выделить в семь раз больше тепла, чем обычный портландцемент. Именно поэтому приготовленная на его основе смесь набирает прочность даже при отрицательной температуре.
Марка также оказывает влияние на скорость процесса. Чем ниже марка, тем выше критическая прочность. Таблица наглядно отражает такую зависимость:
Влажность
Пониженная влажность негативно отражается на процессе. При полном отсутствии влаги гидратация цемента становится невозможной, и твердение практически останавливается.
При максимальной влажности и высокой температуре (70 – 90 °C) скорость нарастания прочности значительно повышается. В таком режиме осуществляется пропаривание состава в автоклавах паром высокого давления.
Нагрев до столь высоких температур при минимальной влажности неизбежно приведет к высыханию залитого раствора и снижению скорости набора. Чтобы этого не произошло, следует своевременно производить увлажнение. В таком случае в жаркую погоду прочность будет набрана в минимально возможные сроки.