Как быстро бетон набирает прочность после заливки. Бетон — время схватывания и набора прочности. Критическая прочность бетона в зависимости от марки: обзор
Которая определила его широкое распространение - это высокая прочность. Материал набирает любую прочность в реальных условиях, так как есть много причин, которые способствуют недобору величины, соответствующей бетону определенной марки. Знание этих причин и их особенностей способствует формированию бетонных фундаментов, конструкций с максимальными эксплуатационными показателями.
Процесс набора
Физико-химические реакции гидратации создают новые монолитные соединения, которые придают материалу свойства искусственного камня. Новое качество формируется в течение многих суток (окончательно примерно через полгода) и в идеале прочностные свойства бетонной конструкции должны соответствовать бетону определенного класса и марки. По времени процесс вызревания камня имеет две последовательные стадии: начальная - схватывание, и завершающая - твердение. По его завершении бетон может нагружаться.
Схватывание
Схема возможного расслоения бетонной смеси: а - в процессе транспортирования и уплотнения, б - после уплотнения; 1 - направление, по которому отжимается вода, 2 - вода, 3, 4 - мелкий и крупный заполнители. Бетоном пользуются не сразу после затвердения, так как может потребоваться некоторое количество времени, чтобы довезти материал до объекта. Смесь должна оставаться подвижной, чему способствует механическое перемешивание раствора в миксере автосмесителя. Тиксотропия позволяет сохранить основные свойства смеси до ее заливки, откладывая старт начальной стадии созревания. Однако следует знать, что если время затянуть или температура поднимется, развивается необратимый процесс «сваривания» раствора, в результате которого занизятся его характеристики.
Длительность схватывания находится в зависимости от температуры воздуха - от 20 мин. до 20 часов. Наибольшая продолжительность данного процесса зимой при температурных значениях около 0 град. Заливка фундамента в этот период будет сопровождаться удлинением интервала начала схватывания от 6 до 10 часов, а сама стадия растянется на 15 – 20 ч.
Оптимально заливать бетон в форму при 20 градусах. Тогда при условии, что раствор затворен за час до заливки, схватывание начнется через один час и завершится через 60 мин. Жаркая погода способствует практически моментальному схватыванию раствора за 10 – 20 мин.
Твердение
Оптимальное течение гидратации при твердении раствора: температурный коридор от 18 до 20 град., влажность близкая к 100%. Отклонения от данных параметров в значительной степени изменяют скорость твердения камня. Полное вызревание бетона длиться несколько лет.
Вместе с тем на этой стадии закономерно изменяется со временем. К примеру, для к концу 3-го дня она достигает 50%, на 14–й день составляет до 90%, а на 28 день - 100%. Далее через три месяца прочность повышается еще на 20%, а через 3 года может стать на 100% больше, чем была к концу 28 суток после затворения.
Особенности набора прочности
Снижение температурных показателей среды ведет к замедлению твердения. Нулевая отметка на термометре останавливает процесс из-за замерзания воды в камне (снижается качество бетона), а подъем значений снова его возобновляет. Смесь начинает высыхать при недостатке или отсутствии влаги, однако это может замедлить и остановить правильное твердение, что воспрепятствует набору заданного свойства бетоном. А вот автоклавное отвердение смесей значительно ускоряется при повышенных значениях температурно-влажностного режима: 80 – 90 град. и 100% влажности, что ведет к ускоренному росту прочностных показателей. За счет влаги в воздухе может сокращаться интервал набора прочности раствором, который уложен открыто.
Бетоны более высоких марок (состоят из большего количества цемента лучшего качества) твердеют и набирают прочность быстрее, поэтому обрабатывать их следует более оперативно. В интервале с 3-х по 10-е сутки после укладки нормативный набор прочности бетона обеспечивается близкими к идеальным условиями выдержки. В теплую погоду раствор укрывается влагоемкими материалами, через которые камень увлажняется круглосуточно 6 – 7 раз, и перекрывается плотной пленкой.
В солнечную погоду он укрывается от прямых лучей. Зимой бетон может искусственно прогреваться изнутри, утепляться, обогреваться тепловыми генераторами, чтобы предотвратить замерзание воды, и изолируется от осадков. Важным параметром для продолжения работ является нормативно-безопасный срок набора прочностных свойств. Таблица 1 показывает зависимость от и среднесуточной температуры значений прочностных показателей бетонов через соответствующее количество суток.
Нормативно-безопасным сроком созревания бетонов можно считать значение 50%, а безопасным - от 72% до 80% от марочного значения, что, к примеру, важно знать при работах на фундаменте.
От чего зависит набор прочности?
Факторы, которые управляют набором прочностных свойств камня, включают: сколько времени прошло после заливки, температурно-влажностный режим выдерживания, качество (активность) и марку цемента, соотношение воды и цемента в растворе, пропорции компонентов в смеси, технологию перемешивания, способ и скорость укладки, качество и регулярность увлажнения, наличие пластификаторов (добавок-ускорителей твердения) в смеси зимой и пр. Поднятие марки бетона зависит от увеличения доли и более высокой марки цемента в смеси, пропорций компонентов. Марка прямо влияет на набор прочности бетона. Для низких марок критическая прочность имеет большее значение. Таблица 2 отражает данную закономерность.
Поэтому прочностью определяется надежность, долговечность конструкции здания. Камень в холодную погоду приобретает прочность благодаря собственному тепловыделению, но для нормализации графика формирования камня целесообразно применять соответствующие добавки, ускоряющие твердение и снижающие температуру остановки гидратации. С ними смесь набирает марочную прочность уже через 14 суток. Удачным решением также станет изменение составляющих в бетоне. К примеру, глиноземистый цемент набирает прочностные показатели даже в морозы, так как выделяет примерно в 7 раз больше собственного тепла по сравнению портландцементом.
В наборе этого свойства существенную роль играют форма и фракция зерен натуральных наполнителей. Их неправильная форма и повышенная шероховатость обеспечивают лучшие условия сцепления и качество бетона. Известно, что увеличение доли воды в бетонной смеси способно привести к расслоению массы материала. Следствием этого также становится то, что при относительном увеличении доли воды в растворе на 60% от оптимального значения (в/ц = 0,4) происходит недобор прочности на 50% от марочной. Однако при соотношении вода/цемент 1/4 период отвердения (упрочнения) сокращается в два раза.
Чтобы ускорить процесс и минимизировать выдержку бетона, целесообразно применять пескобетоны с низким соотношением вода/цемент. Неуплотненный бетонный раствор имеет шансы вызреть только до 50% от нормативной прочности даже при оптимальном соотношении вода/цемент. Вместе с тем ручное уплотнение способно повысить его прочность на 30 – 40%, а вибротрамбовка повышает прочность до нормативных 95 – 100%.
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, |
Тип цемента |
Относительная |
|||
|
20 о С |
10 о С |
5 о С |
|||
|
0,45 |
0,42 |
0,26 |
0,16 |
||
|
0,37 |
0,34 |
0,21 |
0,12 |
||
|
0,23 |
0,19 |
0,11 |
0,06 |
||
|
0,58 |
0,58 |
0,37 |
0,22 |
||
|
0,52 |
0,32 |
0,19 |
|||
|
0,38 |
0,34 |
0,21 |
0,12 |
||
|
0,65 |
0,66 |
0,43 |
0,26 |
||
|
0,38 |
0,23 |
||||
|
0,47 |
0,45 |
0,28 |
0,17 |
||
|
0,78 |
0,82 |
0,54 |
0,33 |
||
|
0,75 |
0,78 |
0,51 |
0,31 |
||
|
0,67 |
0,68 |
0,44 |
0,27 |
||
|
0,87 |
0,92 |
0,61 |
0,38 |
||
|
0,85 |
0,37 |
||||
|
0,81 |
0,85 |
0,56 |
0,34 |
||
|
0,93 |
|||||
По присвоенной марке бетона можно понять, на какую наибольшую нагрузку в кгс/см 2 рассчитано то или иное изделие. Конечно, все железобетонные изделия выпускают с производства уже с отпускной прочностью, которая в летний период должна быть не менее 70% от марочной, а зимой — не менее 90%. Поэтому строительные организации могут сразу применять изделие в эксплуатацию.
Но потребителям, которые покупают готовую бетонную смесь для заливки фундамента или хотят самостоятельно ее изготовить, будет интересно узнать, за сколько дней набирает прочность бетон и как этого добиться быстро?
28 дней для марочного контроля
Для марочного контроля технологи применяют период в 28 дней. Первую неделю, при теплой погоде, бетон интенсивно набирает свою прочность, около 70 процентов от фактической. Это происходит за счет взаимодействия цементных зерен и воды, в результате чего образуются гидросиликаты калия. Процесс может затянуться не на один год. Например, у некоторых железобетонных изделий, к которым предъявлялась марка бетона М 200 , через несколько лет прочность достигала бетона марки 400 .
Когда снять опалубку?
Если вы самостоятельно заливаете фундамент, то рекомендуется снимать опалубку фундамента через трое суток, но нагружать бетонную конструкцию лучше через неделю. При зимних условиях рост прочности значительно уменьшается. Если конструкцию не накрыть, то бетон может замерзнуть и вообще не набрать прочность. Для летнего периода также требуется особый уход, то есть постоянное увлажнение и укрытие от прямых солнечных лучей, чтобы не вызвать пересыхание бетонной поверхности.
Тепловлажная обработка ускоряет набор прочности бетона
Через сколько дней наберет прочность бетон, если он подвергается тепловлажностной обработке? Через несколько часов. Если в пропарочной камере температура 80-90 градусов, то конструкция набирает прочность до 60-70 процентов от марочной уже через 12-14 часов. Но в таких условиях бетон быстро теряет воду, и при этом начинает усыхать. Поэтому самый лучший бетон считается тот, что набирал прочность в естественных условиях.
Для скорейшего набора прочности можно использовать специальные добавки для бетона , которые применяют в процессе приготовления смеси. Дозирование производится от количества цемента. С использованием добавок бетон может набрать марочную прочность за две недели. Опять же, если твердение происходит в теплое время года. Для зимы применимы противоморозные добавки , которые поддерживают в бетоне положительную температуру на период схватывания.
При самостоятельной заливке ленточного фундамента можно приблизительно сориентироваться, за сколько дней бетон наберет прочность — за месяц. Поэтому постарайтесь выдержать этот интервал, чтобы в дальнейшем при нагрузке конструкции предотвратить неприятные последствия.
При строительстве встречаются случаи, когда после бетонирования прошло 1-6 месяцев и оказалось, что бетон не набрал требуемую прочность, и его класс по прочности не дотягивает до нормы на 10%-20%.
Чаще всего такое наблюдается после "зимнего" бетонирования или бетонирования в жаркую погоду.
Что делать? Демонтировать бетонные конструкции и возводить заново - крайне затратно и требует много времени и усилий. Оставить "как есть" и не обращать внимания в случае несущих конструкций - недопустимо, т.к. требуется вести дальнейшие строительные работы, связанные с нагрузкой таких конструкций.
Решение есть!
Применимость метода
Метод вторичного запуска (активизации) набора прочности цементного камня применим для достижения прочности, возможной именно для этого бетона. То есть той прочности, которую обеспечивает:
- состояние цементного камня, возникшее в ходе твердения бетона (цементный камень не должен быть разморожен или растрескаться);
- фактическая рецептура бетона, получившаяся при бетонировании, учитывая реальное содержание и марку цемента, включая всю воду, добавленную или попавшую в бетонную смесь.
Рабочее "окно" для использования метода вторичного запуска (активизации) набора прочности цементного камня составляет до одного года с окончания укладки бетонной смеси. При этом чем быстрее начать применять метод, тем интенсивнее протекает активизация набора прочности бетона и необходимо меньше времени для достижения требуемой прочности бетона. Оптимально, если с момента укладки бетонной смеси прошло не более 3-4 месяцев (за вычетом продолжительности твердения бетона при температуре ниже плюс 10°С).
Например, при практическом применении метода увеличена прочность фундаментных плит, несущих стен, колонн до 24%, что обеспечило их соответствие требованиям проекта и позволило вести дальнейшие работы по строительству в обычном режиме.
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.
