Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Температура твердения бетона и способы контроля этого параметра

Температура твердения бетона и способы контроля этого параметра

При какой температуре твердеет бетон и как колебания этого фактора влияют на темпы набора прочности? На эти и другие не менее важные вопросы мы ответим в рамках данной статьи.

Несмотря на то, что темпы высыхания цементосодержащих смесей зависят от целого ряда факторов,именно температура является наиболее важным параметром, который следует учесть как при строительстве с применением монолитного бетона, так и при изготовлении различных ЖБИ.

Результат твердения бетона в неидеальных условиях

Оптимальные условия для затвердевания раствора и набора прочности

На фото — алмазное бурение отверстий в бетоне, набравшем достаточную прочность

Затвердевание цементосодержащих смесей является сложным физико-химическим явлением, в ходе которого портландцемент, вступая во взаимодействие с водой, образует новые соединения.

Данная химическая реакция происходит постепенно, так как вода проникает в цементную массу с небольшой скоростью. Это наблюдение объясняет длительные сроки твердения бетона. Ведь даже по истечении нескольких месяцев твердения, определённое количество цементных зерен только вступает в реакцию с водой.

На фото — заливка смеси в опалубку

Учитывая то, что скорость твердения бетона от температуры зависит, появляется возможность ускорить процесс в разы. Для этого следует создать благоприятные условия, при которых процесс схватывания и набора прочности смеси будет протекать более интенсивно.

Оптимальная температура затвердевания бетона составляет +22 °С при относительной влажности окружающего воздуха около 90%. Например, такие условия создаются при камерном производстве ЖБИ, но кроме того эти параметры температуры и влагосодержания могут быть созданы при посыпке поверхности бетона увлажненным песком или при орошении водой.

В оптимальных условиях нарастание прочности твердеющего бетона протекает быстро и уже в течение 1- 2 недель после приготовления материал набирает свыше 60%прочности, которая могла быть достигнута в течение28-дневного твердения в нормальных условиях.

Важно своевременно проконтролировать этот процесс и не допустить дальнейшего пересыхания поверхности, периодически орошая ее водой. Таким образом, мы дадим возможность цементосодержащему раствору достигнуть заданной прочности по всей своей толщине.

Испытание ЖБИ на устойчивость к механическим нагрузкам

Влияние температуры и влажности на твердение бетона неоспоримо. Более того, несоблюдение технологических предписаний не только негативно сказывается на качестве готовых конструкций, но и может обернуться множественными разрушениями бетона.

Дело в том, что в процессе затвердевания материала, из его толщи высвобождается большой объем жидкости и происходит усадка. Если не обеспечить оптимальные параметры температуры и влажности, на поверхности материала могут появиться микротрещины, и потребуется резка железобетона алмазными кругами для последующего устранения повреждений.

Контроль интенсивности твердения материала посредством специальных добавок

Добавление ускорителей в состав бетона

Как уже было сказано, рост прочности цементосодержащего раствора в процессе высыхания в существенной степени зависит от температурных показателей. Так,например, твердение бетона при низких температурах замедляется, в то время как повышение температуры способствует ускорению процесса.

Так как продолжительность процесса набора прочности имеет принципиальное значение при проведении строительных работ, этот показатель иногда искусственно ускоряется.

Как ускорить набор прочности бетона без негативных последствий для его качества?

Для этих целей применяется ряд добавок-ускорителей, которые добавляются своими руками в состав на этапе приготовления смеси. Так как применение специальных добавок встречается преимущественно в промышленном строительстве, их содержание в составе определяется не опытным путем, а технологическими нормами, апробированными в лабораторных условиях.

Как правило, содержание добавок-ускорителей для нормального твердения бетона должно быть в следующих пределах:

  • нитрит-нитрат-хлорид кальция, нитрат кальция, нитрат натрия, нитрит-нитрат кальция и нитрит-нитрат-сульфат натрия — 4%,
  • сульфат натрия — 2%,
  • хлорид кальция— от 2 до 3%.

Важно: С полным перечнем рекомендаций по применению добавок,ускоряющих твердение и набор прочности в цементосодержащих растворах, можно ознакомиться в СНиП III-15—76.

Контроль интенсивности твердения материала посредством обогрева или применения теплоизолирующих опалубок или оболочек

Прогрев смеси посредством нагревающихся проводов

При изготовлении сборного железобетона в холодное время года для ускорения твердения широко применяется тепловая обработка бетона посредством электроэнергии, пара или утеплённой опалубки.

Важно: Существенно сократить сроки, необходимые для твердения смеси, без ущерба для готового результата можно комбинируя принудительный прогрев и применение добавок-ускорителей.

Наибольшую популярность сегодня получили методы прогрева бетона с использованием электроэнергии. И это неудивительно, так как такие способы контроля температурных параметров бетонной смеси просты в реализации и при этом достаточно эффективны.

К технологиям электрического прогрева смеси можно отнести:

  • электродный метод;
  • применение греющих петель;
  • метод обогрева в опалубке;
  • индукционный нагрев;
  • инфракрасный обогрев;
  • обогрев с применением жидкостных установок.

Поскольку график твердения бетона в зависимости от температуры может претерпевать существенные изменения, рассмотрим методику контроля температуры раствора посредством электродного метода и прогрева с применением греющих петель.

Посредством электродного прогрева можно существенно ускорить темпы прогрева бетона даже при минусовых температурах окружающей среды. В ходе прогрева через толщу материала пропускается электричество, в результате чего происходит выделение тепла.

Как правило, такая методика применяется при изготовлении вертикально расположенных конструкций и ЖБИ, а так же для горизонтально расположенных поверхностей с небольшой площадью.

К преимуществам этого способа можно отнести:

  • простоту закладки греющих петель;
  • безопасность эксплуатации;
  • сжатые сроки твердения раствора даже в неблагоприятных климатических условиях;
  • невысокая цена реализации прогрева.

Впрочем, есть и недостатки, среди которых:

  • Существенные энергозатраты, так как необходима подача тока с мощностью не менее 1000 кВт из расчета на 3—5 м³ бетонного раствора. Разумеется, такими параметрами энергообеспечения может похвастать не каждая строительная площадка.
  • По мере высыхания, раствора прогрев требует большего напряжения или вовсе становится невозможным.

Обогрев с применением греющих петель

Схема подключения системы обогрева

Такой способ контроля температуры бетона работает по принципу предельного тока на кабеле и применяется преимущественно при формировании бетонных перекрытий и бетонных стяжек.

Среди преимуществ способа следует отметить возможность эффективного прогрева смеси изнутри на всех этапах ее твердения. Среди недостатков отметим сложность проведения монтажа, и возможность разрушения изоляции провода в ходе высыхания смеси.

Теперь вы знаете, какие факторы могут повлиять на параметры твердения бетона и какова инструкция обеспечения оптимальных условий, при которых высыхание пройдет не только быстро, но и без ущерба для эксплуатационных качеств готового объекта или сооружения. Больше полезной информации вы сможете найти, посмотрев видео в этой статье.

Температура твердения бетона и способы контроля этого параметра

К сожалению, сегодня нередко приходится сталкиваться с тем, что на стройках, да и на некоторых производствах нет должного отслеживания качества бетона.
«Контроль качества должен быть постоянным, — говорит руководитель ОС «РегионСтройСертификация» ОАО «Красноярский ПромсторйНИИпроект» Валерий Чистохин, — сегодня в целом этот вопрос упущен, контроль ослаблен. Раньше существовали управления промышленности, строительства и т. д., которые занимались контролем качества, сегодня они исчезли. Стройматериалы просто «брошены». Особенно на малых предприятиях, которые не имеют собственных лабораторий и не могут обеспечить лабораторных испытаний. По бетону вышел новый ГОСТ, но в нем много противоречий. К тому же мы не можем вписаться в мировые стандарты качества, так как у нас другие климатические условия».

Контроль, каким он должен быть
К чему может привести отсутствие контроля, догадаться несложно. Следовательно, рассмотрим, как он должен осуществляться и какие методы контроля качества бетона практикуются у нас.
Как утверждают специалисты, качество бетонных и железобетонных конструкций определяется качеством используемых материалов и тщательностью соблюдения технологии на всех стадиях процесса изготовления. Контроль должен осуществляться и при приемке и хранении исходных материалов, и при изготовлении и монтаже арматурных конструкций, изготовлении и установке элементов опалубки, и при подготовке основания к укладке бетонной смеси, и при приготовлении и транспортировке бетона, а также при уходе за бетоном в процессе его твердения. Ясно, что все исходные материалы должны отвечать требованиям ГОСТов.
Уже на стадии приготовления бетонной смеси нужно проверять точность дозирования материалов, продолжительность перемешивания, подвижность и плотность смеси, также надо следить, чтобы она не начала схватываться при транспортировке, не распадалась на составляющие и не теряла подвижности. В процессе укладки нельзя допускать расслоения смеси, раковин и пустот.
Окончательная оценка прочности бетона может быть получена на основании испытания его прочности на сжатие до разрушения образцов-кубиков, изготовляемых одновременно с его укладкой. Для получения более реальной картины прочностных характеристик из тела конструкции выбуривают керны, которые и испытывают на прочность.
Контроль прочности конструкций следует осуществлять в два этапа: в промежуточном и в проектном возрасте. При этом, если в промежуточном проектная прочность бетона достигает 90%, испытания в проектном возрасте могут не проводиться.
Нельзя забывать, что в зимний период должен проводиться дополнительный контроль. Бетонные смеси в процессе приготовления нужно просматривать каждые два часа, чтобы не было льда, снега, смерзшихся комьев. При их транспортировке зимой необходимо укрытие, утепление и обогрев транспортной и приемной тары. Также нужен контроль температуры смеси при предварительном электроразогреве. Необходимо проверять и отсутствие снега, наледи и т. п. в бетоне перед укладкой. Особому контролю подвергается его температура. Прочность бетона контролируется в соответствии фактического температурного режима заданному. Специалисты говорят о необходимости контроля прочности бетона в конструкции в зимнее время неразрушающими методами или путем испытания высверленных кернов.
Говоря о качестве, нельзя умолчать о ГОСТах. Для бетона на сегодняшний день их несколько. ГОСТ 18105-2010 применяется ко всем видам данного материала. На железобетонные и бетонные изделия для строительства действует ГОСТ 13015-2003. Также есть ГОСТы 10180-2012, 17624-87, 22690-88, 27006-86 и 28570-90. Для каждого существуют свои требования по контролю качества. Стоит отметить, что в 2012-2014 гг. было проведено значительное обновление базы нормативных документов, в том числе на контроль прочности бетона и бетонных смесей.
Что касается способов контроля качества бетона, то сегодня российскими предприятиями практикуются как лабораторный, так и методы неразрушающего контроля.
Лабораторный контроль осуществляется следующим образом. Для проведения испытаний по контрольным образцам производится отбор не менее 2 проб из выборочных замесов от каждой партии (не менее одной пробы в сутки). Из каждой изготавливают серию контрольных образцов от 2 до 6 штук, размером 100Х100, 150Х150 или 200Х200. Отобранная смесь заливается в формы, соответствующие ГОСТу 22685-89. Через сутки образцы извлекают оттуда и оставляют твердеть в условиях возведения строительной конструкции.Согласно новым ГОСТам, при каждом заводе должен иметься лабораторный шкаф — камера хранения бетона.
В монолитных конструкциях осуществляется неразрушающий контроль их качества. Делается это по-разному.
Механические методы неразрушающего контроля применяют для измерения прочности бетона, для этого используется эталонный молоток Кашкарова. Его устанавливают на бетон и слесарным молотком наносят удар по его корпусу. При этом шарик нижней частью вдавливается в бетон, а верхней — в эталонный стержень, на бетоне и стержне остаются отпечатки. Затем измеряются диаметры этих отпечатков и вычисляется их соотношение, таким образом определяется прочность бетона на сжатие.
На основании ГОСТа 21243-75 осуществляется метод отрыва со скалыванием, реализующий нагружение бетона равномерно возрастающим вырывным усилием, закрепленного в нем на заданной глубине hH-анкера определенной формы до отрыва фрагмента бетона или до заданной контрольной нагрузки.
По ГОСТу 22690-88 применяется метод ударного импульса, основанный на использовании зависимости величины отскока условно упругого тела при ударе его о поверхность бетона. В результате удара движущейся массы по поверхности происходит перераспределение начальной кинетической энергии так, что одна ее часть поглощается бетоном при появлении пластических деформаций, а другая передается ударной массе в виде реактивной силы, преобразующейся в кинетическую энергию отскока. Но чтобы начальная энергия удара распределялась таким образом, масса бетона должна быть бесконечно большой по сравнению с массой ударника, что исключает затрату энергии на перемещение бетонной массы. Данный метод практикуется с использованием измерителя прочности «BetonProCONDTROL».
На основании требований ГОСТ 17624-87 применяется ультразвуковой метод. Его сущность заключается в определении прочности бетона на основании градуированной зависимости, установленной по данным испытания образцов-кубиков в процессе. При этом используются приборы как российского, так и зарубежного производства.
Сказать однозначно, какой из этих методов самый надежный, нельзя. Специалисты отмечают, что каждый из них имеет свои плюсы и минусы, дает определенную погрешность при испытании. Применение их может определяться конструкцией. Например, для густоармированной конструкции подходит метод простукивания или отрыва со скалыванием. Однако многие контролирующие организации пользуются сразу четырьмя способами на одном объекте, только так можно сделать наиболее объективную оценку качества. И если взятые образцы не отвечают стандартам качества, то проводится дополнительная проверка.

Читать еще:  Стальная вязальная проволока для арматуры ГОСТ 3282-74

А что на самом деле…
Если говорить о популярности методов контроля качества бетона, то надо отметить, что в Сибири пока мало распространен ультразвуковой. Кроме того, многие предприятия пользуются «дедовскими» методами.
Как рассказал начальник производственного отдела ООО «ДСК» Михаил Селиванов, в Красноярске в основном пользуются старым способом — забивание кубиков размером 10Х10Х10 см.
«Данная технология самая точная и не требует никаких трудозатрат. Через 7 дней проходит первый срок, по истечении которого прочность бетона должна составлять 60-70% от рассчитанной. Второй срок проходит через 28 дней, тогда бетон должен набрать прочность 100%. Кстати, многие лаборатории выдерживают срок более 28 дней, и чем дольше материал стоит, тем прочнее получается. Для производства мы используем два вида цемента — красноярский и ачинский. Надо сказать, что красноярский более стабилен. На производстве также может применяться залитый метод простукивания вырыванием. Но способ забивания так популярен, потому что он самый простой, нового пока еще не придумали», — говорит он.
Действительно, новые методы многим организациям кажутся затратными. И они стараются проводить контроль на стройке собственными силами. Также многие компании стараются закупать оборудование для проверки, иметь свои лаборатории. Однако когда объект сдается, контроль качества бетона должны провести независимые эксперты. И на все операции по контролю положено составлять акты проверок, которые предъявляются комиссии, принимающей объект.

В заключение стоит отметить, что все-таки сегодня намечаются и положительные моменты в сфере контроля качества, ощущается некоторое движение в лучшую сторону, вспоминается прошлый опыт. Специалисты не отрицают, что обновление нормативной базы — это хорошая тенденция. Также говорят о том, что современные технологии строительства требуют новых, более гибких методов контроля качества материалов, способных показать наиболее объективные данные. Но когда и как они начнут разрабатываться и внедряться, пока под вопросом.

Ольга Мойсеенок,
старший инженер ООО ТД «Дегидрол», г. Красноярск

— Качество бетона определяется, как правило, двумя методами — разрушающим и неразрушающим. Если в первом случае все по-старому, то во втором неплохо себя показывают ультразвуковые тестеры и томографы, которые позволяют не только определить качество бетона, но и качество его заливки (наличие инородных включений, полостей, непроливов, расслоений и трещин), правда, пока еще они требуют сверки показаний склерометра.
Основным параметром определения качества бетона служит, пожалуй, показатель прочности на сжатие, затем уже морозостойкость, а потом уже и водонепроницаемость. Если при заливке бетона, как правило, проверяют качество «на глаз» по усадке конуса, текучести, то когда бетон набирает прочность, уже помогает оборудование.

— Изменились ли критерии и стандарты оценки качества бетона за последние пять лет?

— За последние пять лет в стандартах и критериях оценки качества ничего не поменялось, хотя качество выдаваемого раствора на БРУ стало заметно лучше. Видно, сказалось применение современного оборудования, программного обеспечения и автоматизации процессов.

«Промышленные страницы Сибири» №5 (89) май 2014 г.

Температура твердения бетона и способы контроля этого параметра

Статья опубликована в издании «Технология бетонов, 2007, № 3. — С. 66-67.»

Развитие монолитного строительства выявило ряд трудностей, которые вызваны спецификой климатических условий и отсутствием большого опыта по применению современных технологий. Естественно, это приводит и к низкому качеству возводимых объектов и даже к авариям, а также к повышенным затратам средств и труда. Твердение бетона — технологический процесс, который в значительной степени влияет на сроки производства не только бетонных работ, но и вообще на сроки возведения зданий и инженерных сооружений. Поскольку в современном строительстве сроки возведения объектов имеют первостепенное значение, то без интенсификации твердения бетона обойтись невозможно. Для нашей страны это особенно важно, поскольку холодное время года в разных районах составляет от 3 до 10 месяцев; при низких же положительных температурах бетон твердеет крайне медленно, а при преждевременном его замораживании качество и долговечность возводимых конструкций резко падают. Именно поэтому в отечественной и зарубежной практике прибегают к применению различных методов ускорения твердения бетона до достижения им требуемых структурных характеристик. Наиболее действенным из них является термообработка бетона. Естественно, что ускорить твердение бетона становится весьма важным не только при возведении объектов в холодное время года, но и в летний период. Длительность прогрева зависит от многих параметров и главным из них является требуемая распалубочная прочность бетона, нормируемая СНиП [1, табл.3 и 8] в зависимости от вида конструкции. Прогноз прочности бетона в зависимости от температуры и длительности его выдерживания при этой температуре (при положительной температуре ) может осуществляться по графикам, приведенным в [2, рис.5.5] для бетонов класса В25?В30 на портландцементе марки 500. На этих графиках приведен процесс нарастания прочности бетона во времени при его температурах от 0 до 60 С. В строительной практике встречаются конструктивные элементы, для которых скорость набора ими прочности является второстепенным параметром, такие конструкции даже при отрицательных температурах не требуют термообработки, но для того чтобы гидратация цемента в этих условиях не прекращалась – применяют различного рода химические добавки. Одной из распространённых противоморозных химических добавок является добавка нитрита натрия (НН). В Инструкции [3, табл.3] приводятся данные ожидаемой прочности бетона твердеющего на морозе в течение времени т, в зависимости от среднесуточной температуры воздуха при использовании этой добавки. Состав добавки НН является следующим: натрий азотистокислый NaNO2 (нитрит натрия кристаллический технический – ГОСТ 19906-74*, нитрит натрия в водном растворе – ТУ 38-10274-85). Прогноз прочности бетона на основе данных температурного контроля для современных строек является весьма распространённой инженерной задачей. По графикам [2, рис.5.5] и данным [3, табл.3] можно осуществлять данный вид контроля как для условий с положительными, так и отрицательными среднесуточными температурами. Нами предлагается универсальная аналитическая зависимость, описывающая процесс нарастания прочности бетоном во времени при любых температурных режимах его выдерживания: На рисунке 1 показан график набора прочности бетоном с добавкой НН при отрицательных температурах. На рисунке 2 приведён график набора прочности бетоном во времени для положительных температур. Зависимость (1) удовлетворительно описывает как графики [2, рис.5.5] для положительных температур бетона, так и удовлетворяет значением [3, табл.3] для отрицательных температур, но с добавкой в бетонную смесь НН. Наиболее достоверные данные по прогнозу прочности можно получить при натурном измерении температуры бетона, используя терморегистраторы (типа «ТЕРЕМ-3»), настроенные на определённый временн?й интервал измерения. Зная период времени измерения температуры и используя выражение (1) можно получить значение прочности бетона в любой момент времени при его реальной температуре. На рисунке 3 показан график изменения отрицательной температуры бетона в течение 28 суток, а на рисунке 4, соответствующий график набора прочности бетоном с добавкой НН, построенный по приведенному выше методу. На рисунке 5 приведён график классического режима интенсивного прогрева бетона, выдерживании его при постоянной температуре t=46 C , и далее остыванием. На рисунке 6 показан график нарастания прочности бетоном соответствующий данному температурному режиму.
Предложенная методика позволяет автоматизировать процесс расчёта прочности твердеющего бетона. Для этого может использоваться любой (даже карманный) персональный компьютер, что позволяет значительно быстрее выполнять расчёт прогнозируемой прочности бетона. Кроме того, применение данного метода позволит более оперативно вносить коррективы в разработанные проекты производства бетонных работ и технологические регламенты (расчет температурных режимов прогрева бетона), при оптимизации производства работ непосредственно на строительной площадке по фактическому температурному режиму бетона в конструкциях. Переписав выражение (1) относительно времени можно решать задачи по определению требуемого времени интенсивного прогрева при заданной температуре и требуемой прочности бетона Rтр: Выражение (1) позволяет подобрать оптимальный режим прогрева при минимуме затрат энергии. Для приближенного контроля за процессом набора прочности бетоном на стройплощадке можно использовать упрощенную методику. Суть ее заключается в следующем. Для определения достаточности времени выдерживания бетона, при данном температурном режиме, необходимо определить количество градусо-часов, полученных им в процессе твердения. Для этого необходимо определить средние температуры бетона между двумя замерами его температуры, начиная с момента окончания бетонирования конструкции и укрытия неопалубленных поверхностей, и умножить их на время в часах между замерами температуры, просуммировать полученные данные, а затем разделить на 200С. По полученному времени твердения бетона при приведенном температурном режиме при t=20 C и по формуле (4), определяется ожидаемая прочность бетона в конструкции. Вычисленная по данной методике (в том числе упрощённой) прочность бетона Rt,z является минимальной. Реальная прочность бетона (особенно с добавками, ускоряющими процесс твердения) будет больше. По результатам натурных механических испытаний прочности бетона определяется поправочный коэффициент, который затем применяется для прогноза прочности бетона всёго строительного объекта, при условии неизменности состава бетонной смеси для всех бетонных и железобетонных конструкций объекта.

Читать еще:  Технология ямочного ремонта способом пропитки, применяемые материалы

Литература

  1. СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 192 с.
  2. Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях. / Под ред. Б.А. Крылова, С.А. Амбарцумяна, А.И. Звездова. – М.: НИИЖБ, 2005. – 275 с.
  3. ВСН 46-96. Ведомственные строительные нормы. Инструкция по приготовлению и применению в зимних условиях бетонов с добавкой нитрита натрия. – М.: НИИМосстрой, 1996.

Определение прочности бетона неразрушающим методом

Виды испытаний

    с помощью отрыва металлических дисков; посредством отрыва со скалыванием; методом скалывания ребра.
    ультразвукового метода; метода упругого отскока; способа воздействия на бетон ударного импульса; метода пластической деформации.

Прямые виды испытаний

Косвенные виды испытаний бетона

Сравнительная таблица методов контроля прочности бетона

Неразрушающий методОписаниеОсобенностиНедостатки
Отрыв со скалываниемРасчёт и оценка усилий вырывания анкераНаличие стандартных градировочных зависимостейНевозможность измерения сооружений с насыщенным армированием
Скалывание ребраОпределение усилия откалывания угла бетонной конструкцииПростота применения методаНе применим для бетонного слоя менее 2 см
Отрыв дисковОценка усилия отрыва диска из металлаПодходит при высокой армированности конструкций.Необходимость наклейки дисков. Метод применяется редко
Ударный импульсИзмерение энергии удара бойкаИнструмент проведения диагностики – молоток Шмидта. Компактность и простота измерительного оборудованияНевысокая точность оценки
Упругий отскокИзмеряется путь ударного бойка склерометром ШмидтаДоступность и простота диагностикиТребования к подготовке поверхности контрольных участков высокие
Пластическая деформацияОценка параметров отпечатка удара специального шарика молотком КашкароваНесложное оборудованиеНизкая точность результатов диагностики.
УльтразвуковойИзмерение показателей колебаний ультразвука, пропущенного через бетонВозможность оценки глубинных слоёв бетонаНеобходимо высокое качество контрольной поверхности

Неразрушающий контроль – основные характеристики

К сложным факторам контроля конструкций относятся химическое, термическое и атмоферное воздействие. Неразрушающие методы испытаний требуют тщательной подготовки поверхности бетона.

Адгезия

Методика оценки измерения прочности без разрушения адгезионного контакта определена ГОСТ 28574-2014. Неразрушающий способ состоит в измерении ультразвуковых либо электромагнитных волн.

Метод испытания с использованием адгезиметра применяется в диагностике повреждения штукатурных, окрасочных, облицовочных и прочих покрытий, для контроля и оценки качества стройматериалов и антикоррозийных работ.

Устройство определяет интенсивность адгезии величиной давления отрыва, необходимого для отделения покрывающего слоя.

Испытание слоя монолита и параметров заложенной арматуры

Защитный слой обеспечивает прочность сцепления арматуры, устраняет воздействие агрессивных реагентов, предохраняет бетон от излишней влажности и температурных перепадов при эксплуатации. Толщина слоя зависит от характеристик применяемой арматуры, условий применения и назначения конструкции.

Методика неразрушающего контроля определена ГОСТом 2290493. Поиск арматуры с определением диаметра осуществляется с использованием специальных устройств – локаторов.

Морозостойкость

Количество циклов замораживания и размораживания бетона определяет показатель морозостойкости. ГОСТами обозначены 11 марок по устойчивости к перепадам температур. Количество допустимых переходов нулевой температурной отметки, после превышения которых начинается снижение характеристик прочности бетона, указывается в маркировке.

Для контроля по показателю морозостойкости проводится испытание ультразвуковыми неразрушающими методами. Стоимость испытания невысока. Предъявляются повышенные квалификационные требования к исполнителям.

Влажность

Для получения достоверных результатов измерений влажности неразрушающим способом целесообразно применение различных методов. Устройства для определения показателей влажности основаны на взаимосвязи диэлектрической проницаемости конструкций и количестве содержащейся в них влаги.

Лаборатория «СтройЛаб-ЦЕНТР» оказывает услуги по испытанию строительных бетонов в Москве и области с выдачей соответствующих заключений и протоколов испытаний.

Время твердения (схватывания, застывания) бетона в зависимости от температуры

Заливка бетона в холодное и жаркое время года требует особых навыков и знаний, т.к. работы с цементной смесью осложняются, а период ее высыхания резко уменьшается или возрастает. Изменение скорости твердения бетона в зависимости от температуры обусловлено замедлением процессов гидратации и удержанием большого количества жидкости в толще материала.

Для ускорения застывания и предупреждения дефектов используются специальные строительные приемы, полимерные и противоморозные добавки.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Схватывание и твердение растворов на основе цемента обусловлено его химическим взаимодействием с водой. Силикаты, алюминаты и алюмоферриты, которые входят в состав портландцемента, обеспечивают повышение прочности на различных стадиях отверждения.

Скорость химических реакций зависит от наличия катализаторов (специальных добавок) и температуры.

Стадия схватывания

В состав цементного порошка входит трехкальциевый алюминат (3СаО*Al2O3), трехкальциевый силикат (алит, 3СаО*SiO2), двухкальциевый силикат (белит, 2CaO*SiO2) и алюмоферрит. Алит, который занимает большую часть массы портландцемента, участвует в обеих стадиях отверждения. При затворении водой и в начале стадии схватывания он выделяет тепло, которое увеличивает скорость реакции.

Стадия схватывания проходит в первые часы после заливки опалубки. Скорость начала реакции и длительность процесса зависят от состава смеси и температуры воздуха. При нормальных температурах (+18…+22°С) бетон схватывается через 2,5-3 часа. Из них 1,5-2 часа проходит до начала реакции, а 1 час уходит непосредственно на схватывание.

В горячей среде схватывание происходит активнее и начинается более быстро. Весь процесс может занять менее 1-2 часов, из которых реакция — 15-20 минут.

Стадия твердения

Стадия формирования бетонного камня начинается по завершении схватывания. Твердение материала происходит за счет удаления свободной воды. Часть жидкости испаряется во внешнюю среду, а другая — связывается с молекулами силикатов и алюминатов, образуя стойкие комплексы. Чтобы не нарушить баланса между связываемой и испаряющейся водой, нужно обеспечить оптимальную влажность и температуру среды.

Основным реагентом на стадии твердения является алит. Белит обеспечивает постепенное упрочнение материала в процессе эксплуатации: за счет его свойств прочность материала через 2-3 года может составлять до 250% прочности после твердения.

Стандартный срок затвердевания бетона

Стандартное время застывания бетона составляет 28-30 дней. Нормальные условия для отверждения — температура +15…+22°С и влажность 60-100%. Длительность отверждения зависит от условий процесса, марки бетона и наличия дополнительных добавок в растворе.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Повышение прочности бетона на сжатие коррелирует с увеличением вязкости смеси. Это означает, что с увеличением марки материала время схватывания и твердения сокращается.

Продолжительность реакций для бетона разных марок

Существует два типа добавок, регулирующих процесс твердения раствора:

  1. Ускоряющие. Реагенты этого типа сокращают время до начала схватывания на 30-40%, ускоряют затвердевание и улучшают прочностные свойства материала. Они добавляются в смесь при промышленной штамповке бетонных изделий, заливке фундаментов, перекрытий и иных строительных конструкций при пониженных температурах. Наиболее дешевые ускоряющие добавки — это хлористый кальций и поташ (углекислый калий). В перечень востребованных строительных составов для ускорения отверждения входят: Релаксор, Аддимент В3, Форт-УП2, Поззолит-100, Конкрит-Ф и др.
  2. Замедляющие. Пластификаторы и замедлители схватывания положительно влияют на удобоукладываемость и подвижность раствора. Они применяются при доставке бетона в передвижных смесителях, задержках в строительстве и заливке конструкций при температуре выше +25…+30°С. Пластифицирующие свойства замедлителей позволяют отказаться от виброуплотнения при укладке бетона с малой подвижностью. Наиболее распространенными замедляющими добавками являются НТФ-кислота, цитрат и глюконат натрия, Линамикс, SikaPlast 520 N, Frem Linas 200 и др.

При заливке в условиях низких температур используются противоморозные реагенты. Они понижают температуру замерзания воды, препятствуя ее фазовым переходам при 0…+4°С.

В зависимости от вида и концентрации добавок они позволяют работать с бетонным раствором при температуре до -15…-25°С. К морозоустойчивым реагентам относятся нитрит натрия, нитрат-нитрит кальция, карбамид и др.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

Температура окружающей среды определяет скорость реакций, которые формируют бетонный камень. Повышенная температура воздуха смещает баланс в сторону испарения жидкости, а пониженная — тормозит процессы гидратации в растворе.

При высоких температурах

Для профилактики неравномерности и быстрого высыхания в бетон добавляются замедляющие добавки, а готовая конструкция смачивается в процессе застывания.

Высокая температура и влажность применяются при производстве стандартных бетонных изделий в автоклавах. Такие условия обеспечивают быстрое схватывание и максимальное твердение конструкций.

В прохладное время

При низких температурах раствор долго схватывается, а затем в течение длительного времени остается хрупким по сравнению с марочной прочностью. Химические реакции происходят до температуры фазовых превращений воды.

При отрицательной температуре

Набор прочности бетона при различных температурах

Срок застывания, сутокДоля от 28-суточной прочности, достигнутой при оптимальных условиях твердения
При -3°СПри 0°СПри +5°СПри +10°СПри +20°СПри +30°С
1359122335
261219254055
381827375065
5122838506580
7153548587590
142050627290100
2825657785100

В таблице рассмотрен набор прочности материала марок М200 и М300.

Снижение вязкости раствора

Во время схватывания бетонный раствор сохраняет свою пластичность. При движении в стационарной или подвижной бетономешалке смесь проявляет свойство тиксотропии — уменьшения вязкости состава при постоянной динамической нагрузке.

Слишком длительное перемешивание приводит к «перевариванию» бетона и снижению конструктивной прочности готовой конструкции. Чтобы сохранить подвижность раствора и избежать негативных эффектов, в смесь добавляются пластификаторы. Они удлиняют периоды схватывания и застывания.

Зависимость уровня набора прочности от показателей температуры материала

Низкая температура ингредиентов отрицательно влияет на эксплуатационные характеристики бетонного камня. Если для смешивания используется холодная вода и наполнитель, то последующий уход за конструкцией не сможет обеспечить марочную прочность.

При температуре менее 10°С рекомендуется подогревать воду, которая применяется для изготовления. Если показатель термометра соответствует -5…0°С или ниже, то необходимо подогревать и мелкий наполнитель (речной песок).

Для сокращения времени схватывания и расходов на подогрев бетона в опалубке компоненты разогреваются до предельно допустимого уровня. Максимальное значение определяется составом и маркой портландцемента. При нагреве выше этой температуры готовая смесь будет реагировать менее интенсивно, что скажется на прочности конструкции.

Предельная температура компонентов бетонного раствора

Рекомендации по ускорению процесса

Соблюсти необходимые условия для заливки не всегда возможно: в жаркую и холодную погоду температура отклоняется от оптимальной не менее чем на 15-20°С, а влажность может составлять ниже 60%.

При заливке фундамента строители прибегают к мерам защиты бетона на этапе смешивания, но редко дополнительно подогревают готовую конструкцию. Это обусловлено тем, что основа здания должна пройти этапы усадки и стабилизации грунта. В этом случае возникшие дефекты не скажутся на прочности дома, а будут устранены с помощью дополнительного слоя бетона.

Бетонирование при низких температурах

Рассматривается зимнее бетонирование. Проблемы и причины твердения бетона при отрицательных температурах и их возможное решение. Введение добавок для повышения морозостойкости. Метод термоса. Прогрев бетона. А так же совместное использование нескольких методов для экономии ресурсов и повышения качества зимнего бетонирования.

Ключевые слова: бетонирование при низких температурах, метод термоса, прогрев бетона, укрывание бетона пленкой и ТЭМами, совместное использование всех методов

В настоящее время все больше прогрессирует монолитное домостроение. Строительство из монолитного бетона позволяет свободно осуществлять любую планировку квартир и домов, а так же позволяет проводить обширное строительство в районах, где отсутствует место для полносборного домостроения или оно недостаточно.

Ответственным периодом в монолитном строительстве является зимнее время. При пониженных температурах скорость бетонирования резко снижается или оно вообще прекращается. Основным вопросом бетонирования является ускорение твердения при отрицательных температурах. Так чем же можно ускорить твердение?

В процессе исследований и обследования объектов монолитного строения, а так же результатов научно-технического сопровождения ряда объектов выявил ряд проблем, решение которых позволит сделать бетонирование круглогодичным, ускорить процесс возведения монолитных зданий, повысить качество бетона, конструкций и растворов.

Основными проблемами и причинами являются отсутствие контроля температуры твердения бетона, что ведет к недобору прочности в контролируемом возрасте; нарушение технологии прогрева бетона в монолитных конструкциях, что обуславливает недобор прочности как в промежуточном так и в проектном возрасте; затормаживание процесса гидратации цемента (увеличение сроков набора прочности бетона); вымерзание воды, входящей в состав бетона (полная остановка процесса набора прочности); чем раньше до завершения процесса твердения был заморожен бетон, тем ниже будет конечная прочность и его свободная вода при замерзании увеличивается в объеме, что приводит к разрушению формирующихся структурных связей и особенно интенсивно в начале твердения бетона.

Каким же образом каждая из причин воздействует на поведение набирающего прочность бетона?

И так низкая температура (0+10 о С) существенно затормаживает процесс гидратации цемента , растягивает срок набора прочности бетона. На пример, в нормальных условиях (+20 о С) за неделю бетон набирает до 70% прочности. При температуре окружающего воздуха +5 о С, срок набора 70% марочной прочности бетона может растянуться на 3-4 недели.

Повышенная температура является катализатором химических процессов, а так же процесс гидратации цемента. Поэтому, при изготовлении железобетонных изделий (ЖБИ) применяется пропаривание свежеотлитых изделий из бетона. При пропаривании, в камере с погруженными в неё свежеизготовленными железобетонными изделиями поддерживается температура 70-80 о С и повышенная влажность. Благодаря таким условиям, бетон ускоренными темпами набирает марочную прочность. И нужные 70% прочности, бетон может набрать за 8-12 часов.

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

Стандартный срок набора марочной прочности бетона – 28 суток. В таком возрасте он должен набрать прочность спрогнозированую лабораторией бетонного завода. Однако, как мы уже выяснили, при бетонировании в зимних условиях, процесс схватывания и набора прочности может растянуться, а то и вовсе остановиться, вплоть до наступления оттепели.

Бетон, укладываемый при отрицательной температуре, должен приобрести определенную прочность (распалубочную, для частичной нагрузки, или полную). Чем больше времени проходит от укладки до замерзания воды в бетонной смеси, тем прочность бетона будет ближе к проектной и тем меньше образуется внутренних микродефектов, которые отрицательно сказываются на его долговечности.

Так же в ГОСТах регламентируется значение критической прочности бетона, являющейся минимальной, при которой обеспечивается необходимое сопротивление давлению образующегося льда и сохранение в последующем при положительных температурах способности к твердению без ощутимого ухудшения прочности и других свойств. Размер критической прочности зависит от требуемого проектного класса бетона, времени и температуры бетонной смеси до замерзания. При отрицательной температуре окружающего воздуха во избежание недобора прочности после твердения при нормальной температуре. К моменту загрузки конструкции прочность должна достигнуть 100% проектной прочности.

Мы подошли к тому что нужно ускорить твердение и сохранить воду затворения бетона от вымерзания за счет: использования внутреннего запаса тепла бетона; дополнительной подачей тепла извне.

Чтобы использовать внутренний запас тепла бетона применяют высокопрочные, быстротвердеющие, тонкомолотые портландцементы, ускорители твердения и противоморозные добавки. Так же нужно пытаться уменьшить количество воды затворения за счет применения пластифицирующих, пластифицирующе-воздухововлекающих добавок, суперпластификаторов.

Внутренняя температура бетона зависит от выделяемого тепла при гидратации цемента (экзотермии цемента), но этого запаса тепла не хватает для достижения критической прочности в короткие сроки и при низких температурах нужной прочности невозможно достичь без дополнительных мероприятий. Температура бетонной смеси перед укладкой должна быть не ниже 5 о С, а в тонкостенные — 20 о С. Обеспечить эту температуру за счет экзотермии цемента не всегда удается, особенно при низких отрицательных температурах. Поэтому внутренний запас тепла повышают путем подогрева составляющих бетонной смеси (воды, заполнителей). Но при этом температура бетонной смеси при выходе из смесителя не должна превышать 30 о С, в противном случае она быстро теряет свою подвижность. Это отрицательно сказывается на укладке и уплотнении бетонной смеси, что приводит к ее недоуплотнению.

Рассмотрим пример введения добавок в бетон под названием «холодный бетон». Этот способ основан на введении в бетонную смесь водных растворов противоморозных добавок хлористого кальция совместно с хлористым натрием NaCl в количестве до 7,5%, нитрата натрия NaNO3 до 10% и поташа К2СО3 до 15% от массы цемента. Такие добавки снижают температуру замерзания воды, а хлористый кальций, кроме того, ускоряет процесс твердения. Бетонные смеси холодного бетона целесообразно укладывать лишь при отрицательных температурах (не ниже —20°С).

Для дополнительной подачи тепла в наше время используют: электропрогрев бетона; укрывание бетона пленкой ПВХ, утеплителями и использование ТЭМов и другого; сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками.

Чаще электропрогрев бетона применяется на массивных стройках, где имеется возможность использовать трансформаторы большой мощности (30-80 кВт). Но на рядовых строительных площадках подстанции и электросети недостаточной мощности, зимний прогрев бетона — это малореальное мероприятие для частного застройщика. Поэтому стоит задуматься о снижении потребления электроэнергии.

Для сохранения тепла необходимо применять утепленные опалубки, укрывать горизонтальные поверхности теплоизоляционным материалом с соответствующими теплотехническому расчету. Этот способ называется – термос. Этот способ достаточно эффективен при бетонировании массивных конструкций при температурах наружного воздуха не ниже минус 10–15 о С, в зависимости от вида применяемого цемента, температуры смеси перед укладкой и т. д. При бетонировании сравнительно тонкостенных конструкций в условиях более низких температур для достижения распалубочной прочности в короткие сроки применяют подачу тепла извне сразу после укладки и уплотнения бетонной смеси.

Укрывание бетона – наиболее подходящий метод бетонирования в зимнее время, при пограничных температурах воздуха +3-3 о С. Схватывание и твердение бетона – изотермический процесс, то есть: при застывании и наборе прочности, цемент, контактируя с водой, выделяет тепло. И для удержания тепла необходимо свежеотлитую конструкцию из бетона укрыть ПВХ плёнкой, утеплителем или ТЭМом. В некоторых случаях, если при бетонировании в зимнее время применялся обычный бетон без противоморозных добавок, а температура воздуха резко упала до низких минусовых значений (-5-15) 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 в помещении, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев.

Режимы прогрева бетона должны выбираться таким образом, чтобы уменьшить негативные изменения в его структуре. Этому содействуют мероприятия, которые достаточно широко применяются при бетонировании в зимнее время:

предварительное выдерживание для достижения начальной прочности, равной критической, в процессе которого часть воды связывается с минералами цементного клинкера, адсорбируется на поверхности субмикрокристаллов новообразований и частично испаряется (способствует снижению количества «лишней» воды в бетоне);

уменьшение скорости подъема температуры, которое обеспечивает опережение прироста прочности бетона по сравнению с ростом внутреннего давления, возникающего в нем, тем самым создавая необходимое сопротивление этому давлению.

Условие зименего прогрева — это мягкий режим, под которым подразумевают медленный подъем температуры (10–15 o С/час., не более) до температуры изотермического прогрева, а также соблюдение требований по температуре изотермического прогрева в зависимости от модуля поверхности конструкции.

Таким образом одним прогревом бетона за счет ТЭМов или другим утеплителем, не всегда можно достичь требуемых результатов, тем более что следует задуматься о растущих каждый год затратах на электроэнергию. Поэтому стоит применять в комплексе противоморозные добавки. Их применение способствует понижению температуры замерзания воды в бетонной смеси, что обеспечивает проведение бетонных работ и твердение бетона даже при отрицательных температурах, а достижение критической прочности в более короткие сроки.

Литература

Аханов В.С. Электротермия в технологии бетона – Махачкала: ростовский научно-исследовательский институт академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, 1971

Невский В.А. Строительное материаловедение: учебное пособие. – Изд. 2-е, доп. И перераб. Ростов-на-Дону, Феникс, 2009

Шестеров С.В. Технология бетона. Учебное пособие для вузов. Москва, «Высшая школа», 1977

Киреева Ю.И., Лазаренко О.В. Строительные материалы и изделия. – Изд. 3-е, доп. – Ростов-на-Дону, Феникс, 2010

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector