Набор прочности бетона
Набором прочности бетона называют процесс застывания материала до 100 процентов твердости. Согласно нормативам ГОСТ, время набора полной прочности должно составлять 28 суток. Если температурные условия соответствуют нормативам, на 7 сутки твердость бетона достигает 70 процентов.
Застывание раствора — процесс, который отложен во времени. Даже по достижении 100 процентов набора через 28 дней, прочность бетонной конструкции продолжает изменяться. В благоприятных условиях бетон продолжает набирать прочность в течение года и может улучшить свои свойства в 1,5-2 раза.
ПРИМЕР: Бетон марки М-250, рассчитанный на максимальную нагрузку 262 кгс/см 2 , через год застывания при температуре в диапазоне от +5 до +25 0 С во время замеров на прочность показывает, что его можно причислить к материалу класса В25, который способен выдерживать нагрузку 327 кг/см 2 .
Процесс твердения бетона
Застывание раствора — комплексная химическая реакция, в которой во время контакта минералов с водой запускается процесс гидратации. В результате присоединения молекул воды к клинкерным частицам образуется твердое монолитное вещество. Специалисты по изучению строительных материалов разделяют процесс достижения залитым раствором полной готовности к эксплуатации на два этапа — схватывание и твердение.
Схватывание
На этой стадии происходит трансформация раствора из полужидкого в твердое состояние.
- Для поддержания материала в нужной степени пластичности с момента смешивания цемента с водой до окончания заливки в подготовленные формы, бетон непрерывно перемешивают. Для этого используют специальные агрегаты — бетономешалки.
- После заливки раствор утрамбовывают внутри опалубки и прекращают механическое воздействие на него. Без перемешивания клинкерная смесь активно вступает в реакцию с водой и теряет свою подвижность.
Стандартные смеси схватываются за 24 часа. Потеря подвижности материала — главное отличие схватывания. После полной потери пластичности раствора на месте застывания начинается процесс твердения.
Твердение
Затвердевание бетона — главный и самый ответственный этап формирования ж/б конструкции. Во время реакции твердения происходит окончательное превращение сухого раствора, соединенного с водой, в монолитный материал, который похож по прочности на камень.
Набор прочности по суткам
Насколько планомерно и эффективно происходит твердение, показывает анализ состояния бетона, который проводят в первые пять суток с момента заливки. В целом достижение кондиции материала видно из следующей таблицы:
Процент прочности дан в соответствии с заводскими показателями — размер процентов вычисляется от 100% заявленной производителем прочности в пределах параметров 261 – 1310 кг/см 2 . То, через сколько дней залитый раствор приобретет указанные характеристики, зависит от пропорций смешивания воды и клинкерной смеси. Если к четырем частям сухой основы добавлено не две, а одна часть воды, процесс твердения будет проходить в 2 раза быстрее.
Таблица набора прочности бетона
Таблица усредненных показателей набора прочности бетонным раствором при различных температурах — сроки твердения бетона до 100%.
График набора прочности бетона
Твердение схватившегося бетонного раствора:
- показатель времени в сутках — нижняя горизонтальная ось;
- процент твердения раствора — вертикальная ось;
- температура воздуха в окружающей среде — верхняя горизонтальная ось;
- динамика набора прочности — кривые в общем поле.
Часть температурных режимов отображена на правой вертикальной оси, так как при температуре ниже 17 0 С за 28 суток раствор не успевает застыть на 100%.
Условия твердения
Как и любая другая химическая реакция, схватывание и твердение бетона зависит от условий для набора прочности. В число естественных условий твердения специалисты по изготовлению бетонных конструкций включают температуру воздуха и относительную влажность воздуха, которая должна составлять не менее 80%, а в идеале — 90 – 93%.
Нормальные условия: указанная влажность и температура в районе 22 0 С. В зимних условиях такая влажность может уменьшить скорость «вызревания» раствора и даже остановить процесс затвердевания вплоть до сезонного повышения температуры воздуха.
Естественное твердение бетона можно регулировать с помощью дополнительных действий:
Дозирование воды. Добавление в раствор воды в соотношении больше, чем 3 части воды на 5 частей клинкерной смеси, влияет на степень прочности и провоцирует появление пустот внутри застывшего массива.
Состав раствора. В клинкерную смесь входит цемент, песок, щебень/гравий. От пропорций, в которых эти элементы смешаны, зависит срок затвердевания раствора и качество бетона.
Время размешивания раствора. В процессе перемешивания вручную и в автоматических устройствах вода испаряется из клинкерной смеси. Если размешивание продолжать более 2 часов, прочность бетона снижается.
В различных условиях бетонный раствор ведет себя по-разному. Для точного расчета пропорций, сроков и выбора марки рекомендуется привлекать профессионалов.
Набор прочности в зависимости от температуры
Влияние температуры на скорость твердения — главный фактор, который необходимо учитывать при расчетах изготовления ж/б изделий и конструкций.
- В условиях повышенных температур скорость набора прочности увеличивается благодаря повышению скорости гидратации. Одновременно с этим при застывании бетона в условиях температуры выше +22 0 С ускоряется испарение воды из раствора. Если нормы дозировки «смесь/вода» соблюдены, это помогает раствору схватиться и затвердеть быстрее. Когда воды в застывающем растворе не хватает, это влечет за собой появление трещин и пустот, наполненных воздухом.
- При отрицательных температурах вода в бетонной смеси замерзает и перестает вступать в процесс гидратации. Это останавливает набор прочности. Если температура твердения составляет 0 – 16 0 С, динамическая вязкость воды увеличивается почти в 2 раза. Такое изменение характеристик снижает скорость затвердевания бетона.
- Оптимальная температура твердения составляет +18 – 22 0 С. При нормальной температуре правильно замешанный и выдержанный раствор затвердевает за 28-30 суток и будет продолжать «созревать» еще в течение нескольких месяцев, улучшая первоначально заявленные характеристики.
Континентальный климат, распространенный в РФ, не всегда позволяет бетонщикам работать при нормальной температуре для набора прочности. Строительство и производство ж/б изделий в наших климатических условиях требует ускорять процесс твердения.
Как ускорить твердение бетона
Методы ускорения набора прочности бетона:
Использование особых марок цемента.
Подогрев застывающего раствора.
Применение добавок для ускорения затвердевания.
Для работ и производства в холодном климате принято отдавать предпочтение маркам цемента со спецдобавками и глиноземистому цементу. Такие виды быстро застывают благодаря наличию в их составе специальных добавок для твердения — калия и хлористого водорода. Цемент глиноземистого типа отличается высокой теплоотдачей во время «созревания» и поэтому набирает прочность с нормальной скоростью даже при температуре, близкой к 0 0 С.
Подогрев залитого бетона осуществляется с помощью термоизоляции и специального оборудования — электродов, проводов ПСНВ, ИК приборов и систем парового прогрева. В качестве спецдобавок используют сульфат натрия, поташ, соду, хлористый кальций и железо.
График (таблица) набора прочности бетона по суткам летом и при отрицательных температурах
Ключевым достоинством бетонных конструкций являются их высокие прочностные свойства и надежность. В зависимости от марки материал может использоваться в различных условиях. При этом степень набора прочности зависит от разных факторов.
Процесс набора
Бетон представляет собой популярный каменный материал, который создается на основе смеси воды, вяжущей добавки и заполнителя. В его состав вносятся специализированные добавки, отвечающие за особые свойства и функции.
В процессе гидратации происходит образование надежных монолитных соединений, которые приобретают свойства прочного искусственного камня. Для формирования монолита требуется несколько недель (до 28 суток), а получение заводских качеств занимает до 6 месяцев.
- Схватывание. Является начальной стадией.
- Твердение. Финишная стадия.
Зная все нормы созревания, можно определить, сколько лет прослужит монолитная конструкция.
Схватывание
Использовать стройматериал сразу после заливки нельзя. Перед этим необходимо ознакомиться с графиком набора прочности бетона и спецификой каждого этапа его созревания. Нередко смесь доставляется на строительную площадку с помощью специальной техники, поэтому ее поддерживают в подвижном состоянии с помощью автоматизированного оборудования. Технология тиксотропии сохраняет базовые параметры консистенции до момента заливки, приостанавливая естественное созревание.
Но если выдержать смесь дольше допустимого времени или подвергнуть ее воздействию высоких температур, требуемые рабочие свойства будут ухудшены. В таблице набора прочности бетона упоминается, что он схватывается за период от 20 минут до 20 часов. Если работа выполняется при отрицательных температурах в зимнее время, термин увеличится до 6-10 часов.
Еще некоторые эксперты используют для зимних работ специализированные добавки и теплоизолирующие материалы. Выбирая этот вариант, необходимо ознакомиться с их свойствами и инструкцией по применению.
- Пар.
- Электроток.
- Известь-кипелку.
- Экзотермические цементы.
- Всевозможные ускорители.
Специалисты рекомендуют приступать к заливке раствора в формы при +20°C. В таком случае схватывание наступит через 1 час и займет не больше 60 минут. В жаркую погоду процесс происходит практически моментально.
Если применяются марки М300 и М200, а окружающая температура держится на отметке +20 °C, схватывающий процесс будет длиться в течение 1 часа.
Твердение
Следующий этап заключается в затвердевании бетонной смеси под воздействием гидратации. Процесс заключается в формировании из минералов цемента новых соединений. Если в составе раствора отсутствует влага, затвердевание будет замедлено или вовсе приостановлено, из-за чего материал не получит требуемую прочность и начнет растрескиваться.
Если такие требования соблюдены, процесс наращивания прочности составит 7-14 суток. За этот термин раствор получает 60-70% заявленной прочности, после чего процесс замедляется.
При выдерживании бетона в воде его прочностные свойства будут более высокими, чем при твердении на воздухе. Сухая среда способствует быстрому испарению влаги и остановке процесса. Это связано с тем, что зерна цементной смеси не успевают вступить в гидратацию. Поэтому, чтобы избежать неприятных последствий, необходимо исключить преждевременное высыхание бетона.
В процессе твердения монолита его объем постоянно меняется. Еще материал дает усадку — в поверхностных зонах она более быстрая, чем во внутренней части. В случае нехватки влажности при твердении на поверхности бетона появятся усадочные трещины. Дефекты возникают также при обильном тепловыделении.
Если возводимая конструкция будет подвергаться дополнительным нагрузкам или есть необходимость быстрее демонтировать опалубку, процесс твердения придется ускорить. Для таких задач задействуют специализированные добавки. Их концентрация определяется опытным путем в строительной лаборатории.
Чтобы получить заводскую прочность в сжатые сроки, необходимо правильно обслуживать раствор и поддерживать его во влажном состоянии, защищая от сотрясений, ударов и повреждений. При ненадлежащем уходе материал станет низкокачественным и уязвимым к растрескиванию.
Ключевой причиной нехватки прочности является низкая температура, которая сопровождает строителей при зимнем бетонировании.
- Замедление гидратации и рост сроков набора.
- Вымерзание жидкости из состава бетонной смеси, из-за чего набор прочностных свойств приостанавливается.
При низкой температуре сроки получения прочностных свойств сильно увеличиваются, поэтому к исходному сырью добавляют специальные компоненты.
В зимних условиях инженеры задействуют противоморозные добавки, которые запускают процессы набора и снижают температуру замерзания жидкого вещества.
При необходимости ускорить твердение при высокой температуре или повышенной влажности исходное сырье подвергается прогреву. После заливки смеси поверхность бетона нужно усилить матами или щитами, которые будут удерживать температуру от гидратации и сохранять требуемые условия. Если наполнитель замерзнет, его запрещено использовать для дальнейших работ.
Электрический прогрев бетона востребован на тех строительных площадках, где имеется доступ к трансформаторам с большой мощностью. Выполнение бетонных работ с применением электрического оборудования — лучший способ получить заводскую прочность без потери эксплуатационных качеств материала.
В зимний период бетон укрывают с целью защиты поверхности от потери тепла.
Особенности набора прочности
График твердения бетона зависит от разных факторов. При опускании температурных показателей процесс замедляется, а нулевая отметка термометра приостанавливает его, поскольку жидкость в составе начинает замерзать, а качество материала ухудшается.
График набора прочности бетона В25 определяется его составом. Составы более высокой марки твердеют быстрее, что заставляет работников приступать к обработке более оперативно. В период с 3 по 10 сутки после заливки материалу нужно обеспечивать благоприятные условия. При теплой погоде раствор укрывают водоотталкивающей пленкой, а сам камень увлажняется каждые сутки по 6-7 раз.
Смесь нужно изолировать от прямых лучей. В зимний период бетон прогревают искусственным путем и утепляют. Для этих целей используют специальное обогревательное оборудование, препятствующее замерзанию жидкости и защищающее конструкцию от осадков. Необходимо придерживаться нормативно-безопасного срока набора, который указывается в диаграммах СНиП.
От чего зависит набор прочности
- Марку цементной смеси.
- Пропорции воды и цемента.
- Пропорции других добавок.
- Метод уплотнения.
- Температурно-влажностный режим.
- Способ и скорость укладки.
- Качество и интенсивность увлажнения.
По мере повышения марки бетона нужно менять пропорции компонентов, поскольку от них зависят конечные прочностные свойства.
Фундаменты из высоких марок цементной смеси характеризуются повышенной надежностью, большим сроком службы и прочностью. В холодный период камень становится более прочным из-за способности выделять тепло, однако, чтобы сбалансировать график образования монолита, лучше внести в состав специализированные добавки. Они предназначаются для ускорения твердения и остановки гидратации.
С такими компонентами состав приобретает марочную прочность уже через 2 недели. На набор прочностных свойств влияет тип компонентов состава. Так, глиноземистый цемент может упрочняться даже в сильный мороз, поскольку он способен выделять в 7 раз больше тепла, чем классический портландцемент.
Важное значение отыгрывает форма и фракция зерен органических добавок. Если они обладают неправильной формой и шероховатой поверхностью, это создает благоприятные условия сцепления и повышает качество материала. По мере увеличения доли воды происходит расслоение массы.
Для ускорения процесса и сокращения термина выдержки бетона лучше воспользоваться пескобетонами с минимальным соотношением воды/цемента. Если материал не имеет хорошего уплотнения, в процессе созревания он получит не больше 50% от заявленной прочности. Используя ручные уплотняющие приспособления, можно поднять показатель на 30-40%.
График по суткам
График получения заводской прочности бетона по суткам указывает временной интервал, за который смесь приобретает заводские свойства. В благоприятной среде состав успевает «созреть» за 28 суток, при этом наибольшая эффективность твердения замечается в течение первых 5 дней. Через неделю с момента заливки прочностной показатель достигает 70%. При этом приступать к дальнейшим работам разрешается только после получения 100% значения, т.е. через 28 суток.
- Выдержка бетона в опалубке.
- Созревание смеси после демонтажа опалубочной конструкции.
Если работа выполняется в холодный период, конструкцию нужно дополнительно обогревать и защищать гидроизолирующими материалами. В противном случае процесс полимеризации будет замедлен.
| Марка бетона М200-М300 (раствор создавался на базе портландцемента М400-М500) | Среднесуточная температура, при которой твердеет бетон, °C | Интервал твердения | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 14 | |||||
| Прочность бетона на сжатие (% от заводского значения) | ||||||||||
| -3 | 3 | 6 | 8 | 12 | 15 | 20 | ||||
| 0 | 5 | 12 | 18 | 28 | 35 | 50 | ||||
| +5 | 9 | 19 | 27 | 38 | 48 | 62 | ||||
| +10 | 12 | 25 | 37 | 50 | 58 | 72 | ||||
| +20 | 23 | 40 | 50 | 65 | 75 | 90 | ||||
Для ускорения процесса и сокращения времени выдержки следует воспользоваться пескобетонами с минимальным соотношением воды к цементу. Если пропорции воды и цемента равны ¼, сроки из графика будут сокращены в 2 раза. Чтобы получить положительный результат, состав можно разбавить пластификаторами.
Нормативные документы, регламентирующие набор прочности бетонной смеси
Ключевым документом, регламентирующим сроки и условия твердения бетона, является ГОСТ 18105-2010. Еще обработка бетона контролируется стандартом ГОСТ 26633-2012. Для промышленного возведения построек используются другие правовые акты.
Прочностные свойства бетонных конструкций зависят от многих факторов и создаются под воздействием различных условий. Задача строителей заключается в подготовке правильной бетонной смеси и обеспечении благоприятных условий для повышения прочности.
Набор прочности бетона, зависимость от внешних факторов
На скорость твердения и набор прочности бетона влияет окружающая среда. Показатели температуры и влажности могут ускорять процессы или сказываться на них негативно. Чтобы материал получился с необходимыми характеристиками, нужно учитывать и корректировать воздействие внешних факторов.
Как происходит твердение бетона
Бетонная смесь состоит из четырех компонентов: цемент, мелкий заполнитель (песок), крупный заполнитель (щебень, гравий) и вода. Каждый из них оказывает влияние на формирование структуры искусственного камня и его прочность. Основой раствора является цемент. Это минеральное вяжущее вещество, изготовленное помолом известково-глиняного клинкера. При контакте с водой его зерна активно вступают в реакцию гидратации.
Химическая реакция происходит быстро, уже за несколько минут образуются кристаллические структуры – гидроалюминаты кальция. Такая скорость схватывания не допустима при производстве бетона, материал невозможно доставить на строительную площадку и уложить. Замедлить процесс помогает добавление гипса, который связывает часть алюминатов. Их место в формировании цементного теста занимают образующиеся позже гидросиликаты кальция. Эти вещества и обеспечивают прочность бетона.
Продукты гидратации имеют гелеобразную структуру. Поэтому в первой фазе твердения бетонная смесь пластичная. Сохранить это состояние на определенный срок позволяет тиксотропия – свойство раствора не густеть при механическом воздействии. Бетон перевозят в бетоносмесителях при постоянном перемешивании.
Крупный заполнитель необходим для формирования жесткого скелета материала, обеспечивающего устойчивость к нагрузке сжатия. Он положительно влияет на способность раствора удерживать влагу, уменьшает усадочную деформацию. Мелкий заполнитель придает смеси подвижность и пластичность.
Кроме характеристик компонентов бетона, водоцементного соотношения, качества перемешивания и уплотнения, важная роль в нарастании прочности отводится внешним факторам. Температура воздуха и влажность увеличивают или замедляют процессы твердения.
Влияние температуры на твердение бетона
Образование структуры искусственного камня происходит в несколько этапов. Первый из них – схватывание. Его сроки зависят от класса цемента и температуры воздуха. Чем выше активность вяжущего, тем быстрее проходит химическая реакция. ГОСТ 31108-2020 определяет показатели цементов:
| Класс цемента | Прочность на сжатие в возрасте | |
| 2 суток | 28 суток | |
| 32,5 | 10 МПа | 32,5 МПа |
| 42,5 | 10-20 МПа | 42,5 МПа |
| 52,5 | 10-30 МПа | 52,5 МПа |
Стадия схватывания при нормативных показателях температуры (20°C±2°C) начинается через 1-2 часа после затворения водой и заканчивается спустя еще час. При значении термометра около 0°C схватывание откладывается на 9-10 часов и растягивается на 15-20 часов. Если температура поднимается выше 40°C, то процесс ускоряется и занимает меньше часа.
Второй этап вызревания бетона – твердение. Этот период начинается после утрачивания цементным камнем пластичности и может продолжаться годами. Расчетный период набора прочности составляет 28 дней. В этом возрасте по ГОСТ 26633-2015 назначается класс бетона по прочности на сжатие. Процесс твердения также ускоряется при повышении температуры. Особую интенсивность химических реакций наблюдают в первые две недели. Затем рост прочности замедляется.
Особенности процессов при температуре от 0°C и ниже
Строительные работы в различных климатических поясах происходят и в холодное время года. В это период температура опускается до отметок близких к 0°C. Такие показатели термометра заметно снижают скорость твердения. При 5°C она уменьшается в 3-5 раз. Особенно опасно падение температуры до отрицательных отметок. Это связано с кристаллизацией воды в порах бетона. Материал увеличивается в объеме на 8-9%, возникает дополнительное внутреннее напряжение. Только сформированные кристаллические структуры не всегда выдерживают нагрузку, происходит их частичное разрушение.
Выдерживание бетонной смеси при 0°C без замораживания не ухудшает ее характеристики. После потепления материал продолжит набирать прочность.
Чтобы не потерять залитый бетон, необходимо обеспечить поддержание положительной температуры до набора им критической прочности. В зависимости от класса материала показатель составляет 30-50% от проектной характеристики. Чем выше класс бетона, тем устойчивее он к негативному воздействию:
| Класс бетона | Критическая прочность, % |
| В7,5-В12,5 | 50 |
| В15-В22,5 | 40 |
| В30-В40 | 30 |
Для железобетонных конструкций с напряженной арматурой критическая прочность должна быть не ниже 70%.
В зимних условиях требуется особый подход к бетонированию. Избежать разрушительного влияния мороза помогают следующие меры:
- подогрев заполнителей до 60°C, а воды до 70°C;
- обогрев смеси в опалубке электрическим, инфракрасным или индукционным способом;
- создание утепляющего слоя в опалубке – термос;
- введение в раствор противоморозных присадок.
Лучший результат дает комбинирование нескольких способов. В смесь добавляют противоморозные присадки и помещают ее в утепленную опалубку. За счет выделения тепла при гидратации цемента внутри опалубки поддерживается плюсовая температура.
Высокая температура – плюс или минус для прочности бетона
Оптимальные параметры внешней среды для нормального твердения бетона:
- температура – 18-22°C;
- влажность – 90-100%.
Повышение температуры ускоряет процессы образования гидросиликатов кальция, отвечающих за прочность материала. При 40°C она достигает проектной нормы за неделю. Но ускоренное созревание имеет свой минус – это испарение воды из смеси. Влага уходит неравномерно, первыми высыхают верхние слои. Из-за быстрой потери воды они становятся ломкими, покрываются трещинами. Внутри конструкции также могут образоваться пустоты. В условиях высокой температуры бетон требует ухода, чтобы сохранить свою структуру.
При поднятии температуры до 85°C бетон твердеет в 6-8 раз быстрее, а при 100°C и выше, еще интенсивнее. В естественных условиях таких показателей термометра не добиться, эти процессы происходят в автоклавах. Чтобы сохранить влагу в бетоне и предотвратить ее закипание, нагревание происходит при повышенном давлении пара. Тепловлажностная обработка увеличивает скорость твердения и способствует образованию крепких кристаллов. После нее прочность бетона возрастает до 50-100 МПа.
Влияние влаги на твердение
Оптимальные условия для твердения бетонной смеси – влажность 100%. Материал лучше всего набирает прочность в водной среде, где его капилляры постоянно заполнены влагой, необходимой для химических реакций. При твердении на воздухе материал имеет худшие показатели плотности и модуля упругости. Чтобы монолитные конструкции нормально набирали прочность, нужно поддерживать влажность на уровне 90-100%.
При падении показателя до 80% вода начинает испаряться из капилляров. Ее недостаток останавливает реакции твердения. Процесс требует времени, чем массивнее конструкция, тем дольше она удерживает необходимую влагу. Если оптимальный режим возобновить, то реакции начнутся снова, но будут медленнее. Минимально допустимым считается значение 60% влажности, при падении до 50% капилляры полностью высыхают.
Уход за бетоном
После укладки бетонной смеси в опалубку необходимо обеспечить ей оптимальные условия твердения. Мероприятия зависят от времени года и климатических условий. При отрицательных температурах важно сохранить раствор от замерзания. В остальных случаях нужно обеспечить ему влажностный режим и предотвратить механическое воздействие.
Чтобы избежать потери воды конструкцию накрывают паронепроницаемыми материалами, пергамином, полиэтиленовой пленкой. Полотна укладывают внахлест, края должны опускаться на вертикальную поверхность. Такая процедура снижает потерю влаги на 60%. Когда бетон находится под действием солнечных лучей и высокой температуры укрытия недостаточно. В течение 7 дней его увлажняют.
Другой способ предотвратить испарение – засыпка влагоемкими материалами. Это может быть песок или опилки. Вариант подходит для поверхностей, к которым не предъявляются высокие требования по качеству. Слой песка или опилок должен быть 30-60 мм. Их периодически (при признаках высыхания) поливают. Можно воспользоваться мешками или брезентом, которые тоже нужно увлажнять.
Уход начинается после набора монолитом минимальной прочности, это защитит поверхность от повреждений. В зависимости от температуры период составляет 2-12 часов после укладки в опалубку. Поверхность к этому времени становится матовой, а при легком нажатии ладонью, не должен оставаться след. При сильном ветре и жаре бетон накрывают как можно раньше.
Следить за сохранением влаги нужно до набора искусственным камнем прочности 50-70%. Примерный срок определяют по таблице:
В большинстве случаев в этот период происходит распалубка монолита. Для фундаментов и других горизонтальных конструкций рекомендуемый набор прочности составляет 50%, для несущих конструкций до 6 м – 70%, более 6 м – 80%. Соблюдая правила ухода за бетоном можно добиться оптимальных показателей прочности.
График набора прочности бетона
Правильное изготовление и применение бетона зависит от многих факторов. Помимо соблюдения рецептуры, необходимо знать, когда он будет готов принять на себя заявленные нагрузки.
Время застывания
Твердение бетона — физико-химическая реакция, при которой цемент, взаимодействуя с водой, образует новые соединения. Ее скорость завит от различных параметров:
- Время. Вода поступает в частицы цемента медленно. Все новые его части вступают в химическую реакцию. В результате бетон твердеет постепенно. Даже через несколько месяцев часть зерен цемента еще не вступит в реакцию с водой.
- Температура. Рост прочности бетона сильно зависит от температуры, при которой происходит сушка. При нормальных условиях прочность бетона растет относительно быстро. Бетон на портландцементе набирает 60-70% своей 28-дневной прочности всего за 7-14 дней. После рост прочности замедляется.
- Состав. Дорогостоящий глиноземистый цемент за сутки твердения дает 80-90% четырехнедельной прочности. Быстротвердеющие портландцементы и добавки-ускорители, применяемые при приготовлении бетонной смеси, усиливают процесс.
Показан график набора прочности бетона В15-В25 на портландцементе М400 — М500 по дням в зависимости от температуры выдерживания.
Видим, что температура оказывает существенное влияние на сроки схватывания бетона.
Маркировка бетона
ГОСТы (25192-2012, 7473-2010) требуют у производителей указывать маркировку своих бетонных смесей, т.к. цена бетона, его прочность зависят от марки БС (бетонная смесь).
- БСГ – бетонная смесь готовая, БСС – бетонная смесь сухая;
- М – прочность бетона на сжатие. М500 – бетонная смесь, которая к двадцать восьмому дню застывания имеет структурную прочность – 500 кгс/см 2 . Чем больше цемента в бетоне, тем выше его прочность, поэтому число, после буквы М показывает и содержание портландцемента в бетоне. М100 – дешевый цемент. М500 – дорогой, самый надежный;
- B — класс прочности. Указывает на максимальное давление, которое должен выдержать бетон, в МПа. Наиболее ходовые марки бетона — М200 и М350, с классами B15 и B25, соответственно. Они рассчитаны на давление в 15 и 25 МПа;
- F — морозостойкость бетонной смеси. Число, идущее после F, указывает количество циклов безопасной заморозки – разморозки бетона, без потери качества. Зимой, вода попадает в бетон и замерзая разрушает его. Морозостойкость бетона — важнейшая характеристика, указывающая на его прочность и надёжность использования в зимних условиях;
- W — водонепроницаемость бетона. Показывает количество воды, которое бетон может поглотить. Степень W – варьируется от 2 до 20. W бетон хорошо подходит для возведения фундамента. Бетонный монолит классом не ниже W6 самый популярный для строительных работ. Чем больше цифра рядом с буквой W, тем большей устойчивостью к поглощению влаги будет обладать бетон после застывания.
В таблицу сведены различные марки бетона:
Набор прочности бетоном
Марка бетона – главная его характеристика – прочность на сжатие. Марочная прочность достигается через 28 дней, если соблюдена технология высыхания. Сколько сохнет бетон? На 7 сутки он достигает 70% конечной прочности. До 28 дня созревания нельзя нагружать бетонную конструкцию. Через 7 суток можно разобрать опалубку.
Посмотрим на график твердения бетона. Резкое повышение прочности в первую неделю, медленный набор (по экспоненте) в последующие. Мы видим сколько застывает цемента за 7 дней – 75%.
Для набора прочности нужна вода, которая изначально заливается в БСГ. Но времени на реакцию не хватает, поэтому необходимо подливать воду, т.к. часть воды испаряется не прореагировав. Об этом должен помнить тот, кто заливает фундамент самостоятельно. Некоторые закрывают бетон полиэтиленовой пленкой. Кто-то поливает водой.
Для получения заявленных характеристик бетона необходимо чтобы:
- температура смеси была бы больше нуля;
- подливать воду, для пополнения испарившейся.
Противоморозные добавки позволяют использовать зимой низкую марку бетона вместо дорогих высокомарочных, что уменьшает стоимость бетонных изделий. За счёт этих добавок есть возможность уменьшить толщину изделия — плит перекрытия, без ухудшения эксплуатационных характеристик.
- способствуют снижению температуры замерзания воды;
- увеличивают время схватывания цемента;
- увеличивают подвижность бетона, что облегчает формирование элементов;
- находящиеся в их составе ингибиторы коррозии защищают арматуру от окисления;
- повышают водонепроницаемость и ускоряют затвердевание бетона.
Электроподогрев бетона в зимнее время
Ниже 10 градусов набор прочности бетона очень сильно замедляется. Поэтому фундамент лучше всего заливать летом при температуре больше 20 °C. В морозное время года вода, может замерзнуть и превращение бетона прекратится. Кроме того, замерзая, вода увеличится в объеме и будет разрушать бетон изнутри.
Электроподогрев бетона в зимнее время производится разными способами
- электродным (через которые проходит ток);
- проводом ПНСВ (нагревается током);
- электропрогревом опалубки (прогрев с боков);
- индукционным обогревом (метод электромагнитной индукции);
- инфракрасным теплом (поток света).
Пока бетон влажный, он проводит электрический ток.
На схеме показан электродный метод прогрева. Чтобы «цепь» заработала, электроды необходимо подсоединить к источнику переменного тока мощностью 60-127 В.
Проводом ПНСВ
Чаще всего в морозное время применяют электропровод марки ПНСВ от 1,2 до 3 мм в диаметре.
Популярен метод подогрева опалубки.
Способ греющей опалубки подразумевает передачу тепла от нее наружным слоям бетонной конструкции. Оттуда нагрев идет в толще бетона за счет теплопроводности.
Справа показана схема индукционного обогрева.
Для прогрева железобетона при отрицательных температурах применяют индукционный прогрев. Его применение возможно лишь для армированных конструкций, содержащих внутри себя металлические элементы, которые нагреваются за счет магнитной индукции. Этот метод – наиболее экономичный. Не зависит от марки бетона. Равномерный прогрев.
Инфракрасный прогрев
Инфракрасные установки значительно облегчают прогрев бетона зимой. Прогрев происходит через опалубку бетона, которая нагревается вместе с бетоном. Прибор качественно прогревает инфракрасным теплом открытые поверхности конструкции. Подходит для работы с любой формой конструкции. Регулировка тепла осуществляется отдалением или приближением греющих панелей к бетону.