Таблица твердения бетона: График набора прочности бетона, таблица прочности бетона

Содержание

Таблица прочности бетона при твердении


Набор бетоном прочности

.

Схватывание и твердение

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

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

Набор прочности условно делят на два этапа:

1. Стадия первая — схватывание бетона 

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

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

2. Стадия вторая — твердение бетона 

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

.

Как и сколько бетон твердеет и набирает прочность

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

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

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

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

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

Для твердения бетона характерны следующие особенности:

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

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

.

От чего зависит набор прочности и твердение

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

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

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

Зависимость от типа цемента и температуры твердения:

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

Время твердения, суток

Тип цемента

Относительная прочность бетона при различных температурах твердения

30 оС

20 оС

10 оС

5 оС

1

Б

0,45

0,42

0,26

0,16

Н

0,37

0,34

0,21

0,12

М

0,23

0,19

0,11

0,06

2

Б

0,58

0,58

0,37

0,22

Н

0,52

0,5

0,32

0,19

М

0,38

0,34

0,21

0,12

3

Б

0,65

0,66

0,43

0,26

Н

0,6

0,6

0,38

0,23

М

0,47

0,45

0,28

0,17

7

Б

0,78

0,82

0,54

0,33

Н

0,75

0,78

0,51

0,31

М

0,67

0,68

0,44

0,27

14

Б

0,87

0,92

0,61

0,38

Н

0,85

0,9

0,6

0,37

М

0,81

0,85

0,56

0,34

28

Б

0,93

1,0

0,71

0,45

Н

0,93

1,0

0,7

0,43

М

0,93

1,0

0,67

0,41

56

Б

0,98

1,06

0,8

0,51

Н

1,0

1,08

0,79

0,49

М

1,0

1,12

0,76

0,47

М – медленнотвердеющий портландцемент; Н – нормальнотвердеющий портландцемент;

Б – быстротвердеющий портландцемент.

Промежуточные значения – определяются интерполяцией;

1 (единица) относительной прочности – прочность бетона через 28 суток при температуре твердения 20 оС. При включении в состав бетонной смеси добавок, способных повлиять на динамику процесса твердения,  –  скорость набора прочности изменяется.

Зависимость прочности бетона от уплотнения и водоцеметного отношения:

podomostroim.ru

Набор прочности бетона — температура, влажность, гидратация

Возведение конструкций различной конфигурации и назначения предполагает заливку фундамента. Поэтому многие строители, преимущественно начинающие, интересуются тем, каково же время набора прочности бетона. Сразу стоит отметить, что этот процесс зависит от многочисленных моментов, среди которых не только условия окружающей среды, но и составляющие самого раствора, используемого для заливки фундамента.

В этой статье мы попробуем разобраться, как набирает прочность бетон и есть ли методы ускорения этого процесса.

Содержание

В чем суть процесса?

Условно, он делится на 2 этапа:

  1. Схватывание. Этот этап происходит в течение первых 24 часов после замешивания основы. Время схватываемости раствора зависит от показателей температуры в помещении или на улице. И если обеспечить должные условия, то можно ускорить схватывание бетонной массы.
  2. Твердение. Как только основа схватится, то наступает затвердение. Как ни странно, но затвердевание фундамента продолжается в течении 12-24 месяцев. При этом заявленные производителем значения, при обеспечении благоприятных условий, определяется на 28 день после заливки.

Интересно, что во многих источниках можно найти, от чего зависит кинетика набора прочности – температур, время. влажность, качество ингредиентов. Но мало где найдешь ответ на вопрос, за счет чего бетон набирает прочность? Это происходит в процессе гидратации цемента.

В сухом материале присутствуют 4 основных элемента:

  • аллит;
  • белит;
  • трехкальциевый алюминат;
  • четырехкальциевый аллюмоферрит.

Первым при замесе в реакцию вступает аллит, но это самый хрупкий минерал. Далее идут алюминаты и алюмоферриты. Последним в реакцию вступает белит, он же и дает необходимую прочность. При этом он гидратируется постепенно, ежегодно набирая нужные параметры. Даже спустя 50 лет процесс гидратации идет, соответственно, все это время бетон продолжает набирать прочность.

Процесс гидратации цемента начинается с момента смешения с водой и продолжается в течение долгого времени

Что же касается именно бетона, то его параметры зависят от степени гидратации цемента. Если речь идет о низкой степени, то спустя 4 недели она достигнет искомых 90%. В высокопрочном составе через это же время будет только половина (до 49%), и в дальнейшем с течением времени она будет только нарастать. В среднем за 3-5 лет прирост составляет порядка 60%.

Что влияет на вызревание фундамента

Как было сказано ранее, на то, сколько бетон набирает прочность, влияет целый ряд нюансов, к основным из которых относится:

  • температурные условия окружающей среды;
  • уровень влажности в месте, где производится заливка основы;
  • марка цемента;
  • время.
Температурные условия

Набор прочности бетона в зависимости от температуры окружающей среды, это актуальный вопрос для большинства людей, которые собственными силами занимаются заливкой фундамента. Тут стоит запомнить одно главное правило: чем холоднее на улице или в помещении, где проводится бетонирование поверхности, тем больше время твердения.

Скорость набора прочности бетона в зависимости от температуры

При температуре ниже 0°С укрепление основы приостанавливается и, как следствие, срок набора прочности увеличивается на неопределенное время. Порой достижение заявленных производителем прочностных характеристик происходит спустя несколько лет. Это когда процесс происходит в северных регионах. Такое явление обусловлено тем, что вода, имеющаяся в цементной массе, замерзает. А поскольку за счет влаги обеспечивается необходимая для процесса гидратация, то и затвердевание, так сказать, «замораживается».

Но как только на улице начнет теплеть и станет выше нулевой отметки, твердение продолжится. И так далее. Так выглядит набор прочности бетона в зависимости от температуры.

Теплые погодные условия «активизируют» и ускоряют твердение цементной основы. Скорость твердения бетона в зависимости от температуры прямо пропорциональна увеличению показателей окружающей среды. Так, при 40°С заявленные производителем показатели достигаются через 7-8 дней. Именно по этой причине многие опытные специалисты рекомендуют проводить заливку бетонного фундамента на приусадебном участке в жаркую погоду, за счет чего требуется гораздо меньше времени на организацию всего строительного процесса в целом, нежели в случае с заливкой фундамента в более холодную погоду.

Зимой, как только температура опускается до отметки 0 градусов, процесс гидратации полностью прекращается

Но даже в этом случае не стоит «пережаривать» бетон – пока нижние слои схватятся, верхние начнут трескаться. Это не добавляет ни эстетики, ни твердости. При проведении работ в жаркое время поверхность 2-3 раза в день обильно поливают водой и накрывают целлофаном.

За сколько бетон набирает прочность в зимнее время года? По сути, возведение фундамента зимой – это трудоемкий процесс, который требует использования специального оборудования для регулярного прогрева цементной массы с целью ускорения процесса его затвердевания.

При работе с бетонной массой с целью ускорения ее затвердевания нагрев свыше 90°С недопустим. Это может привести к растрескиванию будущей поверхности.

Для того, чтобы понять каким образом температура влияет на процесс затвердевания, можно изучить график набора прочности бетона. Это позволит визуально разобраться в данном явлении. График набора состоит из линий, которые выстроены на основании данных, собранных для цемента М400 при разном режиме.

График твердения бетона позволяет определить, какое процентное соотношение от марочных показателей будет достигнуто через некоторый временной промежуток. Проще говоря, по этим линиям можно узнать, сколько дней масса набирает марочное значение твердости при той или иной температуре.

График набора прочности по марке цемента

Время

С целью определения оптимального, можно даже сказать, безопасного срока начала проведения строительных работ зачастую берется во внимание таблица набора прочности. По ней можно с легкостью определить за какое время застынет фундамент, приготовленной из той или иной марки цемента. Поэтому опытные специалисты всегда и пользуются подобными информационными таблицами.

Марка цемента

Среднесуточная t цементной основы, °С

Срок затвердевания по суткам

1

2

3

5

7

14

28

Показатели твердости бетонной массы на сжатие (% от заявленной)

М200-300, замешанный на портландцементе марки 400-500

2

3

6

8

12

15

20

25

0

5

12

18

28

35

50

65

+5

9

19

27

38

48

62

77

+10

12

25

37

50

58

72

85

+20

23

40

50

65

75

90

100

+30

35

55

65

80

90

100

В том случае, если нормативно-безопасный срок установлен на отметке в 50%, то самым оптимальным сроком старта строительных работ будет 72-80% от заявленных марочных показателей.

Показатели влажности

Сниженные показатели влажности окружающей среды негативно отражаются на процессе твердения фундаментной базы. При полнейшем отсутствии влаги процесс гидратации практически не происходит, и набор твердости неизбежно останавливается. Именно поэтому очень важно следить за влажностью заливаемого фундамента.

Если в помещении или на улице, где осуществляется заливка или кладка фундамент, повышенная влажность (70-90°), то скорость нарастания прочностных показателей возрастает.

Прогрев до такого высокого температурного режима при минимальных значениях влажности обязательно приведет к засыханию залитой поверхности и снизит скорость твердения. Чтоб избежать таких последствий, необходимо регулярно производить увлажнение. При таких обстоятельствах в жаркую погоду твердение будет происходить очень быстро.

ВИДЕО: Сколько твердеет бетон

Состав и эксплуатационные данные цемента

Если цемент обладает способностью тепловыделения и сразу после заливки он быстро твердеет, то после замерзания в цементной массе воды процесс твердения неизменно остановится. По этой причине во время строительных работ холодное время года лучше отдавать предпочтение смесям, приготовленным на основе противоморозных добавок.

Так, к примеру, глиноземистая масса после заливки выделяет в 7 раз больше теплоэнергии, нежели обычный портландцемент. Благодаря этому замешанная на основе такого цемента строительная смесь способна быстро набирать прочность даже при температуре ниже 0°С. что, собственно, и обусловлено его популярностью использования в холодное время года.

Стоит отметить и то, что марка цемента также влияет на скорость твердения заливки или кладки. Представленная дальше таблица наглядно демонстрирует эти данные.

Марка цемента

Показатели критической твердости (% от заявленной), минимум

Для предварительно напряженных поверхностей

70

М15-150

50

М200-300

40

М400-500

30

Вот, собственно, и все, что нужно знать о затвердевании фундамента. Надеемся, эта информация будет использована вами на практике и поможет достичь поставленной задачи наилучшим образом!

ВИДЕО: Как ускорить затвердевание бетона

nagdak.ru

Дача и Дом

Уход за бетоном

Стоп-халтура! Очень и очень многие дачные строители думают, что следующая важная операция после окончания укладки бетона в опалубку – это распалубка и наслаждение результатами своего труда. На самом деле это не так. После окончания укладки бетона в опалубку начинается следующий серьезный строительный технологический процесс – уход за бетоном. С помощью создания оптимальных условий для гидратации в процессе ухода за бетоном достигается планируемая марочная прочность бетонного камня. Отсутствие этапа ухода за бетоном может привести к деформациям, возникновению трещин и уменьшению скорости набора прочности бетоном. 

Уход за бетоном – это комплекс мероприятий по созданию оптимальных условий для выдерживания бетона до набора установленной марочной прочности.  Основные цели ухода за бетоном:
  • Минимизировать пластическую усадку бетонной смеси;  
  • Обеспечить достаточную прочность и долговечность бетона;
  • Предохранить бетон от перепадов температур;
  • Предохранить бетон от преждевременного высыхания;
  • Предохранить бетон от механического или химического повреждения.

Уход за свежеуложенным бетоном начинается сразу же после окончания укладки бетонной смеси и продолжается до достижения 70 % проектной прочности [пункт 2.66 СНиП 3.03.01-87] или иного обоснованного срока распалубки. По окончании бетонирования необходимо осмотреть опалубку на предмет сохранения заданных геометрических размеров, течей и поломок. Все выявленные дефекты следует устранить до начала схватывания бетона (1-2 часа от укладки бетонной смеси). Твердеющий бетон необходимо предохранять от ударов, сотрясений и любых других механических воздействий. В начальный период ухода за бетоном, сразу же после окончания его укладки  во избежание размыва и порчи его поверхности, бетон следует укрыть полиэтиленовой пленкой, брезентом или мешковиной. Особенно тщательно следует сохранять температурный и влажностный режим твердения бетона. Нормальная влажность для твердения это 90-100% в условии избытка воды. Как показано выше  в таблице № 52 набор прочности в условиях влажности существенно увеличивает итоговую прочность цементного камня. 

При преждевременном обезвоживании (которое также может произойти при утечке цементного молока из негидроизолированной опалубки) бетон получает недостаточную прочность поверхностей, склонность к отслаиванию песка от бетона, увеличенное водопоглощение, сниженную устойчивость против атмосферных и химических воздействий. Также при преждевременном обезвоживании возникают ранние усадочные трещины, и возникает опасность последующего образования поздних усадочных трещин. Преждевременные усадочные трещины образуются в первую очередь вследствие быстрого уменьшения объема свежеуложенного бетона на открытых участках поверхности за счет испарения и выветривания воды. При высыхании бетона он уменьшается в объеме и дает усадку. В результате этой деформации возникают структурные и внутренние напряжения, которые могут привести к трещинам. Усадочные трещины появляются сначала на поверхности бетона, а затем могут проникать вглубь. Поэтому необходимо позаботиться об отсроченном высыхании бетона. Оно должно начаться только тогда, когда бетон наберет достаточную прочность, чтобы выдерживать усадочное напряжение без образования трещин.  При образовании ранних трещин, когда бетон еще остается пластичным, образующиеся усадочные трещины можно закрыть с помощью поверхностной вибрации.

Высыхание бетона ускоряется на ветру, при пониженной влажности  и при температуре воздуха ниже, чем температура твердеющего бетона. Поэтому поверхность бетона надо предохранять от высыхания в период ухода за бетоном.  После того как бетон наберет прочность 1,5 МПа (примерно 8 часов твердения) нужно регулярно увлажнять поверхность бетона водой путем рассеянного полива (не струей!).  Можно укрыть поверхность мешковиной, брезентом или опилками и смачивать их водой, укрывая сверху полиэтиленовой пленкой, создавая условия по типу влажно-высыхающего компресса.  Увлажнение бетона не проводится при среднесуточных температурах ниже +5°С. При угрозе промерзания бетон можно укрыть дополнительно теплоизолирующими материалами (пенопластом, минеральной ватой, ветошью, сеном, опилками и т.п.).   Даже если постоянное увлажнение бетона водой невозможно, бетон следует укрыть полимерной пленкой толщиной не менее 0,2 мм (200 микрон). Полотнища пленки должны быть уложены максимально возможными цельными кусками с минимум швов. Соединяют полотнища пленки внахлест с перекрытием в 30 см с проклейкой клейкой лентой. Кромки пленки должны плотно прилегать к бетону, чтобы минимизировать испарение воды из-под пленки. Во избежание повреждения свежеуложенного бетона движущими грунтовыми водами необходимо оградить его от размывания до достижения прочности не ниже 25% (1-5 суток в зависимости от условий при положительной температуре). Срок окончания ухода за бетоном совпадает со сроком его безопасной распалубки.

Таблица №69. Относительная прочность бетона на сжатие при различных температурах твердения

Бетон

Срок твердения,

суток

Среднесуточная температура бетона, °С

-3

0

+5

+10

+20

+30

   

прочность бетона на сжатие % от 28-суточной

М200 — М300 на портландцементе

М-400, М-500

1

3

5

9

12

23

35

2

6

12

19

25

40

55*

3

8

18

27

37

50

65

5

12

28

38

50

65

80

7

15

35

48

58

75

90

14

20

50

62

72

90

100

28

25

65

77

85

100

*Условно безопасный строк начала работ на фундаменте.

Уход за бетоном и температурный режим Температура свежеприготовленной бетонной смеси не должна превышать 30 °C. При бетонировании при среднесуточной температуре воздуха от + 5°C до — 3°C, температура бетонной смеси при массе цемента более 240 кг /м3  (марка бетона М200 и выше) должна быть не менее +5°C, а при меньшем количестве цемента не менее +10°C.

Безопасное бетонирование при температуре воздуха менее — 3°C  и однократное замораживание  бетона и его оттаивание возможно только тогда, когда температуру бетонной смеси как минимум в течение 3 дней поддерживалась на уровне не ниже + 10 °C.  

Бетонирование при холодной погоде При холодной погоде наблюдается замедление схватывания и нарастания прочности бетона. При среднесуточной температуре + 5 °C требуется в два раза больше времени, чтобы бетон достиг такой же прочности, как при температуре +20 °C. При температуре, близкой к температуре замерзания, набор прочности бетона практически прекращается. Если свежий бетон замерзает, то его структура может  разрушиться.  Неиспользованная при гидратации цемента избыточная вода образует в твердеющем  бетоне систему капиллярных пор. При воздействии мороза вода, находящаяся в порах, полностью или частично замерзает, а образуемый в результате замерзания лед оказывает давление на стенки пор, которые могут привести к разрушению их структуры. Замерзание бетона в раннем возрасте влечет за собой значительное понижение его прочности после оттаивания и в процессе дальнейшего твердения по сравнению с нормально твердевшим бетоном. Это происходит из-за разрыва кристаллами льда связей между поверхностью зернистого заполнителя и цементным клеем (цементным камнем).

Устойчивости свежеуложенного бетона к замерзанию можно добиться специальным составом бетонной смеси и требуемыми сроками твердения бетона при положительной температуре.

Таблица №70. Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию (директива RILEM*)

 

Температура бетона (среднесуточная температура)

Класс прочности цемента

5 °C

12 °C

20 °C

 

Необходимое время твердения (дни) для достижения устойчивости к замерзанию бетона с водоцементным отношением 0,60

 М400 Д20 32,5Н (32,5N)

5

3 ½

2

32,5R (быстротвердеющий)

2

1 ½

1

42,5N

2

1 ½

1

45,5R (быстротвердеющий)

¾

½

½

*Международный союз лабораторий и экспертов в области строительных материалов, систем и конструкций.

Таблица № 71 Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию *

Класс (марка) бетона

Прочность бетона монолитных конструкций к моменту замерзания, %

Количество суток выдержки бетона при температуре бетона

+5°C

+10°C

В7,5-В10 (М100)

50

14

10

В12,5-В25 (M150 – М350)

40

9

6

В30 (М400) и выше

30

6

4

Бетон в водонасыщенным состоянии с попеременными циклами замораживания

70

25

20

Бетон с противоморозными добавками, рассчитанными на определенную температуру

20

4

3

*Адаптировано с упрощением из таблицы №6 СНиП 3.03.01-87 К эффективным мерам для производства работ по бетонированию в зимнее время относятся:

  • использование цемента с быстрым набором прочности (литера “R”  в классе прочности),
  • повышение содержания цемента в бетонной смеси,
  • снижение водоцементного отношения,
  • предварительный подогрев заполнителей (до + 35°C) и воды (до + 70°C) для бетонной смеси [таблица 6 СНиП 3.03.01-87] ,
  • использование противоморозных и воздухововлекающих добавок.

При применении подогрева бетона нельзя нагревать его до температур выше +30°C. При применении горячей воды с температурой до + 70°C ее предварительно следует смешать с зернистым заполнителем (до введения цемента в бетонную смесь), чтобы не «запарить» цемент. Для этого соблюдают следующую очередность загрузки материалов в бетоносмеситель:

  • одновременно с заполнителем подают основную часть нагретой воды,
  • после нескольких оборотов подают цемент и заливают остальную часть воды,
  • продолжительность перемешивания увеличивают в 1,25 -1,5 раза по сравнению с летними нормами для получения более однородной смеси (минимум 1,5 — 2 минуты), 
  • продолжительность вибрирования бетонной смеси увеличивают в 1,25 раза.

При предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание (песчаную подушку) или старый бетон, если по расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания [пункт 2.56  СНиП 3.03.01-87].  После укладки бетона и вибрирования, его необходимо укрыть полимерной пленкой и теплоизолирующими материалами (в том числе возможно использование снега), чтобы сохранить выделяющееся тепло при гидратации цемента (на протяжении 3-7 суток в нормальных условиях).  При морозах следует построить над фундаментом парник и подогревать его.

Для самодеятельных дачных строителей без опыта можно рекомендовать придерживаться следующего правила: производить бетонные работы при ожидаемых среднесуточных температурах в пределах 28 суток от момента заливки фундамента ниже +5°C не рекомендуется.

Также следует помнить, что не допускается оставлять малозаглубленные (незаглубленные) фундаменты незагруженными на зимний период. Если это условие по каким-либо обстоятельствам оказывается невыполнимым, вокруг фунда­ментов следует устраивать временно теплоизоляционные покрытия из опилок, шлака, керамзита, шлаковаты, соломы и других материалов, предохраняющих грунт от промерзания [пункт 6.6 ВСН 29-85]. Выпуски арматуры забетонированных конструкций должны быть укрыты или утеплены на высоту (длину) не менее чем 0,5 м.

Бетонирование при жаркой погоде Повышение температуры бетона активизирует взаимодействие воды и цемента и ускоряет твердение бетона. С другой стороны, избыточный нагрев бетонной смеси  приводит к расширению, которое фиксируется при схватывании бетона и твердении цементного камня. В дальнейшем, при охлаждении бетон сжимается, однако возникшая структура препятствует этому, и в бетоне возникают остаточные напряжения и деформации. Обычно бетон сильнее нагревается с поверхности, поэтому и избыточное напряжение в первую очередь возникает у его поверхности, где могут образовываться трещины. Критический период времени, когда образуются усадочные трещины, часто начинается через час после приготовления бетонной смеси и может продолжаться от 4 до 16 часов. При прогнозируемой среднесуточной температуре воздуха выше + 25°C и относительной влажности воздуха менее 50%  для бетонирования рекомендуется использовать быстротвердеющие портландцементы, марка которых должна превышать марочную прочность бетона не менее чем в 1,5 раза.  Для бетонов класса В22,5 и выше допускается применять цементы, марка которых превышает марочную прочность бетона менее чем в 1,5 раза при условии применения пластифицированных портландцементов или введения пластифицирующих добавок [пункт 2.63 СНиП 3.03.01-87].  Либо использовать добавки, замедляющие сроки твердения бетона. Также разумным может быть укладка бетона в утреннее, вечернее или ночное время при падении температуры воздуха и исключения воздействия на бетонную смесь солнечных лучей. При бетонировании температура поверхности бетона не должна превышать + 30 +35°C. При появлении на поверхности уложенного бетона трещин вследствие пластической усадки допускается его повторное поверхностное вибрирование не позднее чем через 0,5-1 ч после окончания укладки.  В особых случаях для охлаждения бетона можно использовать чешуйчатый лед. Свежеуложенную бетонную смесь надо защищать от обезвоживания из-за воздействия температуры воздуха, солнечных лучей и ветра. После набора бетоном прочности 0,5 МПа, уход за бетоном должен заключаться в обеспечении постоянного влажного состояния поверхности путем устройства влагоемкого покрытия и его постоянного увлажнения, выдерживания открытых поверхностей бетона под слоем воды или  непрерывного распыления влаги над поверхностью конструкций с помощью распылителя для газонов или перфорированного шланга. При этом только периодический полив водой открытых поверхностей твердеющих бетонных и железобетонных конструкций не допускается. Во избежание возможного возникновения термонапряженного состояния в монолитных конструкциях при прямом воздействии солнечных лучей свежеуложенный бетон следует защищать отражающей (фольгированной) полимерной пленкой или бумагой в комбинации с теплоизолирующими материалами. При использовании деревянной опалубки, ее также нужно постоянно поливать водой.

Особенно актуальны меры по охлаждению твердеющего бетона при минимальном размере сечения фундаментной ленты 80 см и более. В этом случае при гидратации выделяется слишком много тепла и перегрев бетона и последующее образование трещин возможно даже при обычных температурных условиях.

Таблица №72. Мероприятия по уходу за бетоном в зависимости от температуры воздуха.

Мероприятия по уходу за бетоном

Температура воздуха °C

от -3°C до +5°C

от +5°C до +10°C

от +10°C до +15°C

от +15°C до +25°C

> +25°C

Накрыть пленкой, увлажнять поверхность, увлажнять опалубку, покрыть бетон влагосохраняющим  материалом

Да при сильном ветре

Да

Накрыть пленкой, увлажнять поверхность.

Да

Да

Да

Накрыть пленкой, положить теплоизоляцию

Да

Накрыть пленкой, положить теплоизоляцию, устроить парник, подогревать 3 дня до T +10°C

Да

Постоянно поддерживать тонкий слой воды на поверхности бетона

Да

Да

Да

Да

dom.dacha-dom.ru

Бетон — время схватывания и набора прочности

Подавляющее большинство самодеятельных строителей считают по не совсем понятным причинам, что за окончанием укладки в опалубку либо завершением работ по выравниванию стяжки процесс бетонирования законченным. Между тем, время схватывания бетона значительно больше, чем время на его укладку. Бетонная смесь – живой организм, в котором по окончании укладочных работ происходят сложные и протяженные по времени физико-химические процессы, связанные с превращением раствора в надежную основу строительных конструкций.

Прежде чем производить распалубку и наслаждаться результатами приложенных усилий, нужно создать максимально комфортные условия для созревания и оптимальной гидратации бетона, без которой невозможно достижение требуемой марочной прочности монолита. Строительные нормы и правила содержат выверенные данные, которые приведены в таблицах времени схватывания бетона.

Температура бетона, ССрок твердения бетона, сутки
12345671428
Прочность бетона, %
0202631353943466177
10273542485155597591
153039455255606481100
203443505660656987
303951576468737695
4048576470758085
5049627078849095
60546878869298
7060738496
80658092

Содержащиеся в официальных таблицах данные, конечно, должны служить ориентиром при самостоятельном обустройстве бетонных или железобетонных конструкций. Но применение таких данных должно происходить в плотной практической привязке к реальным условиям строительства.

Уход за бетоном после заливки: основные цели и методы

Процессы, связанные с проведением мероприятий, которые предшествуют распалубке, содержат несколько технологических приемов. Цель выполнения таких мероприятий одна – создание железобетонной конструкции, максимально соответствующей по своим физико-техническим свойствам параметрам, которые заложены в проект. Основополагающим мероприятием, безусловно, является уход за уложенной бетонной смесью.

Уход заключается в выполнении комплекса мероприятий, которые призваны создать условия, оптимально соответствующие происходящим в смеси физико-химическим преобразованиям, во время набора прочности бетона. Неукоснительное следование предписанным технологией ухода требованиям позволяет:

  • свести к минимальным значениям усадочные явления в бетонном составе пластического происхождения;
  • обеспечить прочностные и временные значения бетонного сооружения в параметрах, предусмотренных проектом;
  • предохранить бетонную смесь от температурных дисфункций;
  • препятствовать прелиминарному отвердению уложенной бетонной смеси;
  • предохранить сооружение от различного происхождения воздействий механического или химического генеза.

Процедуры ухода за свежеобустроенной железобетонной конструкцией следует начинать непосредственно по окончании укладки смеси и продолжаться до тех пор, пока ей не будет достигнуто 70 % прочности, предусмотренной проектом. Это предусматривается требованиями, изложенными в пункте 2.66 СНиПа 3.03.01. Распалубку можно провести и в более ранние сроки, если это обосновано сложившимися параметрическими обстоятельствами.

После окончания укладки бетонной смеси следует провести осмотр опалубочной конструкции. Цель такого осмотра – выяснение сохранения геометрических параметров, выявление протечек жидкой составляющей смеси и механических повреждений элементов опалубки. С учетом того, сколько времени застывает бетон, точнее сказать – с учетом времени его схватывания, проявившиеся дефекты необходимо устранить. Среднее время, за которое может схватиться свежеуложенная бетонная смесь, составляет около 2-х часов, в зависимости от температурных параметров и марки портландцемента. Конструкцию необходимо предохранять от любого механического воздействия в виде ударов, сотрясений, вибрационных проявлений столько, сколько времени сохнет бетон.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Бетонная смесь любого состава имеет свойство схватываться и получать необходимые прочностные характеристики при прохождении двух стадий. Соблюдение оптимального соотношения временных, температурных параметров и значений приведенной влажности имеет определяющее значение для получения монолитной конструкции с запланированными свойствами.

Стадийные характеристики процесса заключаются в:

  • схватывании бетонного состава. Время предварительного схватывания не велико и составляет ориентировочно 24 часа при средней температуре +20 Со. Начальные процессы схватывания происходят в течение первых двух часов по затворении смеси водой. Окончательное схватывание происходит, как правило, в течение 3–4 часов. Применение специализированных полимерных добавок позволяет, при определенных условиях, период начального схватывания смеси сократить до нескольких десятков минут, но целесообразность такого экстремального метода бывает оправданной по большей части при поточном производстве железобетонных элементов промышленных конструкций;
  • отвердевании бетона. Бетон набирает прочность, когда в его массе протекает процесс гидратации, иными словами – удаление воды из бетонной смеси. Часть воды при прохождении этого процесса удаляется при ее испарении, другая часть связывается на молекулярном уровне с составляющими смесь химическими соединениями. Гидратация может происходить при неукоснительном соблюдении температурно-влажностного режима отвердевания. Нарушение условий приводит к сбоям в прохождении физико-химических процессов гидратации и, соответственно, к ухудшению качества железобетонной конструкции.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Логически понятно, что применение для приготовления бетонных составов разных марок портландцемента приводит к изменению времени твердения бетона. Чем выше марка портландцемента, тем меньше время для набора прочности требуется смеси. Но при использовании любой марки, будь это марка 300 либо 400, не следует прикладывать к железобетонной конструкции значительные механического характера нагрузки раньше, чем по истечении 28 дней. Хотя время схватывания бетона по таблицам, приведенным в строительных правилах, может быть и меньше. Особенно это касается бетонов, приготовленных с применением портландцемента марки 400.

Марка цементаВремя твердения различных марок бетона
за 14 сутокза 28 суток
100150100150200250300400
3000.650.60.750.650.550.50.4
4000.750.650.850.750.630.560.50.4
5000.850.750.850.710.640.60.46
6000.90.80.950.750.680.630.5

Проектирование, строительство и окончательное обустройство любых построек с применением железобетонных компонентов требует внимательного отношения ко всем стадиям возведения. Но от тщательности изготовления бетонных составляющих, в особенности фундаментов, в значительной степени зависит долговечность и надежность всего сооружения. Соблюдение сроков, за какое время схватываются бетонные смеси и составы, можно с уверенностью назвать основой успеха в любом строительном процессе.

betonshchik.ru

Набор прочности бетоном. Время твердения бетона.Тепловыделение цемента (бетонной смеси).

Набор прочности бетоном. Время твердения бетона. Тепловыделение цемента (бетонной смеси).

В отсутствие воды никакого набора прочности не происходит (нужно поливать). То есть высохший бетон перестает набирать прочность и замерзший бетон перестает набирать прочность (нужно нагревать или использовать присадки-добавки). Если бетон потом нагреть или разморозить он продолжит набирать прочность, но наберет ее тем больше от номинала, чем позже произошла остановка твердения.

Считается, что при температуре 20 °С бетон (при доступе влаги = если не высох) набирает марочную прочность за 28 суток по волшебной формуле:

Прочность бетона на день n = Марочная прочность *(lg(n) / lg(28)) , где n не менее 3 дней

За первые трое суток при нормальных условиях бетон набирает не более 30% марочной прочности.

Через 1-2 недели (7-14 суток) бетон при нормальных условиях набирает 60-80% марочной прочности.

Через 4 недели (28 суток) бетон при нормальных условиях набирает 100% марочной прочности.

Через 3 месяца (90 суток) бетон при нормальных условиях набирает 120% марочной прочности.

В дальнейшем, при доступе влаги, бетон продолжит набирать прочность, но очень медленно.

Снижение температуры сильно замедляет твердение бетона, если не применять специальные добавки. Повышение температуры резко ускоряет твердение бетона, но следут не допускать высыхания бетона. Если бетон греть водяным паром при температуре 80oС в течение 16 часов, то бетон наберет 60-70% марочной прочности (заводская пропарка — изготовление свай и т.д.)

Нагревать бетон свыше 90 oС нельзя.

Теперь последует важное замечание:

Схватывание и твердение цемента это экзотермические процессы, т.е при наборе прочности бетоном выделяется весьма существенное количество тепла, что на практике увеличивает риск высыхания бетона и существенно снижает риск замерзания бетона.

Характерными (оценочными) величинами тепловыделения являются:

200 кДж = 50 ккал на каждый килограмм портландцемента за 7 суток.

200 кДж = 50ккал на каждый килограмм глиноземистого цемента за 1 сутки .

график твердения В25 в зависимости от температуры, время созревания, таблица, скорость схватывания

Когда необходимо изготовить определенную конструкцию, то порой бывает невозможно этого сделать без заливки бетона. Этот материал очень активно используется в области строительства. Главной его характеристикой является прочность на сжатие. Причем устанавливать определенную нагрузку на конкретный элемент запрещено, пока бетон полностью не наберет необходимую прочность. При осуществлении данного процесса имеется ряд факторов, которые так или иначе оказывают свое влияние: состав смеси, внешние условия.

Как это происходит

Процесс схватывания может происходить сразу после того, как была выполнена заливка бетона. Длительность напрямую зависит от температурного режима окружающего воздуха. При ее значении 20 градусов, для схватывания может понадобиться примерно час. Так как этот процесс не носит мгновенный характер, то бетоны, чтобы набрать прочностные характеристики может понадобиться пару месяцев.

Каков состав бетона м 400 на 1 м-3 можно узнать из таблицы в статье.

Очень часто бетон начинает твердеть уже по прошествии двух часов с того момента, как были соединены цемент и вода. А вот для окончательного схватывания нужно подождать 3 часа. Увеличить время твердения помогают специальные добавки в бетон.

Схватывание бетона подразумевает под собой подвижность раствора на весь период, благодаря чему удается воздействовать на смесь. При этом механизм тиксотропии, который указывает на снижение вязкости бетона, твердение и высыхание не происходят. Это условие необходимо учитывать в ходе доставки раствора на бетоносмесители. В этом случае раствор должен перемешиваться в миксере, в результате чего удается сохранить все его важные качества.

Как использовать бетон марки м200, указано в статье.

На видео показывают проверку бетона на прочность сжатия.

Какова пропорция бетона м200 на 1 куб указано здесь.

Благодаря вращению миксера удается предотвратить высыхание бетона, а также набора твердости. Но в этом случае может произойти другая неприятная ситуации – это сваривание материала, в результате чего все его положительные характеристики снижаются. Происходит такое явление чаще всего в летнее время.

Временные рамки

Этот график несет в себе информацию, которая показывает кривую роста прочности на протяжении 28 дней. Именно этого времени будет достаточно, чтобы бетон сумел просохнуть при естественных условиях.

Время, которого будет достаточно, чтобы раствор набрал вес необходимые эксплуатационные качества, носит название период выдерживания бетона. График набора прочностных характеристики показывает время, которые необходимо раствору, чтобы добиться максимальной отметки по прочности.

Каковы технические характеристики по ГОСТу бетона м 200 можно узнать из данной статье.

На видео – набор прочности бетона в зависимости от температуры:

Какова прочность бетона в15 указано здесь.

При нормальных условиях созревание бетона осуществляется в течение 28 дней. Первые 5 дней – это интенсивное твердение материала. Когда позади неделя, то бетон уже набрал 70% всей прочности для выбранной марки. Но приступать к дальнейшим строительным мероприятиям можно после того, как прочность достигал 100%, а это не ранее 28 дней.

Этот период для определенного случая свой. Чтобы точно определить период застывания раствора необходимо выполнять контрольные испытания образцов материала. При проведении работ летом в монолитном домостроении в целях оптимизации процесса для обретения раствору всех физических свойств требуется выполнение следующих условий:

  • Выдерживание в опалубке раствора.
  • Дозревание состава после того, как опалубка была удалена.

Условия

Когда необходимо, чтобы раствор приобретал необходимые показатели прочности, требуется придерживаться конкретных условий. Например, самой оптимальной температурой для его твердения считается 20 градусов. Но это далеко не все параметры.

Какова характеристика бетона класса в 25 указано в статье.

Температура

Чем ниже температурные показатели на улице, тем медленнее происходит набор прочности бетона. Если температурный режим предполагает отрицательные показатели, то процесс приостанавливается по той причине, что застывает жидкость, которая обеспечивает гидратацию цемента. Когда температура воздуха начинает повышаться, то процесс набора прочности снова в действии. 

Если в составе раствора имеются различные модификаторы, то длительность твердения может во много раз уменьшиться, а температура, которая необходима для установки процесса, снизиться. Изготовители предлагают разнообразные быстротвердеющие составы, благодаря которым удается набирать прочностные характеристики уже по прошествии 14 дней.

Какова таблица набора прочности бетона, можно узнать из данной статьи.

При повышении температуры воздуха процесс созревания раствора начинает ускоряться. Если на улице 40 градусов, то установленная маркой прочность будет достигнута через 7 дней. По этой причине процесс заливки бетона на приусадебном участке в целях сокращения сроков строительства необходимо выполнять в летнее время года.

Если работы осуществляются зимой, то здесь понадобиться ряд дополнительных мероприятий, например, таких как подогрев бетона. Осуществить такие действия очень непросто, ведь для этого нужно обладать подходящим оборудованием и знаниями в этой области. Кроме этого, нужно понимать, что нагрев материала нельзя проводить выше температуры 90 градусов.

Как сделать бетон для отмостки пропорции, указано в статье.

Для того чтобы определить, какое влияние оказывает температурный режим на процесс твердение, необходимо снова обратиться к графику набора прочности. Присутствующие на нем линии с учетом данных, которые собраны с бетона М400 при различных значениях температуры. Согласно этому графику удается понять процент прочности, который будет достигнут по прошествии конкретного количества дней. Для каждой кривой характерна своя температура. Первая линия – это 5 градусов, а вторая – 50 градусов. 

При помощи графика удается понять длительность распалубки монолитной конструкции. Демонтаж опалубки ожжет происходить после того, как показатели прочности увеличились на 50% от заданного маркой значения. Кроме этого, важно обращать внимание на то, что при температуре ниже 10 градусов значение прочности, заданное конкретной маркой, не будет достигнуто даже по прошествии 14 дней. Если присутствуют такие погодные условия, то нужно предпринимать меры по прогреванию заливаемого раствора.

Каков график прогрева бетона в зимнее время, можно узнать из данной статьи.

Время

Чтобы определить нормативно-безопасное время начало строительных мероприятий применяется специальная таблица. Она содержит в себе данные марки бетона и его среднесуточные температурные показатели. На основании этих данных удается отыскать информацию, как происходит набор прочности по прошествии конкретного количества суток.

Таблица 1 – Набор прочности в зависимости от количества дней

Марка бетона Среднесуточная температура бетона в °C Срок твердения в сутках
1 2 3 5 7 14 28
Прочность бетона на сжатие
М200–300, замешанный на портландцементе М 400–500 -3 3 6 8 12 15 20 25
0 5 12 18 28 35 50 65
+5 9 19 27 38 48 62 77
+10 12 25 37 50 58 72 85
+20 23 40 50 65 75 90 100
+30 35 55 65 80 90 100

После того, как нормативно-безопасный срок поставлен на уровне примерно 50%, то обозначить безопасный срок начала мероприятий можно 72-80% от значения, установленного маркой бетона.

Состав и характеристики бетона

Так как после заливки бетон способен приобретать прочность по причине своего выделения тепловой энергии, то после замерзания жидкости этот процесс останавливается. По этой причине на момент проведения всех работ в зимнее время необходимо задействовать смеси, в составе у которых имеются противоморозные добавки. Цемент марки М-400 необходимый для приготовления бетона изготавливают согласно жестким техническим нормам ГОСТ 31108.

На фото – состав и характеристики бетона

Глиноземистый цемент после его укладки может выделить тепловую энергию в 7 раз большую, чем при использовании обычного портландцемента. По этой причине полученная смесь на его основе начинает набирать прочностные параметры даже, когда на улице отрицательные показатели температуры. На скорость набора прочности немаловажную роль играет марка бетона. Чем она ниже, тем выше максимальная прочность.

Сколько мешков цемента в одном кубе бетона, указано здесь в статье.

Влажность

Если на улице уровень влажность повышен, то это отрицательно влияет на процесс набора прочности. Однако и полное отсутствие влаги делает невозможным процесс гидратации цемента и как результат, твердение полностью останавливается. 

Если присутствует максимальная влажность и высокая температура, то скорость набора прочности во много раз повышается. При таком режиме происходит пропаривание материала в автоклавах паром высокого давления.

Влияние таких высоких температурных показателей при минимальной влажности приведет к высыханию. Раствора и снижению скорости твердения. Чтобы можно было избежать такой ситуации, стоит производить увлажнение. В результате таких действий в жаркое время года удастся набрать прочность в минимально возможные сроки.

Специальные добавки

Чтобы бетон смог быстрее набирать прочность, нужно задействовать особые вспомогательные компоненты. Их добавляют при приготовлении раствора. Дозировка зависит от количества цемента. Благодаря таким добавкам бетон способен набрать прочность, соответствующую выбранной марки, всего за 2 недели.

Но достичь таких показателей реально при условии, что процесс твердения осуществляется в летнее время. Для холодной поры необходимо задействовать противоморозные добавки. Благодаря им можно поддерживать в бетоне положительный температурный режим на момент набора прочности. 

Электропрогрев

Для ускорения набора прочности бетона в зимнее время задействуют такой метод, как электропрогрев. Еще он носит название контактного обогрева термоопалубкой. При обычных и высоких температурных режимах длительность влияние электропрогрева может достигать 3-8 часов. После этого конструкция уже самостоятельно способна набирать прочностные показатели. 

Согласно ГОСТ

Необходимая марка и класс бетона определяется с учетом составленного проекта. Необходимые показатели прочности могут меняться в зависимости от применяемых строительных материалов. Например, при возведении дома на основе легких бетона для основания нет необходимости применять бетон высокой прочности. Когда стены строения будут выполнены из кирпича, то бетон должен иметь высокие прочностные характеристики. Например, для этого используют тяжелый и мелкозернистый бетон по стандарту 26633 ГОСТ.

Для определения прочности применяется ГОСТ 18105-86. В этом случае необходимо подготовить проект или же посмотреть информацию со схожего.

Прочность – это главный показатель качества для бетона ГОСТа любого уровня. Процесс его затвердения начинает происходить уже в первые часы после того, как соединили воду и цемент, а вот его длительность зависит от различных факторов: температуру, влажность, состав бетона. Если вес необходимые условия были соблюдены точно, то процесс набора прочности будет окончен по прошествии 28 дней, а вы сможете приступить к необходимым работам.

Время застывания бетона

Время застывания бетона Industriel par defaut pour les produits specifiques ! NO DELETE !

Химический процесс, происходящий в ходе набора прочности бетона, время которого может варьироваться от 1 до 28 суток в зависимости от марки применяемого цемента.



Химический процесс, происходящий в ходе набора прочности бетона, время которого может варьироваться от 1 до 28 суток в зависимости от марки применяемого цемента, представляет собой преобразование минералов цемента в новые составляющие – гидросиликаты калия. Протекание данного процесса невозможно без воды, именно поэтому для набора максимальной прочности необходимо периодическое смачивание бетона.
Время твердения бетона, при котором он набирает проектную прочность, зависит от многих факторов, а именно от температуры, влажности, толщины бетонного слоя и прочего. Процесс застывания бетона, во время которого происходит формирование цементного камня, состоит из двух основных стадий:

1. Стадия схватывания бетона. Продолжительность времени схватывания бетона не велика и составляет примерно сутки после заливки и в большой мере зависит от температуры окружающего воздуха. При расчётной температуре +20 С0 начало схватывания происходит через 2 часа после затворения цементной смеси водой, а окончание схватывания происходит через 3 часа. При использовании специальных добавок время схватывания бетона можно сократить до 15-20 минут, что часто используется при производстве железобетонных конструкций. Приведём примеры времени схватывания для некоторых марок бетона:

  • Время схватывания бетона М200 ~ 2-2,5 часа
  • Время схватывания бетона М300 ~ 1,5-2 часа
  • Время схватывания бетона М400 ~ 1-2 часа

2. Стадия твердения. Или, так называемая, стадия гидратации происходит во время засыхания бетона, то есть испарения воды их слоя бетона. При слишком быстром испарении воды в набирающем прочность бетоне, процесс гидратации прекращается, что существенно влияет на качество и другие характеристики бетона. В идеале, промежуток времени затвердевания бетона с достаточным количеством воды, должен продолжаться в течение 1,5-2 недель. Приведём примеры времени полного засыхания бетона разных марок:
  • Время застывания бетона М200 – 14-28 суток
  • Время застывания бетона М400 – 7-14 суток

Стоит отметить, что время застывания бетона в опалубке должно составлять около 7 суток, прежде чем опалубку можно будет снять без нарушения целостности бетонной конструкции, однако этот показатель может варьироваться в зависимости от применяемой марки бетона и цемента для его производства.
Таблица времени твердения бетона с указанием температуры бетона:
Марка бетона Время затвердения бетона Среднесуточная температура бетона, оС
-3 0 +5 +10 +20 +30
Прочность бетона на сжатие, % от 28-суточной
М200-М300 на основе портландцемента М400-М500 1 3 5 9 12 23 35
2 6 12 19 25 40 55
3 8 18 27 37 50 65
5 12 28 38 50 65 80
7 15 35 48 58 75 90
14 20 50 62 72 90 100
28 25 65 77 85 100

За какое время схватывается бетон при отрицательных температурах?

В холодное время года бетонные работы проводятся с учётом возможности обеспечения необходимой гидро- и теплоизоляции бетона после заливки. Так как при минусовых температурах процесс гидротации замедляется, и набор прочности соответственно тоже, необходимо строго выдерживать время, необходимое для набора бетоном минимально допустимой для безопасного нагружения прочности. В среднем, при температуре окружающего воздуха в -5 оС время набора прочности увеличивается в 5-7 раз, по сравнению с рекомендованной температурой в 20 оС.

Через какое время схватывается бетон при температуре воздуха выше +30 оС?

При высоких температурах схватывание бетона происходит намного быстрее, что может отразиться на его качестве. Слишком быстрое испарение воды из бетона приводит к остановке процесса гидрации и потере прочности бетона. В среденем, при температуре выше +30 оС схватывание бетона происходит примерно через час после затворения.

Узнайте больше

Набор прочности бетона: время затвердевания бетона, таблица

Набор прочности бетона — Время затвердевания бетона на 100%. По ГОСТу оно составляет 28 суток с момента заливки бетонной смеси. Но при оптимальной температуре, уже в первую неделю смесь застывает более интенсивно и набирает около 75% прочности. После 28 дней процесс набора прочности не останавливается, и свойство материала может измениться спустя 200-300 суток даже в два раза. Так, например, бетон М200-М250 через несколько лет может набрать прочность, соответствующую бетону М300- М350.

Бетон — надежный строительный материал и имеет широкий спектр применения, как в индивидуальном, так и в промышленном строительстве. В зависимости от пропорций и качества его состава меняется прочность конечного материала. Именно от этого параметра зависит назначение марки и класса бетона. Чем выше обозначение, тем выше прочность.

Таблица прочности бетона

Как увеличить скорость застывания бетонной смеси

Чтобы набор прочности бетона, происходил быстрее, в процессе приготовления в бетон добавляют специальные химические элементы. Под воздействием химических добавок, необходимые свойства приобретаются за 14 суток. Дозы средства рассчитываются исходя из количества цемента в составе бетона. В зимнее время заливки, так же применяют противоморозные добавки, чтобы поддержать плюсовую температуру бетона на период схватывания. В течение нескольких недель залитая бетонная смесь отвердевает под наблюдением инженеров, которые контролируют каждый этап.

Залитый состав отвердевает и набирает прочность несколько недель. При прочих равных, чем выше марка бетона, тем меньше времени нужно для его затвердевания. Процесс проходит под наблюдением инженеров, поскольку каждый этап набора прочности требует постоянного контроля специалистов.

Этапы застывания бетона

  1. Этап застывания. Время начального схватывания бетонной массы сразу после заливки. Для максимального сохранения свойств материала, готовый раствор подвозят в бетоносмесителе либо подготавливают смесь на месте. На данном этапе осматривается опалубка на предмет протечек и деформаций. Среднее время первичного застывания 1 час, с учетом теплого времени года (выше 20 градусов), в более низкие температуры время варьируется от 6 до 20 часов;
  2. Основной этап твердения. Время, когда материал набирает до 70% прочности, составляет от 7 до 14 дней и зависит от марки бетона. Именно на этом этапе рекомендуется снимать опалубку конструкции;
  3. Контрольный этап. Официально принятый период по стандарту ГОСТ (18105-86) составляет 28 дней. Именно столько нужно времени, чтобы полностью прошел процесс гидратации, когда выходит влага из бетонной смеси. На данном этапе специалисты сопоставляют полученные данные с нормами в специальной документации.

До окончания всех стадий застывания бетонной смеси, строго избегается любое механическое воздействие на конструкции, а так же тщательно контролируется температурный режим.

В готовой бетонной смеси, как вовремя, так и после укладки происходят сложные и долгие химические процессы, которые необходимо учитывать при строительном расчете. Чем лучше условия превращения раствора в крепкий бетонный материал, тем качественнее и надежнее будет результат.

Марки бетона по прочности — используемые марки цемента — классы бетона. Таблица прочности бетона в МПа, кгс/см2, Н/мм2.

Марки бетона по прочности — используемые марки цемента — классы бетона. Таблица прочности бетона в МПа, кгс/см

2, Н/мм2.

Бетоны маркируются согласно прочности на сжатие в кгс/см2. Набор прочности бетоном в течение времени это отдельная тема.

Важно: прочность бетона при растяжении составляет только 5-10% от предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе только 10-15% от предела прочности на сжатие. Бетон не течет. За стадией упругой деформации следует разрушение.

Марка бетона М150 М200 М250 М300 М350 М400 М450 М500 М600 и выше
Используемая марка
цемента
М300 М300
М400
М400 М400
М500
М400
М500
М500
М600
М550
М600
М600 М600

В целом, предел прочности при растяжении возрастает с ростом прочности при сжатии (марки бетона) , однако увеличение идет медленнее, чем нарастает прочность на сжатие. Таким образом, % отношение этих прочностей ниже для более высоких марок.

Класс бетона — это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Эта статистическая формулировка означает, что установленное свойство обеспечивается не менее чем в 95% случаев и лишь в 5% проб можно ожидать, что оно не выполненно.

Теоретически, существуют следующие классы бетонов: В1; B1,5; В2; B2,5; В3,5; B5; В7,5; B10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60, В65, В70, В75, В80.

Ниже приводится соотношение между классом и марками бетона по прочности на сжатие при нормативном коэффициенте вариации равном 13,5%:

Класс бетона Средняя прочность на сжатие данного класса Ближайшая марка бетона
кгс/см2 Н/мм2
В 3,5 46 4,5 М50
B 5 65 6,2 М75
В 7,5 98 9,5 М100
B 10 131 13 М150
В 12,5 164 16 М150
B 15 196 19 М200
В 20 262 25 М250
B 25 327 30 М350
В 30 393 36 М400
B 35 458 43 М450
В 40 524 50 М550
B 45 589 56 М600
В 50 655 63 М600
B 55 720 70 М700
В 60 786 76 М800

Марка бетона, M — это предел прочности бетона на сжатие, кгс/см2. Обозначается латинской буквой М и числами от 50 до 1000. Максимальное допустимое отклонение прочности бетона 13,5%. Согласно ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» установлено следующее соответствие марки бетона его классу.

Соответствие марки бетона (М) классу (В) и прочности на сжатие

Марка бетона, М

Класс бетона, B

Прочность, МПа

Прочность, кг/см2

М50 B3.5 4.5 45.8
М75 B5 6.42 65.5
М100 B7,5 9.63 98.1
B10 12.84 130.9
М150 В12,5 16.05 163.7
М200 В15 19.26 196.4
М250 В20 25.69 261.8
М300 В22,5 28.9 294.6
В25 32.11 327.3
М350 В27,5 35.32 360
М400 В30 38.35 392.8
М450 В35 44.95 458.2
М500 В40 51.37 523.7
М600 В45 57.8 589.2
М700 В50 64.2 654.6
М750 В55 71.64 720.1
М800 В60 77.06 785.5
М900 В65 / B70
М1000 В75 / B80

Прочность бетона — главный качественный показатель.

Важнейший показатель для бетона – прочность бетона при сжатии. В сравнении с природными материалами(например, щебень) бетон лучше сопротивляется именно сжатию, чем растяжению, поэтому мерой прочности служит предел прочности при сжатии.

Именно из-за этих свойств бетона здания и другие сооружения проектируют учитывая, что бетон принимает нагрузки на сжатие. Но в некоторых случаях берут во внимание  прочность на растяжение либо на растяжение при изгибе.

Как определить прочность бетона?

Чтобы определить прочность бетона и соответственно марку/класс проводят испытания – бетонный куб (размеры 15x15x15 см), проба берется из бетонной смеси на объекте/заводе, переносится в специальную металлическую форму. Испытания проводятся на 28е сутки ОБЯЗАТЕЛЬНО после твердения в так называемых нормальных условиях (t- 15-20°С и влажность воздуха 90-100%)

Прочность бетона также определяют и в другом возрасте от трех до ста восьмидесяти суток.

К примеру, бетон в25 м350 – прочность на сжатие 32,7 МПА

Контроль прочности бетона в конструкциях

Этот стандарт применяется для бетонов, на которые действуют нормы прочности и определяет правила контроля и оценки прочности готовой к применению бетонной смеси. Выполняя требования ГОСТа вы гарантируете качественные показатели бетона на вашем объекте. Продажа бетона от производителя также добавит вам уверенности в заказываемых материалах.

Оценка прочности бетона

Не всегда есть возможность воспользоваться услугами лаборатории. В настоящее время для оценки прочности бетона есть возможность использовать спецприборы, действие которых относят к неразрушающим методам контроля прочности. Самый доступный из них – молоток Кашкарова или Физделя.

Многие из приборов достаточно мобильны и имеют цифровое табло. Сейчас разделяют приборы на разные способы работы:

– ультразвук

– ударный отскок( определяется величина отскока инструмента)

– отрыв со скалыванием(определяем величину усилия, которое нужно приложить для того, чтобы сколоть какой-либо участок, который находится  на ребре бетонного изделия)

– ударный импульс(фиксируется энергия удара в момент удара бойка прибора о поверхность бетонной конструкции)

Чтобы определить результат с максимальной точностью необходимо учесть следующие параметры – время изготовления, наполнитель бетона, условия хранения. Для минимизации погрешностей все приборы подлежат обязательной проверке в метрологической организации.

Таблица 1 Время схватывания бетона при различной температуре

Таблица 1 Время схватывания бетона при различной температуре Использование добавки и ее Влияние на время схватывания

Первоначальный набор, как определено ACI 116R, представляет собой степень жесткости цементная смесь менее окончательного схватывания, обычно указывается как эмпирическая значение, указывающее время в часах и минутах, необходимое для цемента паста, чтобы затвердеть достаточно, чтобы противостоять до установленной степени, проникновение утяжеленной тестовой иглы.Время схватывания бетона при различных температурах приведено в таблице ниже:

Таблица 1 Время схватывания бетона при различной температуре

Температура Приблизительное время схватывания (часы)
100 o F (38 o C) 1-2 / 3
90 o F (32 o C) 2-2 / 3
80 o F (27 o C) 4
70 o F (21 o C) 6
60 o F (16 o C) 8
50 o F (10 o C) 11
40 o F (4 o C) 14
30 o F (-1 o C) 19
20 o F (-7 o C) Установить не произойдет
На замедление начального времени схватывания из-за использования добавки влияет тремя факторами, а именно температурой окружающей среды, используемой дозировкой и время добавления в замес.

Влияние температуры на замедление начального времени схватывания

Температура может отрицательно сказаться на повышении прочности бетона. Однако правильное отверждение бетона в холодную погоду повысит его прочность. разработка. Жаркая погода определяется как любая комбинация высокой температуры окружающей среды. температура, высокая температура бетона, низкая относительная влажность и ветер скорость. Период холодной погоды, как определено Комитетом 306 ACI, — это когда одно из следующих условий возникает в течение трех дней подряд:

  • Среднесуточная температура воздуха ниже 40 o F
  • Температура воздуха не выше 50 o F более чем на половину любого 24-часового периода.

Влияние температуры бетона и замедления времени схватывания приведено PCA в таблице ниже. Из графика следует, что эффект замедления более выражен при более высокой температуре бетона. используется.

Рисунок 1 Влияние температуры бетона и замедлителя схватывания Время

Замедление времени схватывания зависит от типа добавок использовал.В приведенной ниже таблице показано действие различных лигносуфонатов. (1 и 2) и карбоновые (3 и 4) примеси по времени схватывания.

Рисунок 2 Влияние различных добавок на время схватывания бетона

Время добавления примеси в замес здесь значительное и может повлиять на окончательные результаты. Более замедление может иметь место, если примесь добавляется в качестве последнего ингредиента, и цемент становится влажным.

Влияние дозировки на замедление начального времени схватывания

Более высокая дозировка может использоваться до определенного уровня только до того, как происходит быстрое затвердевание и потеря осадки. Эта примесь чувствительна к температура окружающей среды при введении в партию. Чем ниже окружающий температуры, тем дольше будет время схватывания бетона. В следующий рисунок используется для оценки времени начального схватывания в соответствии с дозировка замедлителя схватывания и температура окружающей среды бетона.

Рис.3.Увеличение времени начальной схватывания за счет содержания ретардера.

Время отверждения бетона | Специалисты по отверждению бетона Powerblanket

Ожидание затвердевания бетона может легко проверить терпение, особенно когда вы готовы перейти к следующему этапу проекта. Однако важно помнить, что конечной целью является качество, а не скорость.Бегство вперед и отсутствие достаточного количества времени для того, чтобы бетон должным образом застыл, прежде чем пешеходы или тяжелая техника будут перемещаться по недавно уложенному цементу, могут серьезно нарушить целостность бетонной плиты.

Специалисты по бетону используют правило «70 из 7» , чтобы узнать, когда бетон достаточно затвердеет. После 7 дней бетон достиг 70% указанной прочности на сжатие и может выдерживать большинство нагрузок.

Лучший рецепт бетона Dang

Невозможно должным образом отвердить бетон, если вы не понимаете, что это такое.Бетон состоит из трех частей: цементной смеси, воды и заполнителя. Все три работают вместе, образуя прочный и надежный бетон.

Цемент

Cement.org раскрывает подробную информацию о том, что составляет цемент:

«Цемент производится с помощью строго контролируемой химической комбинации кальция, кремния, алюминия, железа и других ингредиентов. Обычные материалы, используемые для производства цемента, включают известняк, ракушку и мел или мергель в сочетании со сланцем, глиной, сланцем, доменным шлаком, кварцевым песком и железной рудой.”

В зависимости от марки или условий заливки, некоторые производители бетона включают добавки в цементную смесь, чтобы помочь бетону быстрее затвердеть или затвердеть в неблагоприятных условиях заливки, таких как холодная погода или среда с высокой влажностью. Обычно большинство смесей на 10-15% состоят из цемента.

Вода

Отверждение бетона в большей степени зависит от того, сколько воды добавлено в смесь. Слишком много воды, и бетон будет очень пористым, что приведет к растрескиванию и сколам.Недостаточно воды, и цемент и заполнитель не соединятся вместе. Высокое соотношение воды и цемента используется, когда бетон должен быть свежим и податливым при отверждении. Низкое соотношение воды и цемента используется для увеличения прочности и имеет тенденцию к более быстрому отверждению. В зависимости от используемого заполнителя в большинстве цементных смесей используется 15-20% воды.

Если вы не заливаете бетон в холодную погоду, тип и температура воды значения не имеют. Когда температура является фактором, используйте в бетонной смеси горячую воду, чтобы предотвратить ее замерзание внутри бетона.

Агрегат

Песок — наиболее распространенная форма заполнителя, хотя можно использовать почти любой камнеподобный материал, если он измельчен. Даже битые куски бетона превосходны в качестве заполнителя. При добавлении в смесь цемент и вода образуют пасту, которая связывает заполнитель вместе в процессе, известном как гидратация. После того, как все три смеси будут достаточно перемешаны, можно заливать вновь образованный бетон и начинать отверждение.

Факторы отверждения цемента

Несколько факторов влияют на время отверждения бетона, в том числе:

  • Пропорции смеси — Увеличение отношения цемента к воде уменьшит время схватывания, но может поставить под угрозу долгосрочную прочность.
  • Тип используемой смеси — Доступны быстротвердеющие бетонные смеси и добавки для ускоренного твердения
  • Установленная прочность
  • Размер и форма плиты
  • Окружающая погода / температура — Более высокие температуры сокращают время первоначального схватывания бетона, но могут снизить долговременную прочность.

Сколько времени нужно для застывания бетона?

Бетон никогда не перестает твердеть, его прочность со временем только растет. Становится безопасной ходить через 2–3 дня после заливки, но не следует считать «застывшей», пока она не застынет в течение как минимум недели.

После первоначальной укладки прочность бетона на сжатие увеличивается очень быстро в течение 3-7 дней, а затем постепенно в течение следующих 3 недель. Время отверждения бетона обычно составляет 24-48 часов, что безопасно для обычных пешеходов. По прошествии одной недели бетон обычно достаточно затвердевает для продолжения строительства, включая тяжелую технику. Считается, что бетон достиг полной прочности через 28 дней после укладки.

Правило «70 из 7»

При определении времени высыхания бетона помните правило «70 из 7» : большинство бетонных смесей достигают 70% указанной прочности на сжатие через 7 дней.На данный момент он готов к работе с обычным трафиком.

Одеяла для отверждения бетона

К сожалению, холода в зимние месяцы могут серьезно замедлить время схватывания бетона и существенно задержать строительные работы. Лучшая температура для отверждения бетона — выше 50 ° F, что может быть трудно воспроизвести, если температура воздуха ниже точки замерзания.

Жестче, лучше, быстрее, сильнее

К счастью, доступны такие решения, как бетонные покрытия, которые поддерживают оптимальную температуру во время отверждения.Бетонные покрытия для отверждения — эффективный вариант, который отверждает бетон в 2,8 раза быстрее, чем обычное теплоизолированное покрытие, и должным образом сохраняет влажность на протяжении всего процесса гидратации. Бетонные покрытия легко транспортируются и устанавливаются и соответствуют требованиям ACI для бетонирования в холодную погоду. Если вы ищете решение для поддержания оптимального времени отверждения бетона в холодную зиму, использование бетонного покрытия — лучший метод для сушки и отверждения бетона.

Каков минимальный период отверждения для бетона? — Технология бетона

🕑 Время чтения: 1 минута

Минимальный период твердения бетона определяется типом используемого цемента, температурой окружающей среды, типом конструкции (размером и формой бетонного элемента), назначенной прочностью и режимом твердения.

Для большинства бетонных конструкций минимальный период отверждения при температурах выше 5 ° C составляет семь дней или до тех пор, пока прочность бетона не достигнет 70% указанной прочности на сжатие или изгиб согласно ACI 308.1R. При использовании высокопрочного бетона можно сократить период отверждения до трех дней.

Кроме того, согласно IS-456, отверждение бетона должно продолжаться до достижения им прочности от 70% до 80%. В кодексе также указано, что обычный портландцемент необходимо выдерживать не менее 7 дней.Минимальный период отверждения следует увеличить до 10 дней, если используется смешанный цемент.

Каков минимальный период отверждения бетона?

Время отверждения бетона в зависимости от типа цемента

Таблица-1 показывает минимальный период отверждения для бетонных конструкций в зависимости от типа используемого цемента.

Таблица- 1 : Время отверждения бетона в зависимости от типа цемента

Типы цемента Время отверждения
Тип I, ASTM C 150 — Для использования, когда особые свойства, указанные для любого другого типа, не требуются. 7 дней
Тип II, ASTM C 150 — для общего использования, особенно когда желательна умеренная сульфатостойкость. 10 дней
Тип III, ASTM C 150 — для использования, когда желательна высокая ранняя прочность. 3 дня
Тип IV, ASTM C 150 — Для использования, когда желательна низкая теплота гидратации. 14 дней
Тип V, ASTM C 150 — Для использования, когда желательна высокая сульфатостойкость. 14 дней
Гидравлический цемент, смешанный гидравлический цемент, расширяющийся гидравлический цемент Различный

Если бетон помещается при средней температуре окружающей среды 5 ° C или выше, минимальный период отверждения соответствует указанному в Таблица-1 или время, в течение которого бетон набирает 70% своей прочности на сжатие или изгиб, в зависимости от того, что больше.

Однако, если испытания бетона не проводятся, его следует выдерживать при температуре выше 10 ° C и выдерживать в течение периода, указанного в Таблице-1. Это потому, что химическая реакция бетона останавливается при температуре около 7 ° C; бетон перестанет набирать прочность.

Если бетон заливается при температуре окружающей среды менее 5 ° C, бетон следует защищать от воздействия замерзания и оттаивания, в противном случае прочность бетона будет снижена. Иногда требование прочности бетона заменяет требование прочности при определении периода отверждения.

Следует знать, что высокая температура ускоряет рост прочности бетона. Однако предел прочности бетона может снизиться. Температура воды, используемой для отверждения, должна быть ниже, чем у бетона, более чем на 11 ° C, в противном случае это создаст термические удары и приведет к развитию трещин.

Минимальное время отверждения различных бетонных конструкций

Таблица-2 показывает минимальный период отверждения для различных бетонных конструкций.

Таблица-2: Минимальный период отверждения бетона для различных типов строительства

Типы конструкций Примеры Срок отверждения, дни
Тротуары и другие плиты на земле Тротуары автомагистралей, аэродромов, покрытия каналов, автостоянки и проезды, пешеходные дорожки полы См. Таблицу-1
Здания, мосты и другие конструкции Монолитные стены, колонны, плиты, балки, все другие части зданий, кроме монолитных плит, небольших опор, опор , подпорные стены, футеровка туннелей и трубопроводы. См. Таблицу-1
Неармированные массивные секции, не содержащие измельченного гранулированного доменного шлака или пуццолана 14
Неармированные массивные секции, содержащие измельченный гранулированный доменный шлак или пуццолан
Железобетон 7
Полы и плиты из цветного бетона 7
Бетон с компенсацией усадки 7
Бетон, уплотненный валиком 14
Торкрет-бетон 7

Таблица 3 показывает, как бетон набирает прочность на сжатие через 1, 3, 7, 14 и 28 дней выдержки.

Таблица- 3 : Развитие прочности бетона на сжатие в зависимости от времени отверждения

14 9027
дня Прочность на сжатие
1 день 16%
3 дня 40%
7 дней 65%
90%
28 День 99%
Рисунок 1: Повышение прочности бетона по сравнению с влажным отверждением бетона

Часто задаваемые вопросы

Какое минимальное время схватывания бетона?

Для большинства конструкций время отверждения при температурах выше 5 ° C (40 ° F) должно составлять не менее 7 дней или до достижения 70% указанной прочности на сжатие или изгиб, в зависимости от того, что больше.Период отверждения может быть сокращен до 3 дней, если используется высокопрочный бетон и температура выше 10 ° C (50 ° F). Кроме того, необходимо увеличить время отверждения, если используется смешанный цемент.

Когда следует начинать отверждение в воде?

Отверждение бетона начинается, как только в нем начинаются химические реакции, и бетон начинает затвердевать.

Как быстрее всего застыть в бетоне?

Добавление в бетонную смесь ускорителя, такого как хлорид кальция, перед заливкой поможет бетону быстро затвердеть.Отверждение паром — это один из методов отверждения, который позволяет быстро отверждать бетон.

Сколько времени требуется бетону для застывания в холодную погоду?

Если используется обычный цемент, бетонной конструкции, например фундаменту, требуется не менее 20 дней для отверждения. Однако высокопрочный цементный бетон не страдает от замерзания, а оттаивание требует гораздо меньшего времени для отверждения.

Подробнее

Как выбрать правильный метод твердения для конструкционных бетонных элементов?

как ускорить процесс твердения бетона?

Литье и отверждение образцов бетона в полевых условиях согласно ASTM C31

Повысьте прочность бетона на сжатие с помощью этих методов отверждения

Что такое отверждение бетона?

Отверждение бетона — это процесс поддержания достаточной влажности в бетоне в надлежащем температурном диапазоне, чтобы способствовать гидратации цемента в раннем возрасте.Гидратация — это химическая реакция между цементом и водой, которая приводит к образованию различных химикатов, способствующих схватыванию и затвердеванию. На процесс гидратации влияют начальная температура бетона, температура окружающего воздуха, размеры бетона и конструкция смеси. Следовательно, для того, чтобы этот процесс протекал хорошо, монолитный бетон должен иметь достаточную влажность и температуру, которая способствует быстрой и непрерывной химической реакции.

Американский институт бетона (ACI) рекомендует минимальный период отверждения, соответствующий достижению 70% прочности бетона на сжатие.Часто указывается, что этого можно достичь после семи дней отверждения. Однако 70% прочности можно достичь быстрее, если бетон отверждается при более высоких температурах или когда в бетонную смесь используются определенные добавки. Точно так же для отверждения может потребоваться больше времени, когда бетон или температура окружающей среды ниже. Обычно идеальной температурой отверждения считается 20 градусов Цельсия (68 ° F).

Почему важно отверждение бетона

Тщательный контроль влажности и температуры монолитного бетона во время отверждения является важной частью контроля качества и обеспечения качества вашей бетонной конструкции.Правильные методы отверждения предотвратят высыхание, усадку и / или растрескивание монолитного бетона, что в конечном итоге повлияет на характеристики вашей конструкции, особенно в зоне покрытия. Отверждение бетона должно происходить сразу после его укладки. Также важно, чтобы непрерывный мониторинг условий твердения бетона проводился в течение семи дней. Если вода испаряется из бетона до того, как он достигнет максимальной прочности, в бетоне не останется воды, достаточной для полной гидратации цемента и достижения максимальной прочности на сжатие.Это особенно актуально в экстремальных погодных условиях, когда бетонная плита подвергается воздействию различных факторов окружающей среды, и рост прочности вашего бетона может быть затруднен.

Методы отверждения

Многие факторы влияют на скорость испарения воды из свежеуложенного бетона. Сюда входят температура воздуха, влажность, температура бетона и скорость ветра. В результате было разработано множество методов, помогающих бетону удерживать влагу в раннем возрасте.Эти методы используются для:

  1. Поддерживать присутствие воды в бетоне в ранний период твердения,
  2. уменьшить потерю воды с поверхности бетона, а
  3. Ускорение набора прочности бетона за счет подачи тепла и дополнительной влаги.

Выбор метода (или комбинации методов) зависит от таких факторов, как доступность материалов для отверждения, размер, форма и возраст бетона, производственные мощности (на месте или на заводе), эстетический внешний вид и экономичность.В результате отверждение часто включает в себя серию процедур, используемых в определенное время по мере того, как бетон стареет. Время проведения каждой процедуры зависит от степени затвердевания бетона, необходимой для предотвращения повреждения бетонной поверхности процедурой.

1) Поддержание влажности

Пруд и погружение
Пруд обычно используется для отверждения плоских поверхностей, таких как тротуары и полы, поскольку земля и песок по периметру бетонной поверхности могут удерживать пруд с водой.Пондинг — идеальный метод предотвращения потери влаги из бетона; он также эффективен для поддержания равномерной температуры по всему бетону. Погружение готового бетонного элемента обычно используется для отверждения образца для испытаний.

Подробнее о важности условий отверждения цилиндра читайте в этой статье

Распыление и туманообразование
Распыление и туманообразование используются, когда температура окружающей среды значительно выше точки замерзания, а влажность низкая.Туман распыляется через форсунки или распылители, чтобы повысить относительную влажность воздуха над ровной поверхностью, тем самым замедляя испарение с поверхности. Запотевание используется для минимизации растрескивания при пластической усадке. Если орошение производится через определенные промежутки времени, необходимо предотвратить высыхание бетона между нанесениями воды, используя мешковину или аналогичные материалы; в противном случае чередование циклов смачивания и сушки может вызвать растрескивание поверхности.

Насыщенные влажные покрытия
Влажные покрытия, пропитанные водой, такие как мешковина, хлопчатобумажные маты, коврики или другие влагоудерживающие ткани, обычно используются для отверждения.Материалы следует укладывать, как только бетон достаточно затвердеет, чтобы предотвратить повреждение поверхности. Они должны быть постоянно влажными, чтобы на поверхности бетона оставалась водяная пленка в течение всего периода отверждения.

Несъемные формы
Оставленные формы обычно обеспечивают удовлетворительную защиту формованных бетонных поверхностей от потери влаги. Формы обычно оставляют на месте до тех пор, пока это позволяет график строительства. Если формы изготовлены из дерева, их следует поддерживать во влажном состоянии, особенно в жаркую и сухую погоду.

2) Снижение потери воды

Покрытие бетона непроницаемой бумагой или пластиковыми листами
Непроницаемые бумажные и пластиковые листы можно наносить на тщательно влажный бетон, такой как полиэтиленовая пленка. Этот материал является легким и эффективным замедлителем влажности, который легко наносится. Во время укладки бетонная поверхность должна быть достаточно твердой, чтобы предотвратить повреждение поверхности.

Нанесение мембранообразующих отвердителей
Мембранообразующие отвердители используются для замедления или уменьшения испарения влаги из бетона.Они могут быть прозрачными или полупрозрачными с белой пигментацией. Составы с белыми пигментами рекомендуются для жарких и солнечных погодных условий для отражения солнечного излучения. Отвердители следует наносить сразу после окончательной отделки и они должны соответствовать ASTM C3094 или ASTM C13155.

3) Ускорение роста прочности бетона

Острый пар
Острый пар и пар высокого давления — это два метода паровой отверждения. Температура острого пара должна поддерживаться на уровне около 140 градусов по Фаренгейту или ниже, пока не будет достигнута желаемая прочность бетона.

Нагревательные змеевики
Нагревательные змеевики обычно используются в качестве закладных элементов вблизи поверхности бетонных элементов. Их назначение — защитить бетон от промерзания при бетонировании в холодную погоду.

Электрообогреваемые формы или опоры
Электрообогреваемые формы или опоры в основном используются производителями сборного железобетона.

Бетонные покрытия
Бетонные изоляционные покрытия используются для покрытия и изоляции бетонных поверхностей, подверженных отрицательным температурам в период отверждения.При использовании бетонных покрытий убедитесь, что бетон достаточно твердый, чтобы предотвратить повреждение поверхности.

Здесь все, что нужно знать о бетонировании в холодную погоду

Отверждение бетона на сжатие

Свежезамешанный бетон обычно содержит больше воды, чем требуется для гидратации цемента; однако чрезмерная потеря воды за счет испарения может замедлить или предотвратить адекватную гидратацию, особенно на поверхности плиты.Эти методы удержания влаги в монолитном бетоне, следовательно, важны для надлежащей гидратации, чтобы бетон мог получить достаточную прочность на сжатие.

Отверждение напрямую влияет на качество вашей общей структуры. Увеличение силы происходит быстро в раннем возрасте, но продолжается медленнее в течение неопределенного периода времени. Правильное отверждение увеличит долговечность, прочность, водонепроницаемость, сопротивление истиранию, стабильность объема и устойчивость к замерзанию и оттаиванию.

Процесс укладки и выдержки бетона на месте требует точных температур, чтобы не повредить структурную целостность бетона.С SmartRock ™ , беспроводным датчиком измерения температуры и прочности бетона, вам больше не придется беспокоиться о неоднозначном времени ожидания. SmartRock доставляет точные данные в реальном времени на ваше мобильное устройство каждые 15 минут с помощью бесплатного приложения SmartRock.

Этот полностью беспроводной датчик позволяет членам команды работать эффективно, не беспокоясь о торчащих проводах или необходимости искать провода под нагревательными одеялами, полагаясь на внешние регистраторы данных. Датчик полностью встроен в бетон и закреплен на арматуре внутри опалубки.SmartRock постоянно отслеживает влияние температуры окружающей среды и внешней среды на ваш монолитный бетон, облегчая контроль твердения бетона и обеспечивая оптимальные условия для увеличения прочности на сжатие. Кроме того, результаты в реальном времени позволяют подрядчикам оптимизировать процесс нагрева, снизить затраты на электроэнергию и сэкономить время в своем графике проекта, зная, когда бетон наберет достаточную прочность для последующих строительных операций, таких как снятие опалубки или последующее натяжение.

Узнайте, как компания S&F Concrete Contractors использовала SmartRock для мониторинга твердения бетона

Источники
CCANZ
PCA
NRMCA

Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован в январе 2019 года и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

Методология расширенного тестирования и проектирования

Растрескивание в раннем возрасте (EAC) — хорошо известная проблемная область, когда дело касается бетонных конструкций. Движущими силами EAC являются тепловое расширение и аутогенная деформация, но EAC также сильно зависит от материала и геометрических свойств, таких как тепловыделение гидратации, предел прочности, модуль упругости, ползучесть, размеры поперечного сечения и степень ограничения.Текущий документ содержит описание методологии проектирования EAC, которая в настоящее время внедряется в Норвегии. В основе методологии лежит определение и описание свойств материала конкретного бетона посредством лабораторных испытаний и последующей подгонки модели. Полученные параметры материала затем оцениваются и калибруются путем сравнения (1) развития напряжения, измеренного на машине для испытания температуры и напряжения, с (2) развитием напряжения, рассчитанным с использованием полученных свойств материала и различных подходов к мультифизическому расчету EAC.Особое внимание уделяется влиянию реалистичных температурных режимов отверждения на различные свойства материала и, следовательно, на EAC.

1. Введение

Растрескивание в раннем возрасте (EAC) может оказаться проблемой, когда дело касается бетонных конструкций. Когда дело доходит до EAC, наибольшее беспокойство вызывает «сквозное растрескивание», которое может пройти через всю толщину бетонного элемента и в дальнейшем привести к функциональным, долговечным и эстетическим проблемам. EAC вызывается ограниченными изменениями объема, происходящими в фазе упрочнения, где движущими силами являются тепловое расширение (TD) и аутогенная деформация (AD).EAC также сильно зависит от материала и геометрических свойств, таких как выделение тепла при гидратации, коэффициент теплового расширения (CTE), предел прочности при растяжении, модуль упругости, ползучесть, размеры поперечного сечения и степень ограничения. Оценка трещин в раннем возрасте представляет собой сочетание структурного анализа и материаловедения; объемные изменения бетона и связанный с ними риск растрескивания можно спрогнозировать с помощью методов расчета для оценки структурного поведения бетона в раннем возрасте, когда вышеописанный материал и геометрические свойства являются важными входными параметрами.На основе таких расчетов EAC и в сочетании с хорошим знанием свойств материала соответствующих бетонов, можно принять правильный выбор типа бетона, минеральных добавок и методов выполнения на месте, чтобы свести к минимуму или даже избежать растрескивания.

В литературе можно найти различные подходы к расчету EAC. Примерами руководящих принципов и действующих правил, касающихся растрескивания и проектирования в предельном состоянии по пригодности к эксплуатации (SLS) в отношении изменений объема в раннем возрасте, являются Еврокод 2, CIRIA C766, Модельный код 2010, CEOS.fr, NS3473, Рекомендации JCI и BAW [1–7]. В то время как некоторые подходы к проектированию EAC являются просто оценкой того, будет ли бетон трескаться или нет, другие подходы также предоставляют методы расчета, которые предсказывают размер последующих ширины возникающих трещин. Общим для всех методов расчета EAC является то, что точность результата очень зависит от качества и правильности параметров материала, используемых в качестве входных. Поэтому точная характеристика развития соответствующих свойств материала имеет большое значение, когда речь идет о конструкции EAC.

Свойства материала бетона можно определить с помощью лабораторных экспериментов или, чаще, с помощью моделей, приведенных в руководствах и правилах. Последнее автоматически вызовет некоторую степень неопределенности в результатах расчета EAC, поскольку некоторые из требуемых входных параметров материала являются сложными и зависят от конструкции смеси, соотношения в / ц, времени, степени гидратации, температуры отверждения и т. Д. Недостатком большинства карт свойств бетонных материалов является то, что они основаны на изотермических условиях 20 ° C и не учитывают реалистичный температурный режим отверждения [8].Это противоречит тому факту, что в нескольких исследованиях утверждается, что реалистичный режим отверждения может повлиять на свойства материала, такие как AD, CTE, прочность на растяжение, модуль упругости и прочность на сжатие бетона таким образом, который нельзя объяснить принципом зрелости [9– 16].

Хотя это не очень распространено, развитие стресса в раннем возрасте можно измерить с помощью специально разработанного экспериментального оборудования. В 1969 году в Мюнхене, Германия, была разработана Cracking Frame [17]. Cracking Frame измеряет реакцию бетона на напряжение в раннем возрасте на изменение температуры в бетонном образце с высокой, но неизвестной степенью сдерживания.В 1984 году Springenschmid et al. разработала усовершенствованную машину для испытания температуры и напряжения (TSTM), которая контролирует температуру и деформацию, обеспечивая 100% -ное ограничение. Сегодня во всем мире можно найти несколько различных вариантов TSTM и других подобных устройств, измеряющих развитие напряжений в твердеющем бетоне [12, 18–25]. TSTM в NTNU был построен в 1995 году, а в 2012 году он был реконструирован с использованием новой измерительной установки и нового программного обеспечения, которое, среди прочего, предоставило уникальную возможность определять и моделировать заранее заданную степень ограничения во время тестирования [15, 26] .TSTM в NTNU контролируется температурой и сконструирован для измерения генерации одномерного напряжения в герметизированном бетонном образце на стадии затвердевания при выбранной степени ограничения. Применяя репрезентативную степень удержания и температурную историю, TSTM может напрямую моделировать развитие напряжения во времени для данного участка бетонной конструкции. Таким образом, в сочетании с мультифизическим анализом EAC и «обратными расчетами» TSTM предоставляет уникальную возможность преодолеть разрыв между лабораторными экспериментами и реальным поведением на строительной площадке.

Исследования в области EAC значительно расширились на международном уровне с начала 90-х годов с конференции RILEM в Мюнхене в качестве отправной точки [27]. В результате было проведено несколько крупных конференций, посвященных непосредственно данной теме, или специальных сессий на более крупных собраниях [28–34]. Кроме того, большое количество статей было опубликовано в обычных журналах. После конференции RILEM в Мюнхене в 1994 году конкретная группа в NTNU активно участвовала в области EAC как по материалам, так и по экспериментальным и вычислительным аспектам.Работа велась как в рамках ЕС, так и в рамках национальных проектов с участием промышленных, институциональных и университетских участников. Результатом стали многочисленные публикации, участие в международных конференциях и семинарах, а также несколько докторских диссертаций. диссертации [12, 15, 35–38].

Несмотря на описанные выше исследования в данной области, специальные расчеты EAC традиционно не включались в структурное проектирование в Норвегии. Вместо этого решающими были требования относительно максимального повышения температуры и температурных градиентов по поперечному сечению бетона [39].Однако за последнее десятилетие внимание к конструкции EAC усилилось из-за растущей осведомленности в отрасли, а также из-за более часто встречающегося варианта избежания требований к температуре путем выполнения специальных расчетов EAC. В связи с этим в последние годы в рамках исследовательских проектов COIN [40] и DACS [41] были разработаны и разработаны представленные в настоящее время характеристики свойств материалов и подход к проектированию EAC. Методология направлена ​​на то, чтобы быть прагматичной в том смысле, что она предполагает высокую активность в лаборатории, и основана на тесном сотрудничестве между исследователями и промышленностью Норвегии.Общая цель заключалась в том, чтобы сделать метод точным и современным, но при этом практичным и простым для применения подрядчиками и проектировщиками конструкций. В основе методологии лежит определение и описание свойств материала конкретного бетона посредством обширных лабораторных испытаний и последующей подгонки модели. Полученные параметры материала дополнительно оцениваются и калибруются путем сравнения (1) развития напряжения, измеренного в TSTM, с (2) развитием напряжения, рассчитанного с помощью подходов к мультифизическому расчету EAC с использованием полученных свойств материала.В текущем исследовании особое внимание было уделено влиянию реалистичного температурного режима отверждения на различные свойства материала и, следовательно, на риск EAC.

Основные цели текущей работы заключались в разработке и улучшении описанной выше методологии проектирования EAC и соответствующих характеристик конкретных свойств, включая методы лабораторных испытаний. Лабораторная работа включает определение решающих параметров для оценки трещин в раннем возрасте, исследование параметров содержания летучей золы, чтобы показать актуальность метода, а также несколько тестов в TSTM, которые составляют основу работы.Общая цель заключалась в том, чтобы сделать методологию проектирования EAC и полученные данные доступными для норвежской бетонной промышленности. Потребность в надежных и эффективных характеристиках свойств бетона и методологии проектирования EAC также коренится в экологическом аспекте. В ближайшие годы бетон изменится из-за его текущего вклада в выбросы CO 2 и использования природных ресурсов. Промышленность должна быть подготовлена ​​к определению характеристик и проектированию EAC следующего поколения бетонов с низким содержанием CO 2 цемента и переработанного заполнителя [42].

2. Экспериментальное оборудование

Экспериментальное оборудование, используемое в данном исследовании, описывается следующим образом.

Тепловыделение бетона при гидратации измеряли с помощью полуадиабатических калориметрических испытаний. 15-литровые образцы бетона были залиты в фанерные ящики, изолированные со всех сторон 100-миллиметровым пенополистиролом. Во время испытаний ящик хранился на воздухе при 38 ° C, в то время как температура воздуха и бетона измерялась непрерывно в течение 5 дней. Измеренное развитие температуры было преобразовано в изотермическое выделение тепла в зависимости от зрелости.Потери тепла в окружающую среду рассчитывались исходя из предположения, что тепловой поток из коробки пропорционален разнице температур между бетоном и окружающей средой. Этот метод широко используется в Норвегии и описан в NS 3657: 1993 [43].

Прочность на сжатие исследуемых бетонов определяли на кубах диаметром 100 мм, которые являются стандартным образцом для испытаний прочности на сжатие в Норвегии. Испытания проводились в соответствии с NS-EN 12390-3: 2009.

Предел прочности на разрыв и модуль упругости при растяжении определялись с помощью испытаний на одноосную прочность в электромеханической испытательной системе INSTRON 5985 [44], которая в течение нескольких лет была стандартным методом определения прочности на одноосное растяжение в SINTEF / NTNU в Норвегии [45 ].К каждому концу вертикально ориентированного образца размером 100 × 100 × 600 мм прикладывалась растягивающая нагрузка с помощью специально разработанных захватов, предназначенных для обеспечения равномерного распределения напряжений. Развитие растягивающего напряжения измерялось непосредственно от центра оси нагружения с помощью системы тензодатчиков до тех пор, пока в образце не развилось разрушение при растяжении. Во время испытания два датчика смещения, установленные на противоположных сторонах образца, измеряют деформацию в среднем сечении 100 мм. Скорость деформации во время испытаний составляла приблизительно 100 × 10 -6 в минуту.Кривая нагрузка-деформация, полученная во время испытания на разрыв, также использовалась для расчета модуля упругости при растяжении. Модуль упругости при растяжении был определен как отношение напряжение / деформация между 10% и 40% разрушающей нагрузки.

Развитие напряжений в фазе упрочнения было измерено на машине для испытания температурных напряжений (TSTM) в NTNU. Система TSTM состоит из установки для расширения и TSTM, подключенных к системе контроля температуры (Julabo FP45), которая обеспечивает точный контроль температуры бетона во время испытаний.

Установка расширения — это «фиктивная» установка, следующая за TSTM (рис. 1). Он измеряет свободную деформацию, т.е. TD и AD, горизонтально ориентированного образца бетона размером 100 × 100 × 500 мм. Опалубка станка расширения изготовлена ​​из медных пластин толщиной 5 мм, окруженных медными трубами 5 мм с циркуляционной водой, подключенной к термостату. Опалубка и медные трубы покрыты изоляцией. Подвижные концевые пластины из полистирола и стали, соответственно, размещаются на каждом коротком конце опалубки, что позволяет концевым пластинам и, следовательно, бетонному образцу свободно перемещаться во время эксперимента.Измерительные болты из инварной стали заливают непосредственно в каждый короткий конец бетонного образца. После литья на каждом коротком конце монтируется индуктивный датчик смещения (LVDT), обеспечивающий свободное соединение между измерительными болтами и LVDT. Изменение длины измерительных болтов, вызванное температурой, рассчитывается и компенсируется в каждом эксперименте. Измерения температуры начинаются сразу после заливки, а измерения изменения длины — примерно через 2 часа, в зависимости от бетона и его характеристик раннего застывания.Во время испытаний образец бетона тщательно герметизируется пластиком и алюминиевой фольгой.


TSTM измеряет развитие напряжения на этапе упрочнения при заданной степени ограничения, R . TSTM состоит из внешней стальной рамы, которая почти без трения поддерживает две подвижные траверсы и подвижную среднюю часть (рисунки 1 и 2). Вместе две траверсы и средняя часть образуют опалубку, в которую заливается горизонтально ориентированный образец бетона.Опалубка TSTM состоит так же, как и опалубка буровой установки, с медными пластинами 5 мм, окруженными 5-миллиметровыми медными трубками (с циркулирующей водой с регулируемой температурой), покрытыми изоляцией. Крейцкопфы и верхние крышки также контролируются по температуре, что обеспечивает равномерную температурную предысторию всего бетонного образца во время испытаний. Образец бетона TSTM имеет форму «собачьей кости». Центральные 700 мм миделя, измеряемая длина, имеют прямоугольное поперечное сечение с размерами 88 мм (ширина) × 100 мм (высота).За пределами измерительной длины ширина бетонного поперечного сечения линейно увеличивается с обеих сторон, пока не достигнет 100 мм на траверсах. Ширина поперечного сечения продолжает постепенно увеличиваться до 225 мм внутри крейцкопфа, обеспечивая сдерживание бетонного образца. Перед заливкой два измерительных болта устанавливаются в средней части TSTM на расстоянии 700 мм, определяя длину измерения. Измерительные болты проходят через форму с регулируемой температурой и закладываются в бетон во время заливки.Деформация образца бетона измеряется как изменение длины между двумя измерительными болтами двумя индуктивными датчиками смещения (LVDT), по одному на каждой стороне образца бетона (см. Рисунок 1). Датчик нагрузки установлен на правой траверсе, рис. 2, и измеряет удерживающую силу, передаваемую через поперечное сечение бетона во время испытания. Во время испытаний образец бетона тщательно герметизируется пластиком и алюминиевой фольгой.


Программное обеспечение подключается к LVDT и датчику веса, а также к высокоточному винту, перемещающему левую траверсу (Рисунок 2).Величина перемещения траверсы, вызванного программным обеспечением, определяется (1) изменением длины бетона, измеренным LVDT, (2) нагрузкой, измеренной датчиком нагрузки, и (3) параметрами, определяемыми пользователем в программном обеспечении. Таким образом, TSTM контролируется как деформацией, так и нагрузкой. Кроме того, новое программное обеспечение позволяет пользователю выбирать желаемую степень ограничения в диапазоне от 0 до 100%, где степень ограничения определяется как отношение между ограниченной и полной деформацией в тестах TSTM, умноженное на 100%.Для испытаний TSTM с реалистичным температурным режимом отверждения R обычно устанавливается на 50%, что соответствует типичным условиям удержания для стены на плите [47]. Степень ограничения 50% обеспечивает более длительный период измерения до того, как в образце разовьется разрушение при растяжении, и, таким образом, дает больше данных, чем если бы образец был полностью закреплен.

Система TSTM имеет несколько областей применения. После испытания на ограниченную нагрузку коэффициент теплового расширения (CTE) можно определить, применив к системе TSTM серию температурных шагов в ± 3 ° C около начальной температуры 20 ° C.Кроме того, результаты испытаний на ограниченную нагрузку в TSTM могут использоваться для определения возрастающего изменения модуля упругости с течением времени, а также времени начала развития напряжения t 0 [46]. TSTM также может использоваться для других экспериментальных целей, кроме ранее описанных измерений ограниченного напряжения. Испытания на ползучесть и релаксацию, а также определение удерживающих напряжений из-за усадки при высыхании могут быть выполнены в TSTM [38, 46, 48]. Подробное описание системы TSTM и ее возможностей дано в [15].

Следует отметить, что в настоящем исследовании образцы бетона были тщательно запечатаны, поэтому усадкой при высыхании было решено пренебречь. Для массивных бетонных конструкций в краткосрочной перспективе усадка при высыхании будет небольшой, и ее, как правило, можно не учитывать.

3. Программа проектирования и испытаний бетонной смеси

Настоящее исследование включает четыре бетона: один эталонный бетон без летучей золы (ссылка ANL) и три бетона с различным количеством летучей золы (ANL FA17, ANL FA33 и ANL FA45 ).Состав бетона, а также общее содержание золы-уноса приведены в Таблице 1. Эталонный бетон, ссылка на ANL, не содержит золы-уноса и изготовлен из портландцемента CEM I «Norcem Anlegg» [49]. Бетоны из летучей золы, с другой стороны, изготавливаются из портландцемента с зольной пылью CEM II / A-V «Norcem Anlegg FA», где 17% летучей золы перемалывается с клинкером. Все бетоны были изготовлены с соотношением воды и вяжущего 0,4 и объемом цементного теста 292 л / м 3 . Содержание летучей золы было увеличено за счет замены цемента летучей золой 1: 1 по весу, при сохранении постоянного отношения воды к вяжущему и объема цементной пасты.Содержание летучей золы указано в процентах от общего количества цемента + летучей золы. Подробный состав цемента можно найти в [15].

9027 FA3 229,8 ce (ТВС в составе цемента) (кг / м 3 ) 3 0–8 (кг / м 3 )

ANL исх. ANL FA17 ANL FA33 ANL FA45

Цемент (кг / м 3 ) 372,3 365,3 284,3
0.0 60,6 47,2 38,1
FA добавлен (добавлен дополнительный FA) (кг / м 3 ) 0,0 0,0 71,1 118,5
Пары кремнезема ( кг / м 3 ) 18,6 18,3 17,6 17,4
Свободная вода (кг / м 3 ) 163,8 160,7 156,2 153,3
1216.3 1216,3 1216,3 1216,3
Гравий 8–16 (кг / м 3 ) 614,1 614,1 614,1 614,1
Пластификатор (кг / м ) 2,05 2,01 1,56 1,56

Принятое содержание воздуха (%) 2,0 2,0 2,0 2,0
Теоретическая плотность (кг / м 3 ) 2400 2390 2370 2360

Общее содержание ЖК, FA / (cem + FA) 0% 25% 33% 45%
Содержание микрокремнезема, диоксид кремния / (cem + FA) 5% 5% 5% 5%

900 04 Описанная в настоящее время методология разработки EAC является результатом тесного сотрудничества между исследователями и промышленностью Норвегии.Следовательно, исследуемый бетон и содержание летучей золы были выбраны на основе общепринятой практики в норвежской бетонной промышленности. Исключение составило 45% летучей золы, которая была включена, чтобы «оспорить» национальные правила. Норвежский стандарт допускает до 35% летучей золы, в то время как NPRA (Норвежская администрация дорог общего пользования) допускает до 40% летучей золы. В смесь был добавлен микрокремнезем, поскольку он является абсолютным требованием для всего бетона, используемого для инфраструктурных объектов в Норвегии [39].

В таблице 2 представлена ​​экспериментальная программа, выполненная в данном исследовании. Программа включает выделение тепла при гидратации, развитие прочности на сжатие, прочности на прямое одноосное растяжение и модуля упругости при растяжении, а также испытания на свободную деформацию и ограниченное напряжение в TSTM.


Бетон Испытание Кол-во образцов Возраст испытания (дни)

ANL исх. Тепловыделение 1 0–5
Прочность на прямое растяжение 2 + 2 2, 28
Прочность куба на сжатие 3 · 8 1, 1.5, 2, 3 , 4, 5, 7, 28, 90
TSTM (летние условия) 3

ANL FA17 Тепловыделение 1 0–5
Прочность на прямое растяжение 2 + 2 2, 28
Прочность куба на сжатие 3 · 8 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 7, 28, 90
TSTM (лето + зима) 2 + 1

ANL FA33 Тепловыделение 1 0–5
Прочность на прямое растяжение 2 + 2 2, 28, 91
Прочность куба на сжатие 3 · 8 1, 1.5, 2, 3, 4, 5 , 7, 28, 90
TSTM (лето) 1

ANL FA45 Тепловыделение 1 0–5
Прочность на прямое растяжение 2 + 2 3, 28, 91
Прочность куба на сжатие 3 · 8 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 7, 28, 91
TSTM (лето + зима) 1 + 1

Настоящее исследование фокусируется на растрескивание в раннем возрасте, когда модуль упругости при растяжении является основным свойством материала. Кроме того, сравнимое приращение E-модуля упругости в TSTM в основном основано на приложении растягивающей нагрузки. По этой причине в данной статье описывается только модуль упругости при растяжении. Соответствующие E-модули сжатия для исследованных бетонов сообщаются и сравниваются с представленными в настоящее время E-модулями при растяжении в [15].

Испытания TSTM проводились в полуадиабатических условиях, то есть каждый бетон подвергался своей собственной полуадиабатической температурной истории, представляющей участок стены толщиной 800 мм, подвергнутый норвежским летним или зимним условиям. ANL FA17 и ANL FA45 также были протестированы с температурными режимами, соответствующими норвежским зимним условиям. Летние условия в Норвегии подразумевают температуру свежего бетона 20 ° C и температуру окружающей среды 20 ° C, в то время как зимние условия в Норвегии представлены температурой свежего бетона 10 ° C и температурой окружающей среды 5 ° C.Историю температуры определяли с помощью программы CrackTeSt COIN, используя полученное тепловыделение гидратации для каждого бетона и геометрию стены в качестве входных данных.

4. Методология проектирования EAC

Текущая методология проектирования EAC прагматична, поскольку предполагает высокую активность в лаборатории. Основное внимание было уделено тому, чтобы сделать метод точным и современным, но при этом практичным и простым в применении для подрядчиков и проектировщиков конструкций. В основе методологии лежит определение и описание конкретного бетона посредством лабораторных испытаний и последующей подгонки модели.Полученные параметры материала затем оцениваются и калибруются путем сравнения (1) развития напряжения, измеренного на машине для испытания температуры и напряжения, с (2) развитием напряжения, рассчитанным с помощью различных подходов к расчету EAC с использованием полученных свойств материала. Основные этапы методологии проектирования EAC показаны на рисунке 3 и описаны следующим образом: (a) Свойства материала, такие как тепло, прочность и изменение модуля упругости с течением времени, определяются с помощью специальных лабораторных испытаний исследуемого бетона (b ) Выбранные модели материалов подгоняются к результатам испытаний для обеспечения числовых описаний различных свойств (c) Создана база данных материалов, включающая свойства материалов и соответствующие параметры модели для данного бетона (d) Испытание на ограниченное напряжение выполняется в TSTM. , где образцы подвергаются температурному режиму отверждения, представляющему выбранный участок конструкции стенки толщиной 800 мм. (e) Развитие напряжений TSTM «рассчитывается обратно» с помощью различных подходов к расчету EAC на основе установленной базы данных материалов (f) База данных материалов оценивается и калибруется путем сравнения рассчитанного развития напряжения с развитием напряжения, измеренным в TSTM


Результатом описанных выше шагов является база данных материалов, которую можно использовать для оценки трещин в раннем возрасте и проектирования конструкций для данного бетона.Испытания в TSTM представляют собой ценную калибровку и проверку установленной базы данных материалов. Кроме того, тесты TSTM включают влияние реалистичного температурного режима отверждения на EAC и соответствующие параметры материала.

5. Модели материалов и расчеты напряжения в раннем возрасте

В данном исследовании применяется принцип зрелости, а прочность на сжатие, предел прочности на растяжение и модуль упругости моделировались уравнением (1), которое является модифицированной версией CEB- Модель FIP MC 1990 [50] (см. [51–53]): где — свойство как функция зрелости, — это свойство в 28 дней, с и n — параметры аппроксимации кривой, а t 0 — время начала развития стресса (время зрелости).

Следовательно, уравнения, описывающие прочность на сжатие, предел прочности на разрыв и модуль упругости, представлены в уравнениях (2) — (4) соответственно. Параметр s одинаков для всех свойств, в то время как параметр n меняется [51, 52]:

В описанных выше уравнениях время начала развития напряжения t 0 было найдено из испытания TSTM как время созревания, когда измеренное удерживаемое напряжение достигает 0,1 МПа для испытаний, проводимых при реалистичной (летней) температуре.Остальные параметры модели были найдены путем подгонки описанных выше моделей к соответствующим результатам испытаний с использованием метода наименьших квадратов.

Развитие одноосного напряжения в TSTM рассчитывалось на основе обратных расчетов, т. Е. Моделировалось с помощью трех различных расчетных подходов: TSTM-sim, CrackTeSt COIN и DIANA. TSTM-sim служит специально разработанным методом с низким порогом для обратного расчета развития напряжения, измеренного в TSTM, с целью калибровки и / или проверки используемых параметров материала и моделей.Альтернативные методы расчета CrackTeSt COIN и DIANA были включены для оценки и проверки подхода TSTM-sim. Одновременно TSTM-sim в сочетании с ограниченными стресс-тестами в TSTM представляет собой оценку DIANA и CrackTeSt COIN для практических целей.

TSTM-sim — это специально разработанная процедура одномерных расчетов, запрограммированная в Excel и Visual Basic. Программа моделирует развитие напряжения в TSTM с использованием следующих входных параметров: (1) параметры материала, описывающие данный бетон, (2) температура, измеренная в TSTM, (3) свободная деформация и температура, измеренная на установке параллельного расширения, и ( 4) степень ограничения, применяемая в тесте TSTM.TSTM-sim применяет принцип зрелости и рассчитывает изменение модуля упругости и прочности на разрыв с течением времени. Затем вычисляются динамическая ползучесть и развитие напряжений. Зависящая от времени реакция бетона на напряжение описывается на основе линейной вязкоупругости для стареющих материалов, что означает, что деформации ползучести при постоянном напряжении линейно связаны с уровнем напряжения. Эта линейность была смоделирована функцией податливости в сочетании с законом двойной степени [54]: где t (дней) — конкретный возраст, — это конкретный возраст, при котором было приложено фактическое напряжение, — это модуль упругости при, эквивалентный возраст (зрелость) в и φ 0 , d и p являются параметрами модели ползучести.

Принцип наложения прикладываемого старения бетона можно интерпретировать как «… деформации, возникающие в любой момент времени t приращением напряжения, приложенным в возрасте < t, не зависят от эффектов любого напряжения, приложенного ранее или позже »[9]. Комбинируя теорию линейной вязкоупругости с принципом суперпозиции, общая деформация для истории переменного напряжения может быть выражена в дискретной форме уравнением (6), которое является основой для обратных расчетов TSTM в TSTM-sim [15] : где общее приращение деформации, генерируемое за интервал времени, определяется фактической степенью сдерживания в TSTM, является функцией податливости, является приращением напряжения, вызванным во времени, и является свободной деформацией, измеренной в установке для растяжения.

Модель ползучести, используемая в TSTM-sim, не уникальна, и в литературе можно найти несколько альтернативных подходов (например, [55–57]). Используемая в настоящее время модель представляет собой упрощение реальных характеристик материала, и она была выбрана на основе предыдущего опыта в NTNU, где она была признана подходящей и достаточно точной при оценке результатов испытаний на ползучесть и выполнении расчетов EAC.

Специальная программа 2D CrackTeSt COIN [58] также использовалась для моделирования развития напряжения в TSTM во время тестирования.CrackTeSt COIN рассчитывает температуру, прочность, напряжение и риск растрескивания с течением времени в твердеющих бетонных конструкциях. Расчет напряжения в раннем возрасте в CrackTeSt COIN состоит из анализа теплового потока, за которым следует структурный анализ. Зависящая от времени реакция на напряжение описывается цепной моделью Максвелла, т. Е. Расчеты основаны на кривых релаксации. Поэтому параметры ползучести были преобразованы в данные релаксации программой RELAX [59] до моделирования TSTM в CrackTeSt COIN.В обратных расчетах TSTM развитие температуры бетона моделировалось как изменение внешней температуры во времени. Свободное расширение, измеренное в установке расширения, применялось в модели TSTM следующим образом: (1) тепловое расширение, вызванное усиленным развитием температуры и (2) автогенная деформация, применяемая как усадка бетона.

DIANA [60], хорошо известная многоцелевая программа 3D FEM, была третьим подходом, используемым для моделирования развития напряжения в TSTM. В DIANA моделирование TSTM выполнялось как анализ ступенчатого течения и напряжения.Это включает в себя анализ переходного теплового потока с последующим структурным анализом. Также для анализа DIANA изменение температуры в смоделированном образце бетона использовалось в качестве истории внешней температуры с течением времени. Измеренное свободное расширение в установке для расширения применялось к модели TSTM как заданное смещение, зависящее от времени; следовательно, тепловое расширение и деформации усадки в модели материала были установлены равными нулю, поскольку они уже были учтены при измерениях на установке расширения.В DIANA для описания ползучести / релаксации бетона доступны как закон двойной степени, так и цепи Максвелла. В отличие от ранее описанных расчетов в Excel, коэффициент ползучести в DIANA не зависит от срока погашения. Для расчетов на основе релаксационных и максвелловских цепочек данные параметры ползучести были преобразованы в релаксационные данные с помощью программы RELAX [59].

Используемые в настоящее время подходы для расчета стресса в раннем возрасте более подробно описаны в [15].

6. Результаты и обсуждение

Результаты испытаний и расчетные параметры модели для исследованных бетонов представлены в Таблице 3 и на Рисунке 4. Параметры энергии активации A и B в Таблице 3 были определены на основании испытаний прочности на сжатие на образцы отверждались при температуре ниже 5 ° C, 20 ° C и 35 ° C соответственно. Эти тесты и последующие выводы подробно описаны и представлены в [15].

906

E 3

A B t 0 s

f c 28 (МПа) f t 28 (МПа) E 28 TSTM (ГПа) CTE ϕ 0 d

ANL исх. 31500 300 8,8 0,200 0,484 0,348 80,3 3,9 32,5 32,8 9,0 0,75 0,20 0,75 0,20 AN 31500 200 9,5 0,275 0,589 0,299 71,2 3,6 30,6 31,5 9,1 0.67 0,32 0,28
ANL FA33 37000 0 12,0 0,356 0,486 0,252 53,6 3,1 27,8 30,5 0,22 0,33
ANL FA45 42000 0 13,0 0,424 0,665 0,189 45,3 3.0 24,9 29,5 9,4 0,30 0,24 0,35

Результаты полуадиабатических калориметрических испытаний подтвердили хорошо известный факт, что тепловыделение бетона постепенно уменьшается. с увеличением количества летучей золы (рис. 4 (а)). Однако следует отметить, что используемый в настоящее время цемент ANL FA имел довольно агрессивное выделение тепла при гидратации по сравнению с ранее использовавшимися партиями цемента ANL FA.Фактически, выделение теплоты гидратации у используемой в настоящее время ANL FA (16,6% летучей золы) было почти таким же высоким, как у ANL ref. (без летучей золы). Это нерегулярное выделение тепла с высокой гидратацией может быть вызвано неблагоприятным сочетанием довольно высокой дисперсности (Blaine: 389 м 2 / кг) и несколько более низкого содержания летучей золы (16,6%) по сравнению с предыдущей испытанной партией, которая имела крупность и зольность 370 м 2 / кг и 17,8% соответственно. На выделение теплоты гидратации для данной партии цемента также влияют другие параметры, такие как состав цемента и партия летучей золы.Эти результаты показывают, что выделение тепла в фазе затвердевания может значительно различаться между разными партиями цемента, и подчеркивает важность регулярных испытаний тепловыделения в период строительства.

28-дневная прочность на сжатие, которая является наиболее часто используемым параметром класса качества, систематически снижалась с увеличением содержания летучей золы. Однако, из-за значительного улучшения свойств бетонов из летучей золы за 28 дней, разница в прочности на сжатие между исследованными бетонами со временем уменьшалась.Через 91 день прочность на сжатие ANL исх. и ANL FA были в том же диапазоне (рис. 4 (c)). Выведенные параметры s , которые описывают развитие прочности бетона на сжатие, приведены в таблице 3. Значения s были в том же порядке величины, что и в других исследованиях (например, [51, 61]).

28-дневная прочность на разрыв также снижалась с увеличением количества летучей золы (рис. 4 (d)). Однако разница в прочности на разрыв между бетоном со временем уменьшалась из-за значительного запоздалого развития свойств, наблюдаемых у бетонов из летучей золы.Модели фактически показывают, что прочность на разрыв ANL FA45 превосходит ANL FA33 примерно через 28 дней. Параметры модели были найдены в результате механических испытаний до 28 дней в соответствии с общепринятой практикой. Следовательно, модель и ее параметры не точно описывают значительное изменение свойств бетона из летучей золы после 28 дней. В то время как модель предсказывает предел прочности на разрыв 3,3 МПа и 3,4 МПа через 91 день для ANL FA33 и ANLFA45, соответственно, фактическая измеренная прочность на разрыв была намного выше: 4.1 и 4,0 МПа соответственно. Это следует принимать во внимание при оценке прочности на разрыв и риска растрескивания после 28 дней, но для большинства конструкций основной риск EAC будет возникать до 28 дней. Дальнейшие исследования и дополнительные данные необходимы для создания надежных моделей, которые учитывают позднее проявление свойств бетона из летучей золы.

Было обнаружено, что модуль упругости при растяжении уменьшается с увеличением содержания летучей золы для всех возрастов испытаний (рис. 4 (е)). В ходе текущего исследования было замечено неудовлетворительное согласие между E-модулем, найденным в программе испытаний, E 28 , и E-модулем, вычисленным из приращений напряжения-деформации в TSTM, E TSTM .Предполагалось, что реалистичные температурные условия отверждения могут повлиять на механические свойства. Поэтому была проведена серия механических испытаний с целью изучения влияния температуры отверждения на прочность на сжатие, предел прочности при растяжении и модуль упругости [16]. Программа испытаний показала, что реалистичный температурный режим отверждения привел к увеличению начального изменения модуля упругости для бетонов из летучей золы, что не могло быть объяснено принципом зрелости.Поэтому было решено увеличить 28-дневный модуль упругости в соответствии с тестами TSTM в существующей в настоящее время базе данных материалов (см. Таблицу 3).

Коэффициент теплового расширения (КТР) является сложным параметром, который изменяется как в зависимости от состава бетонной смеси, так и в зависимости от времени (степени самовысыхания) [62]. В данной работе применялось обычно используемое упрощение постоянного КТР, которое определялось как среднее значение, полученное из температурных контуров в конце испытаний на ограниченную нагрузку в TSTM.Тенденция небольшого увеличения CTE с увеличением количества летучей золы была замечена в таблице 3.

Для каждого теста TSTM развитие AD определялось путем удаления TD из общей деформации, измеренной в установке расширения с использованием CTE. Развитие AD для исследуемых бетонов представлено на рисунке 4 (f), где графики обнулены в начальный момент развития напряжения, t 0 . Следует отметить, что кривые AD представлены как функция времени, а не срока погашения, т.е.е., они представляют развитие AD с течением времени в стене толщиной 800 мм, определенной в настоящее время для данного бетона, подверженного его собственной индивидуальной истории температур отверждения. Значительное изменение было замечено в выведенной AD, которая, как было обнаружено, сильно зависит от повышения температуры во время отверждения (см. [15, 63]). Примененное упрощение постоянного CTE внесет неточность в выведенный AD; однако текущие расчеты напряжения основаны на общей измеренной деформации и, следовательно, не зависят от выбора КТР.Если использовать вычисленную AD в сочетании с другой температурной историей, упрощение постоянного CTE будет иметь только ограниченное влияние на развитие напряжения, так как небольшая возможная погрешность AD возникает в фазе, где E-модуль все еще довольно низкий. [15, 63].

Параметры ползучести, изначально использовавшиеся в расчетах, были приняты на основе предыдущего опыта с аналогичными бетонами. Однако обратные расчеты TSTM выявили отклонение между расчетным и измеренным развитием напряжения, которое систематически увеличивалось с увеличением содержания летучей золы.Предполагалось, что это отклонение вызвано предполагаемыми параметрами ползучести, и поэтому было решено провести специальные испытания на ползучесть для ANL FA и ANL FA33 в TSTM. Эти испытания на ползучесть и соответствующие результаты описаны и представлены Klausen et al. [46]. Новые параметры модели обеспечили гораздо лучшее согласие между измеренным и рассчитанным на основе исторических данных развитием напряжения (таблица 3 и рисунок 5 (а)). Это упражнение иллюстрирует основную концепцию текущей методологии TSTM, используя TSTM в качестве «решения» для оценки и калибровки определенных параметров модели исследуемого бетона.

На рис. 5 (b) показаны измеренные и рассчитанные изменения напряжений для ANL ref. подвергнуты реалистичному температурному режиму отверждения, соответствующему норвежским летним условиям. Развитие напряжений было рассчитано с помощью TSTM-sim, CrackTeSt COIN и DIANA с использованием закона двойной степени (DIANA DPL), и все подходы были основаны на одних и тех же параметрах материала. Расчетные кривые напряжения показали очень хорошее согласие как друг с другом, так и с соответствующим измеренным напряжением. Все подходы к расчету обеспечивали точное описание фазы сжатия, в то время как расчет DIANA дал немного меньшее развитие растягивающего напряжения с течением времени, чем другие подходы.Причина этого кроется в расчетах ползучести, поскольку коэффициент ползучести в DIANA не зависит от зрелости. В целом, следует сказать, что подходы к расчету в сочетании с ранее определенными параметрами материала обеспечивают очень точное моделирование развития напряжений в TSTM. Соответствующее согласие между различными подходами к расчету было также замечено для других исследованных бетонов, и, следовательно, специально разработанная программа моделирования TSTM-sim в Excel была оценена и проверена CrackTeSt COIN и DIANA.Далее TSTM-sim использовалась для обратного расчета измеренного развития напряжений, чтобы оценить и проверить свойства материала для остальных бетонов.

Измеренные и рассчитанные изменения напряжений для исследуемых бетонов, подвергнутых реалистичным температурным режимам отверждения, представляющим норвежские летние условия, представлены на Рисунке 6. Следует отметить, что каждый бетон подвергался своей собственной полуадиабатической температурной истории, представляющей сечение 800 мм. толстая стенка (рис. 5 (б)).Чтобы различать бетоны и их индивидуальные температурные характеристики, использовались следующие обозначения: « Имя бетона ( T ini / T max )», где T ini — начальная температура свежего бетона и T max — максимальная температура бетона во время испытания. Все реалистичные температурные испытания в TSTM применялись со степенью сдерживания R = 50%.

На рис. 6 (a) показано измеренное и рассчитанное развитие напряжения для трех номинальных идентичных испытаний TSTM, выполненных с ANL ref.Измеренное развитие напряжения показало очень хорошую воспроизводимость между испытаниями со стандартным отклонением через 48 и 96 часов всего 0,03 и 0,06 МПа соответственно. Кроме того, было также очень хорошее соответствие между измеренным развитием напряжения и соответствующим обратным расчетом. Для ANL FA были выполнены два номинальных идентичных теста TSTM (рисунок 6 (b)). Испытания показали очень похожие изменения измеренного напряжения, а также хорошее соответствие между измеренным и рассчитанным напряжением.На рисунках 6 (c) и 6 (d) показаны измеренные и рассчитанные изменения напряжения для ANL FA33 и ANL FA45, соответственно. Оба теста показали довольно хорошее соответствие измеренного и рассчитанного напряжения; однако для ANL FA33 наблюдалась небольшая недооценка развития растягивающего напряжения с течением времени. Это небольшое отклонение может быть вызвано первоначальным увеличением модуля упругости под действием температуры. Хотя влияние температуры на 28-дневное значение модуля упругости было скорректировано путем замены E 28 на E TSTM , соответствующее повышение скорости развития модуля упругости под действием температуры по сравнению с первым несколько дней не учтено (см. [15, 16]).Таким образом, TSTM обеспечивает очень хорошую воспроизводимость номинальных идентичных тестов. Кроме того, испытания TSTM и соответствующие обратные расчеты подтвердили подходы к расчету и созданную базу данных материалов для всех исследованных бетонов.

Норвежский климат с его холодными зимами может быть сложным, когда дело касается бетонного строительства. Было замечено, что предел прочности на разрыв для бетонов с большим объемом золы-уноса может быть очень низким при низких / умеренных температурах, и предполагалось, что этот эффект может перекрыть положительный эффект снижения тепловыделения.Поэтому было решено провести испытания в TSTM, где бетон подвергался норвежским зимним условиям, которые в текущем исследовании были определены как температура свежего бетона 10 ° C и температура окружающей среды 5 ° C. На рисунке 7 показано измеренное и рассчитанное развитие напряжения для ANL FA17 и ANL FA45 в зимних условиях. Измеренные и рассчитанные назад изменения напряжений также дали хорошее согласие для этих температурных условий отверждения. Следовательно, текущая методология EAC доказывает свою надежность, так как установленная база данных материалов оказалась действительной также для температурных условий отверждения, представляющих другие климатические условия.

На рисунке 8 (а) показан скомпилированный набор кривых развития напряжений, измеренных в TSTM. При рассмотрении только бетона из летучей золы (все они основаны на одном и том же цементе Anlegg FA), сжимающие и растягивающие напряжения уменьшались с увеличением содержания летучей золы для данного примера стены и температурных условий (стена толщиной 800 мм, летние и зимние условия). Как видно на Рисунке 4 (а), максимальная температура во время отверждения, T max , снижается с увеличением содержания летучей золы.Следовательно, уменьшение T max снижает как расширение бетона, т.е. развитие начального напряжения сжатия, так и тепловое сжатие во время фазы охлаждения. Однако это вызванное летучей золой снижение развития растягивающего напряжения необходимо рассматривать в сочетании с соответствующим пониженным пределом прочности на растяжение. Таким образом, склонность бетона к растрескиванию оценивалась на основе индекса трещины, то есть возникающего растягивающего напряжения, деленного на соответствующую прочность на разрыв (см. Рисунок 8 (b)).Было обнаружено, что для исследуемых бетонов и структурного случая возрастающая замена цемента летучей золой снижает тенденцию к растрескиванию. Было обнаружено, что бетон с самым высоким содержанием золы, ANL FA45, обеспечивает самый низкий индекс трещин как в летних, так и в зимних условиях для данной стены толщиной 800 мм.

Ссылка ANL. тесты внесли значительный вклад в документацию воспроизводимости TSTM; однако их нельзя было напрямую сравнивать с бетоном из летучей золы, поскольку они были изготовлены из другого цемента.Первоначально ANL исх. Ожидалось, что бетон без летучей золы будет давать самую высокую тенденцию к растрескиванию. Однако из-за сочетания нескольких неблагоприятных обстоятельств риск взлома как ANL FA17, так и ANL FA33 фактически превзошел ANL ref. с течением времени (рис. 8 (б)). Причинами этого были (1) нерегулярное выделение тепла с высоким уровнем гидратации у используемой в настоящее время партии цемента ANL FA, (2) высокая AD, наблюдаемая для бетонов из летучей золы, подвергшихся воздействию высоких температур отверждения, (3) вызванное температурой увеличение E -модуль упругости в раннем возрасте, наблюдаемый для бетонов из летучей золы, и (4) низкая скорость развития прочности на разрыв в раннем возрасте для бетонов из летучей золы.

В данной статье показано, что замена цемента летучей золой может снизить склонность бетона к растрескиванию; тем не менее, на риск EAC также влияют несколько других параметров, таких как, например, партия цемента, тип заполнителя, соотношение массы и материала и добавка добавок, уменьшающих усадку (SRA) [64]. Таким образом, при проектировании бетонных конструкций следует включать точную характеристику свойств бетона и соответствующие методологии проектирования EAC.

7.Резюме и заключение

В ходе текущей работы была разработана и разработана методология проектирования по растрескиванию в раннем возрасте (EAC) и соответствующий метод определения свойств бетона, основанный на лабораторных испытаниях и установке для испытания температурных напряжений (TSTM): (i) TSTM обеспечил очень хорошую воспроизводимость и надежные результаты во время исследования. Например, параметры ползучести, полученные непосредственно из испытаний на ограниченную нагрузку в TSTM, дали очень хорошее согласие с соответствующими специализированными испытаниями на ползучесть.Благодаря своей надежности испытания в TSTM представляют собой ценную калибровку и проверку параметров материала и модели, установленных для данного бетона. Кроме того, тесты TSTM включают влияние реалистичного температурного режима отверждения на EAC и соответствующие параметры материала. (Ii) Было обнаружено хорошее согласие между развитием напряжения в раннем возрасте, рассчитанным с помощью TSTM-sim (Excel), CrackTeSt COIN и DIANA, соответственно. При корректировке влияния температуры на 28-дневное значение модуля упругости, расчеты также показали очень хорошее согласие с соответствующим развитием напряжения, измеренным в TSTM, как для летних, так и для зимних температурных условий отверждения.Это общее соглашение подтверждает достоверность и надежность подходов к расчету, а также параметров применяемой модели. (Iii) На основе текущего картирования свойств и калибровки в специальной программе CrackTeSt COIN была создана база данных материалов для исследуемых бетонов. CrackTeSt COIN и соответствующая база данных материалов теперь представляют собой средство, с помощью которого подрядчики и проектировщики конструкций могут оценить правильный выбор типа бетона, минеральных добавок и методов выполнения на месте, чтобы минимизировать или даже избежать растрескивания.(iv) Некоторые параметры материала, которые влияют на EAC, зависят от температуры отверждения бетона таким образом, что только до определенной степени можно описать принципом зрелости, например, предел прочности при растяжении, модуль упругости и автогенная деформация (AD). Следовательно, текущие результаты убедительно свидетельствуют о том, что такие параметры следует измерять при соответствующих реалистичных температурных условиях отверждения. (V) Для исследуемых бетонов и структурного случая было обнаружено, что возрастающая замена цемента летучей золой снижает тенденцию к растрескиванию.

Ожидается, что в ближайшие годы бетон изменится из-за его текущего вклада в выбросы CO 2 и использования природных ресурсов. Промышленность должна быть подготовлена ​​к определению характеристик и проектированию EAC следующего поколения бетонов с низким содержанием CO 2 цемента и переработанного заполнителя.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Раскрытие информации

Текущая публикация основана на Ph.Докторская диссертация Клаузена «Ранняя оценка трещин в бетонных конструкциях, экспериментальное определение решающих параметров» [15].

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Выражение признательности

Работа выполнялась в рамках проекта DaCS (Durable Advanced Concrete Solutions, 2015–2019) в рамках проекта инноваций на основе пользовательских исследований в COIN (Concrete Innovation Center, 2007–2014 гг. (Https: //www.sintef. no / en / projects / coin / coinp), Центр инноваций на основе исследований, созданный Исследовательским советом Норвегии).

Влияние отверждения на свойства высокопрочного бетона

Это исследование было проведено с целью изучения влияния горячих и сухих сред при различных условиях отверждения на свойства высокопрочного бетона. Образцы бетона были приготовлены при комнатной температуре 20 ° C и отверждены при различных условиях отверждения. Некоторые образцы прошли стандартную полимеризацию от 24 ч после отливки до дня испытаний. Некоторые образцы после отливки подвергались отверждению паром в сухой печи при 30 ° C и 50 ° C до дня испытаний.Другие образцы сушили в воде в течение 3, 7, 21 и 28 дней, а затем помещали в сухую печь при 30 ° C и 50 ° C и испытывали в возрасте 28 дней, за исключением образцов, которые были высушены в течение 28 дней. , которые были испытаны в возрасте 31 дня, чтобы изучить влияние периода отверждения на прочность бетона, подвергшегося воздействию сухой и горячей среды после влажного отверждения. Воздействие горячих и сухих сред на высокопрочный бетон с различным соотношением вода / вяжущее (0,30, 0,35 и 0,40), с использованием (30%) летучей золы для всех смесей и (0%, 5% и 10%) микрокремнезем со связующим (450, 480 и 520 кг), соответственно, были исследованы отдельно, и эффекты отверждения в различных условиях были оценены путем измерения прочности на сжатие, прочности на изгиб, микротвердости и диффузии хлоридов, а также путем оценки бетонов. микроструктура.Были представлены отношения между этими свойствами. Было отмечено хорошее соответствие между прочностью бетона на сжатие и свойствами бетона при различных температурах, периодах выдерживания и методах выдерживания.

1. Введение

Суровые условия жаркой погоды распространены во многих странах мира, например, на Ближнем Востоке температура окружающей среды может достигать 50 ° C, а относительная влажность может опускаться ниже 10% [1–3] . Жаркая погода приводит к множеству проблем при производстве, транспортировке, строительстве и обслуживании бетонных и бетонных конструкций, поскольку она влияет на характеристики свежего и затвердевшего бетона.

Жаркая погода снижает прочность и снижает долговечность бетона, что сокращает срок службы бетонных конструкций и приводит к их быстрому износу [4]. Повреждение бетона в жарких и засушливых регионах объясняется плохой погодой [5–7], плохими строительными материалами и плохой строительной практикой. За счет этих факторов окружающая среда существенно влияет на характеристики бетона. К сожалению, влияние этих факторов недостаточно изучено.

На свойства свежего и затвердевшего бетона влияют такие свойства жаркой погоды, как относительная влажность, температура окружающей среды, солнечная радиация и скорость ветра [8].Сочетание нескольких свойств жаркой погоды, таких как температура и влажность, может серьезно повлиять на свойства свежего и / или затвердевшего бетона. Высокая температура бетона во время укладки может вызвать ряд разрушительных процессов, и некоторые международные стандарты накладывают ограничение на температуру бетона, чтобы контролировать неблагоприятные последствия жаркой погоды. Например, Руководство ACI 305 по бетонированию в жаркую погоду [4] и Строительный кодекс Саудовской Аравии (SBC 304-C) [9] ограничивают температуру бетона 35 ° C и период отверждения не менее семи дней.Хотя достичь предела несложно, поддержание этого предела температуры для всех типов цементов является сомнительной задачей [9]. Большинство исследований, посвященных влиянию жаркой погоды на свойства бетона, относятся к влиянию температуры твердения на простой цементный бетон. Многие исследователи доказали, что эффективность отверждения зависит от типа отверждения, типа затвердевшего образца, окружающей среды и периода отверждения. Кроме того, влияние метода отверждения на прочность в значительной степени зависит от окружающей среды и условий отверждения [10–13].Жаркая погода снижает удобоукладываемость бетона и приводит к потере осадки. Поэтому мы создали смесь с низкой удобоукладываемостью, чтобы изучить влияние горячих и сухих сред при различных условиях твердения на механические свойства низкообрабатываемого высокопрочного бетона (HSC). В этом исследовании используется другой подход к изучению отверждения в жарких и сухих средах путем анализа влияния отверждения на механические свойства высокопрочного бетона. Целью этого исследования является улучшение бетонной промышленности за счет улучшения свойств бетона в агрессивных средах, особенно в случае сборного железобетона.Это исследование восполняет конкретный пробел в знаниях, поскольку необходимо гораздо больше исследований, чтобы иметь возможность улучшить свойства бетона в различных средах.

Для этой работы мы использовали ортогональный экспериментальный дизайн и анализ для выбора бетонных смесей, которые использовались для проведения испытаний для изучения влияния горячей и сухой среды на свойства HSC при различных условиях отверждения. Мы использовали девять смесей с тремя различными соотношениями вода / связующее (W / B) (0,30, 0,35 и 0.40) и различные связующие (450, 480 и 520 кг) с различным процентным содержанием летучей золы (30%, 50% и 70%) и микрокремнезема (0%, 5% и 10%) по отношению к массе цемента.

После проведения лабораторных испытаний и анализа результатов для девяти смесей мы выбрали оптимальную смесь для каждого соотношения W / B, чтобы изучить влияние горячей и сухой среды на свойства HSC. Мы обнаружили, что смесь с 30% летучей золы дает лучший результат при разном процентном содержании микрокремнезема.

2. Материалы и методы
2.1. Материалы

Обычный портландцемент (OPC), соответствующий P.O. 42,5 согласно JTG E30-2005-GB175-2007 [14], с удельной поверхностью 350 м 2 / кг. Бетонные смеси были приготовлены из 30% летучей золы (FA) и 0%, 5% и 10% микрокремнезема (SF). OPC был заменен дополнительными вяжущими материалами. В таблице 1 показан химический состав OPC и дополнительных цементирующих материалов.

известняк и природный речной песок используются в виде крупных и мелких заполнителей соответственно. Поглощение, удельный вес и коэффициент измельчения крупных заполнителей (> 5 мм) составляют 1,73%, 2,58 и 19,46% соответственно, в то время как поглощение и удельный вес мелкого заполнителя (<5 мм) равны 2.32% и 2,50. Как показано в Таблице 2, крупнозернистые заполнители классифицируются в соответствии с Техническими рекомендациями по строительству дорожных цементобетонных покрытий JTG / T F30-2014 [15]. Кроме того, отношение мелких частиц к крупным агрегатам составляло 0,4: 0,6 по массе, и смесь (0,30, 0,35 и 0,40) была приготовлена ​​с использованием воды, отличной от той, которая соответствует соотношению W / B. Питьевая вода использовалась для смешивания ингредиентов бетона и обработки бетонных образцов.


Оксидные соединения (масса,%) PC Дым кремнезема Летучая зола

SiO 2 .12 90,97 59,1
Al 2 O 3 5,62 0,47 38,9
Fe 2 O 3 3,22 3,22
CaO 65,95 0,42 0,87
MgO 1,82 0,93 0,71
SO 3 2,30 0.60 0,42
Потери при воспламенении (LOI) 5,7
Плотность (г / см 3 ) 2,80 2,50 2,75
2,75
свойства
C3A 7,2
C4AF 11,4
C3S 59.2
C2S 18,8
Потери при возгорании 0,5

3
3 .5

JTG / T F30-2014 Пределы
Отверстие сита (мм) Пройдено (%) Остаток (%)

100 0–5
19 70 25–40
16 40 50–70
9,5 20 70–90
4,75 5 90–100
2,36 0 95–100

2.2. Подготовка образца

Бетонные смеси были приготовлены в лаборатории.Различные дозировки водоредуктора использовались для получения различных оседаний смесей (200 мм для смеси № 1 и 400 ± 10 мм для других смесей), используя испытание на текучесть [16]. Эти дозировки были получены с помощью пробных смесей, проведенных перед приготовлением фактической смеси. В таблице 3 представлены пропорции смеси.

900 Микс 15 9

Соотношение W / B W Связующее (кг / м 3 ) Цемент (кг / м 3 ) FA (кг / м 3 ) SF (кг / м 3 ) Песок (кг / м 3 ) Заполнитель (кг / м 3 ) Редукторы воды (%) Плотность ( кг / м 3 )

Смешивание 1 0.30 135 450 315 30% 0% 706 1060 1,8 2351
135 0

0,35 182 520 338 30% 5% 660 990 1,5 2352
156 26


0.4 192 480 288 30% 10% 682 1023 1,5 2377
144 48

2.3. Отверждение и выдержка

Образцы бетона были отлиты при комнатной температуре 20 ° C. После заливки образцы бетона выдерживали в лаборатории в течение 24 ч до снятия литейных форм.Затем они были отверждены в четырех различных условиях отверждения. Первая группа образцов после литья была подвергнута стандартному отверждению до дня испытаний. Вторая группа образцов подвергалась отверждению паром при постоянной температуре 30 ° C или 50 ° C до дня испытаний. Третью группу образцов подвергали нагреву в сухой печи при постоянной температуре 30 ° C или 50 ° C до дня испытаний. Наконец, образцы из четвертой группы сушили в воде в течение 3, 7, 21 и 28 дней и сушили в сухой печи (замена печи) при 30 ° C или 50 ° C и испытывали через 28 дней, за исключением образцов, которые были отверждены в течение 28 дней в воде и помещены в сухую печь, которые были испытаны в возрасте 31 дня для исследования влияния возраста выдержки на прочность бетона, подвергшегося воздействию сухой и горячей среды после влажного отверждения.

2.4. Оценка

Влияние различных условий твердения и бетонов с дополнительными вяжущими материалами оценивалось путем измерения прочности на сжатие через 3, 7, 21 и 28 дней и прочности на изгиб через 7 и 28 дней, тогда как твердость межфазной переходной зоны ( ITZ) измеряли с помощью тестов на твердость по Виккерсу [17] через 7, 14 и 28 дней, а проницаемость тестировали с помощью теста на проникновение хлоридов [18] через 28 дней. Прочность на сжатие определяли на образцах кубической формы размером 100 мм, а прочность на изгиб — на образцах бетонных балок размером 40 × 10 × 10 мм, соответствующих Стандартному методу испытаний механических свойств обычного бетона (GB / T 50081-2002) [19].Были испытаны три образца из каждой смеси для каждого конкретного свойства и возраста, и были зарегистрированы средние значения трех значений.

3. Результаты
3.1. Прочность на сжатие

На рисунках 1–3 показана прочность на сжатие образцов бетона, приготовленных и отвержденных при различных условиях отверждения. Как правило, прочность на сжатие увеличивается с увеличением температуры отверждения со временем.

На рисунке 1 (а) представлено изменение прочности на сжатие при различных условиях отверждения: отверждение в сухой печи при относительной влажности ниже 10%, отверждение паром при 30 ° C и стандартное отверждение при 21 ± 1 ° C с относительной влажностью 85. ± 5%.Образцы бетона из смеси № 1, отвержденные стандартным отверждением, показали наивысшую прочность на сжатие при отверждении до 21 суток в воде. Обработка в сухой печи дала вторую по величине прочность на сжатие при обработке в течение 3 дней, а отверждение паром дало вторую по величине прочность на сжатие через 7 и 21 день, но отверждение паром дало наивысшую прочность на сжатие через 28 дней.

На рисунке 1 (b) представлены результаты испытания замены печи для образцов, отвержденных в воде в течение 3, 7, 21 и 28 дней, а затем помещенных в печь и испытанных через 28 дней.Исключение составляли образцы, выдержанные в течение 28 дней в воде, а затем помещенные в печь на 3 дня перед испытанием. Было замечено, что образцы, отвержденные в течение 3, 7 и 21 дней, и помещенные в сухую печь, показали более высокую прочность на сжатие через 28 дней, чем образцы, обработанные при различных условиях отверждения. Образцы, отверждаемые в течение 28 дней и помещенные в печь на 3 дня, показали более низкую прочность на сжатие, чем образцы, подвергшиеся паровой вулканизации в течение 28 дней, но они были выше, чем у образцов, обработанных при других условиях отверждения.

Рисунок 1 (c) описывает изменение прочности на сжатие при различных условиях отверждения образцов бетона из летучей золы (FA) при температуре отверждения 50 ° C. Из рисунка 1 (c) видно, что отверждение в печи и пар при 50 ° C дает высокую прочность на сжатие в раннем возрасте через три дня, но стандартное отверждение дает низкую прочность на сжатие. Это потому, что температура увеличивает силу в раннем возрасте. На рисунке 1 (г) показано влияние замены печи на прочность на сжатие. Было показано, что образцы, отвержденные в воде в течение 3, 7 и 21 дней, а затем помещенные в печь и испытанные в течение 28 дней, имели более высокую прочность на сжатие через 28 дней, но обработка в сухой печи дала более высокую прочность на сжатие через 28 дней по сравнению с отверждение паром и стандартные условия отверждения.

Прочность на сжатие в этих образцах зависела от типа отверждения. Образцы, отвержденные в течение трех дней в печи и с паром при 50 ° C, показали такую ​​же прочность на сжатие, которая была выше, чем у образцов, отвержденных в стандартных условиях. Прочность на сжатие образцов, отвержденных в паровой печи, сухой печи и замененной печи при 50 ° C, была выше, чем у образцов, отвержденных при 30 ° C.

На рис. 2 представлены результаты для смеси № 2 при всех условиях отверждения при температурах 30 ° C и 50 ° C и стандартных условиях отверждения.Рисунок 2 (а) показывает, что нагревание в сухой печи при 30 ° C дало более высокую прочность на сжатие через три дня по сравнению с другими условиями отверждения. Кроме того, стандартное отверждение в течение семи дней и обработка паром дали такую ​​же прочность на сжатие, но через 21 день обработка паром дала большую прочность на сжатие, а через 28 дней стандартное отверждение дало большую прочность на сжатие.

На рис. 2 (b) показаны условия замены печи. Было замечено, что прочность на сжатие при замене печи была выше, чем при других условиях отверждения через 28 дней.Однако при отверждении при 50 ° C, как показано на рисунках 2 (c) и 2 (d), наблюдалось влияние высокой температуры на бетон. Было обнаружено, что обработка в печи и пар давала более высокую прочность на сжатие во всех возрастах, кроме 28 дней. Прочность на сжатие, полученная при стандартном отверждении, была выше, чем при обработке в сухой печи, но меньше, чем при отверждении паром. Обработка паром дала более высокую прочность на сжатие в любом возрасте. Более того, замена печи показала более высокую прочность на сжатие, чем все другие условия отверждения через 28 дней, за исключением обработки при замене печи через 21 день в воде, помещенной в сухую печь и испытанной через 28 дней.

На рисунке 3 показаны результаты для смеси № 3. Из этих рисунков мы можем заметить, что прочность на сжатие всех образцов, отвержденных при различных условиях отверждения, увеличивается со временем. Образцы (как и другие смеси), отвержденные при 50 ° C, показали более высокую прочность на сжатие, чем при отверждении при 30 ° C. При сравнении замены печи при двух температурах было обнаружено, что все образцы, отвержденные при 50 ° C, показали более высокую прочность на сжатие, за исключением смеси, отвержденной в течение 21 дня и подвергшейся воздействию сухой печи, которая имела более низкую прочность на сжатие, чем образцы, отвержденные при 30 ° C. С.Более того, замена печи при двух температурах дала более высокую прочность на сжатие, чем все другие условия отверждения, через 28 дней.

Таблица 4 представляет изменение увеличения прочности на сжатие, выраженное как процент замены печи при 30 ° C и 50 ° C, по сравнению с другими условиями отверждения и сравнивает соответствующие результаты. В этой таблице показано значительное положительное влияние замены печи на прочность на сжатие, особенно при 50 ° C, когда образцы отверждаются в течение трех и семи дней при стандартном отверждении (вода), а затем подвергаются горячим и сухим условиям.Для всех смесей было замечено, что обработка стандартным отверждением в раннем возрасте до воздействия жарких и сухих условий более эффективна, чем отверждение со стандартным отверждением за 21 и 28 дней до воздействия жарких и сухих условий.

6 3

W / B Возраст отверждения Образцы, отвержденные при 30 ° C Образцы, отвержденные при 50 ° C Репутация 50 ° C и репутация 30 ° C (%)
Rep против стандартного (%) Rep против сухого ov (%) Rep против пара (%) Rep против стандартного (%) Rep против сухого ov (%) Rep против пара (%) )

0.3 3 дня 41 42,3 50 39,47 34,21 34,21 −2,63
7 дней 18 39,3 35,7 900,9 32,56 2,33
21 день 11,11 18,5 14,8 14,29 15,48 17,86 3,57
28 дней 1.3 8 −2,67 2,63 −5,26 −1,32 1,31

0,35 900,9 900,99 57,14 71,95 39 37,8 31,71
7 дней 43,8 50,7 43,8 49,75 31,37 26.47 10,54
21 день 25 48,7 18,4 22,97 20,27 −6,76 −2,7
900,5 9,7 17,44 20,93 2,33 16,28

0,4 3 дня 56,1 57,89 47.37 64,79 42,25 46,48 19,72
7 дней 43,66 52,11 32,39 45,21 34,25 24,66 2,74 43,24 17,57 31,51 31,51 9,59 −1,37
28 дней 15,28 34,72 9.72 20,78 35,1 11,69 6,49

Rep = замена печи; Стандарт = стандартное отверждение; dry ov = сухой духовой шкаф.

3.2. Прочность на изгиб

На рисунках 4–6 показана прочность на изгиб при различных условиях отверждения для всех смесей, обработанных в сухой печи и стандартного отверждения и испытанных через 7 и 28 дней, а также для смесей, обработанных заменителем печи, которые были отверждены в воде в течение 3 и 7 дней. и помещали в сухую печь и испытывали в возрасте 28 дней.Было замечено, что прочность на изгиб увеличивается со временем для всех условий отверждения. Сравнение проводилось на основе прочности на изгиб после отверждения при 30 ° C, 50 ° C и стандартного отверждения.

Из рисунка 4 видно, что образцы смеси № 1, отвержденные при 50 ° C путем замены печи (выдержка в воде на 3 и 7 дней, помещенная в сухую печь и испытанная в возрасте 28 дней), имели больше Прочность на изгиб по сравнению с образцами, отвержденными при 30 ° C, на 20% (3 дня отверждения) и 18% (7 дней отверждения), соответственно.Однако в условиях сухой печи образцы, отвержденные при 30 ° C, показали более высокую прочность на изгиб через 28 дней, чем образцы с заменой в печи при 30 ° C и обработкой в ​​сухой печи при 50 ° C.

Однако стандартное отверждение дало более высокую прочность на изгиб по сравнению с заменой в печи для образцов, которые отверждались 3 и 7 дней в воде, а затем подвергались воздействию сухих и горячих условий и испытывались через 28 дней. Прочность на изгиб при стандартном отверждении через 28 дней была больше, чем при замене печи при 50 ° C, на 32% (3 дня отверждения) и 30% (7 дней отверждения), соответственно, и при 30 ° C на 45.7% (3 дня отверждения) и 42,5% (7 дней отверждения) соответственно. Однако прочность на изгиб при стандартном отверждении выше, чем при сухой печи при 50 ° C и 30 ° C за 7 дней на 17% и 6% соответственно, а через 28 дней на 40% и 31,5% соответственно.

В случае смеси № 2, рис. 5, прочность на изгиб увеличивается с увеличением температуры отверждения. Через 28 дней замена печи при 50 ° C дала более высокую прочность на изгиб по сравнению с таковой при 30 ° C на 38,4% (3 дня отверждения) и 29% (7 дней отверждения), соответственно.Прочность на изгиб в условиях сухой печи при 50 ° C в течение 7 и 28 дней выше, чем при 30 ° C, на 31,7% и 37,1% соответственно.

Сравнивая стандартные условия отверждения с заменой печи и печи, мы обнаруживаем, что прочность на изгиб образцов при стандартном отверждении через 28 дней больше, чем у образцов с заменой в печи при 50 ° C, на 11,5% (3 дня отверждения). и 7% (7 дней отверждения) соответственно, тогда как это больше, чем у образцов с заменой печи при 30 ° C на 45.5% (3 дня отверждения) и 34,1% (7 дней отверждения) соответственно. Прочность на изгиб в условиях сухой печи при 50 ° C в течение семи дней больше, чем при стандартном отверждении в том же возрасте на 25,9%, тогда как прочность на изгиб при стандартном отверждении через 28 дней выше, чем при отверждении в сухой печи на 9,7%. . Прочность на изгиб образцов в условиях сухого отверждения в печи при 30 ° C меньше, чем у образцов со стандартным отверждением через 7 и 28 дней, на 7,8% и 43% соответственно.

Для смеси No.3 На рисунке 6 можно заметить, что прочность на изгиб образцов после 28-дневной замены печи при 50 ° C выше, чем у образцов при 30 ° C, на 24% (3 дня отверждения) и 18,8% (7 дней отверждения). ), соответственно. Прочность на изгиб при 50 ° C при сухой сушке в течение 7 дней больше, чем при 30 ° C в том же возрасте на 49%, тогда как прочность на изгиб при сухой сушке при 30 ° C и 28 дней больше, чем при 30 ° C в том же возрасте. 50 ° C на 9,1% из-за воздействия высоких температур в более позднем возрасте. При сравнении результатов стандартного отверждения с результатами замены печи и печи при 50 ° C и 30 ° C было замечено, что стандартное отверждение через 28 дней дает более высокую прочность на изгиб, чем замена печи при 50 ° C на 31% (3 дня отверждение) и 22.7% (7 дней отверждения), соответственно, и больше, чем при замене печи при 30 ° C, на 47,7% (3 дня отверждения) и 37,3% (7 дней отверждения) соответственно. Более того, сравнивая результаты стандартного отверждения с результатами отверждения в сухой печи, мы обнаруживаем, что прочность на изгиб при сушке в печи при 50 ° C больше на 25,8% через 7 дней, но через 28 дней прочность на изгиб при стандартном отверждении. больше, чем при сухой сушке на 31,4%. Отверждение в сухой печи при 30 ° C дало меньшую прочность на изгиб, чем стандартное отверждение через 7 и 28 дней на 31.6% и 24,5% соответственно. При сравнении результатов отверждения печи и замены печи через 28 дней было обнаружено, что прочность на изгиб при 50 ° C с заменой печи больше, чем с сухой печью на 0,4% (3 дня отверждения) и 11% (7 дней). отверждения), соответственно, тогда как прочность на изгиб при 30 ° C с сушкой в ​​печи через 28 дней больше, чем с заменой в печи, на 30,8% (3 дня отверждения) и 16,9% (7 дней отверждения), соответственно. Как и ожидалось, влияние заливки и отверждения бетона на прочность на изгиб в различных условиях было в некоторой степени аналогичным влиянию на прочность на сжатие.Таким образом, была возможна отличная корреляция между прочностью на сжатие и изгиб со временем в различных условиях, как будет обсуждаться позже.

3.3. Твердость по Виккерсу

На рисунке 7 показано влияние различных условий отверждения при 30 ° C и 50 ° C соответственно на твердость по Виккерсу для смеси № 1. На рисунке показано, что стандартное отверждение дало более высокую твердость по Виккерсу для всех возрастов по сравнению с пар и условия сухой печи при 30 ° C и отверждение под паром дали второе место по твердости по Виккерсу, тогда как состояние сухой печи дало самое низкое значение для всех возрастов.Однако значение твердости по Виккерсу со временем увеличивалось при любых условиях. При отверждении при 50 ° C отверждение в печи дало наивысшую твердость по Виккерсу через 7 дней и вторую по величине твердость через 14 дней. Стандартное отверждение дало наивысшее значение твердости по Виккерсу через 14 и 28 дней, тогда как отверждение под паром дало второе по величине твердость по Виккерсу через 28 дней (рисунки 4–12).




На рисунке 7 (b) показано влияние высокой температуры на отверждение в сухой печи через 7 дней, но твердость по Виккерсу через 14 и 28 дней меньше, чем за 7 дней, поскольку высокая температура приводит к увеличению прочность бетона в раннем возрасте.Твердость по Виккерсу при сухой сушке также выше, чем при паровой и стандартной вулканизации через 7 дней, тогда как твердость по Виккерсу при стандартной сушке выше через 14 и 28 дней. Было показано, что твердость по Виккерсу при 50 ° C больше, чем при 30 ° C.

Из рисунка 8 было обнаружено, что стандартное отверждение дает более высокую твердость по Виккерсу, чем отверждение паром, а твердость по Виккерсу при сушке в печи при 30 ° C и паровой отверждении является вторым по величине в течение 7 и 28 дней, но для сухой Время отверждения в духовке занимает второе место (14 дней).Однако при 50 ° C отверждение в сухой печи дало более высокую твердость по Виккерсу, чем отверждение паром для всех возрастов, а стандартное отверждение дало второе место по твердости по Виккерсу через 7 и 14 дней, тогда как стандартное отверждение дало наивысшую твердость по Виккерсу через 28 дней.

На рисунке 9 показано влияние сухих и влажных условий при 30 ° C и 50 ° C соответственно на твердость по Виккерсу. Рисунок 9 (а) показывает, что отверждение паром дало более высокую твердость по Виккерсу через 28 дней, но стандартное отверждение дало более высокую твердость по Виккерсу через 7 и 14 дней, а отверждение в сухих условиях дало самую низкую твердость по Виккерсу для всех возрастов.При всех условиях твердость по Виккерсу со временем увеличивалась. На рисунке 9 (b) показаны условия отверждения при 50 ° C. Он показывает, что отверждение паром дало более высокую твердость по Виккерсу во всех возрастах, а отверждение в сухой печи дало второе место по твердости по Виккерсу через семь дней. Между тем, через 14 дней твердость по Виккерсу при сухом отверждении в печи почти такая же, как и при стандартном отверждении, но через 28 дней твердость по Виккерсу при стандартном отверждении становится второй по величине после твердости образцов, отвержденных паром.

Однако смеси, отвержденные в различных условиях, показывают, что наблюдаемые образцы, отвержденные при 50 ° C, имеют более высокую твердость по Виккерсу во всех возрастах по сравнению с образцами, отвержденными при 30 ° C, за исключением смеси № 3 через 28 дней, для которой твердость по Виккерсу составляет 30 ° C в сухой духовке выше, чем при 50 ° C.

3.4. Тест на проницаемость для хлоридов

Анализ электрического потока и проницаемости для хлоридов (рисунки 10–12) показывает, что сопротивление проницаемости бетонных смесей с дымом кремнезема и летучей золой при 50 ° C лучше, чем у смеси с FA при паровой отверждении и стандартной условий отверждения, но сопротивление проницаемости смеси с FA в условиях сухой печи лучше, чем у других смесей при тех же условиях.Это связано с тем, что микрокремнезем более чувствителен в условиях сухого и горячего отверждения.

Независимо от влияния соотношения W / B, увеличение процентного содержания микрокремнезема с 0 до 10 приводит к лучшей проницаемости и более плотному бетону. Однако было замечено, что микрокремнезем более чувствителен к жарким и сухим условиям.

3.5. Общая микроструктура при различных условиях отверждения

Микроструктура межфазной переходной зоны (ITZ) между связующей пастой и заполнителем при различных условиях отверждения была изучена с помощью микроскопического анализа (рис. 13–15).

4. Обсуждение

Прочность на сжатие различных образцов цементобетона, отлитых и отвержденных при различных условиях твердения, была проверена через 3, 7, 21 и 28 дней. Образцы, отвержденные в условиях замены печи, когда все смеси выдерживались в воде в течение 3, 7, 21 и 28 дней и подвергались воздействию сухой печи при двух температурах (30 ° C и 50 ° C), были испытаны через 28 дней, за исключением для образцов, отвержденных в воде в течение 28 дней, которые были испытаны через 31 день. Результаты для всех вышеуказанных образцов показаны на рисунках 1–3.Прочность на изгиб показана на рисунках 4–6. Прочность на сжатие и изгиб увеличивалась с увеличением температуры отверждения в раннем возрасте, до 28 дней. Однако отверждение во влажной печи с заменой печи в раннем возрасте до 21 дня для обеспечения прочности на сжатие с последующим воздействием сухих и горячих условий было более эффективным, чем отверждение в течение 28 дней в воде, сухой печи или отверждение паром. Однако образцы, подвергнутые отверждению паром, имели более высокую прочность на сжатие, чем образцы, подвергшиеся влажному или сухому отверждению для всех смесей [20].Эти повышенные механические характеристики могут быть связаны с высокой температурой вяжущего материала, которая ускоряет гидратацию цемента и увеличивает реакцию пуццолановых материалов. Хотя высокая температура бетона влияет на скорость схватывания и имеет тенденцию к увеличению раннего набора прочности, в более позднем возрасте (28 дней) она имеет обратный эффект. Это связано с ускорением ранней гидратации и неравномерным распределением самогенерируемого C-S-H при образовании пористых микроструктур, что приводит к снижению прочности в более позднем возрасте.Увеличение скорости гидратации при повышенных температурах происходит для любого типа вяжущего материала [21]. Ке-Фенг и Николс [22] предположили, что смешивание микрокремнезема и FA в бетоне может улучшить неблагоприятное влияние температуры отверждения на прочность в более позднем возрасте. Что касается начального двухчасового отверждения, Прайс [23] указал на важность начальной температуры отверждения. Однако в раннем возрасте отверждение под действием влаги очень важно для прочности, прежде чем бетон подвергнется неблагоприятным условиям, например, сухим и горячим условиям.На рисунках 1–3 изображены образцы, отвержденные в течение трех и семи дней в воде, а затем подвергнутые сушке в печи при двух температурах (30 ° C и 50 ° C). Было замечено, что вышеуказанная обработка дала более высокую прочность, чем другие условия отверждения через 28 дней, что может быть связано с увеличением скорости гидратации при повышенных температурах для любого типа вяжущего материала [10]. Например, прочность на изгиб в сухой печи при двух температурах увеличивается со временем, и было замечено, что прочность на изгиб при 50 ° C больше, чем при 30 ° C для сухой печи и замены печи, но прочность на изгиб при стандартном отверждении при более поздний возраст (28 дней) больше, чем в других условиях при двух температурах для всех смесей.На рисунках 7–9 показано, что твердость по Виккерсу со временем увеличивалась для всех смесей при всех условиях отверждения, за исключением отверждения в сухой печи при 50 ° C, которое давало высокую твердость по Виккерсу в раннем возрасте и затем уменьшалось. Однако твердость по Виккерсу была выше, чем у образцов, отвержденных при 30 ° C в том же возрасте, из-за вклада пуццолановых материалов при высоких температурах, за исключением смеси № 3 через 28 дней, для которой твердость по Виккерсу при 30 ° C была больше. чем при 50 ° C.

Можно сделать вывод, что более низкая прочность бетона при более низких температурах связана с его внезапным воздействием высоких температур, что приводит к неравномерному распределению продуктов гидратации и / или микротрещинам [24].Однако из-за неравномерной диффузии продуктов гидратации и коэффициента теплового расширения компонентов бетона в межфазной переходной зоне (между бетоном и раствором) появляются пористые или даже микротрещины, что серьезно влияет на долговременную прочность и приводит к плохой структуре. из бетона. Повышение температуры отверждения влияет на раннюю прочность бетона из-за гидратации и действия пуццолановых материалов [25]. Эти материалы, за исключением микрокремнезема, будут иметь повышенные пределы температуры, что будет способствовать их использованию в строительной отрасли в жарких условиях [24].

По сравнению с влажным отверждением, отверждением паром и сушкой в ​​печи было обнаружено, что отверждение паром дает низкую проницаемость бетона для всех смесей, тогда как отверждение в сухой печи дает повышенную проницаемость. Влажное отверждение дало высокую проницаемость смеси № 1 только с FA. Для других смесей микрокремнезема и ЖК было отмечено, что отверждение паром дает низкую проницаемость, а влажное отверждение дает второе место по проницаемости, тогда как сухая печь дает самую высокую проницаемость. Тем не менее, все смеси при всех условиях удовлетворяли критериям проницаемости согласно ASTM C1202.Различные уровни проницаемости, получаемые при отверждении, в значительной степени зависят от содержания микрокремнезема в смеси. Однако проницаемость бетона, содержащего микрокремнезем, подвергшегося сухому отверждению, была значительно увеличена. Это происходит из-за усадки и растрескивания, вызванных сухим отверждением [20]. Горячие и сухие среды влияют на кварцевый дым в высокопрочном бетоне, что аналогично пагубному эффекту отверждения бетона нормальной прочности в жарких и сухих средах из-за повышенного испарения воды и эффекта разреженной гидратации при высыхании [26].Atiş et al. [27] упомянули, что увеличение отношения W / B и соотношений изменения микрокремнезема делает бетон более чувствительным к условиям сухого твердения.

На рисунках 13–15 показана характерная микроструктура образцов, отвержденных при различных условиях отверждения через 28 дней для всех смесей. Поскольку процесс гидратации происходит намного быстрее при высоких температурах (50 ° C), микроструктура является гомогенной, и вместе с C-S-H в микроструктуре осаждается большое количество CH. После 28 дней гидратации в результате непрерывного осаждения CH и CSH пористость всех систем уменьшилась, и, однако, наблюдались микротрещины внутри и вокруг ITZ, а отложения CH, сконцентрированные в ITZ, привели к снижению твердости по Виккерсу. значение через 28 дней и повышенная проницаемость для образцов, отвержденных в условиях сухой печи при 50 ° C [28].Результаты испытаний на микротвердость ИТЦ при различных условиях отверждения показаны на рисунках 7–9. Они показывают увеличение микротвердости со временем при 30 ° C и 50 ° C, аналогичное увеличению прочности на сжатие [29]; однако микротвердость снизилась через 28 дней, когда образцы были отверждены в сухой печи при 50 ° C из-за микротрещин внутри и вокруг ITZ, а отложения CH, сконцентрированные в ITZ, привели к снижению значения твердости по Виккерсу через 28 дней [30 ].

5. Выводы

Следующие выводы можно сделать из отношений, полученных из экспериментальных данных в этом исследовании: (1) Были представлены корреляции между прочностью на сжатие и изгиб бетона и различными условиями твердения.Была отмечена точная связь между экспериментальными данными и условиями отверждения. Были изучены взаимосвязи между твердостью по Виккерсу и проницаемостью бетона и различными условиями твердения. Было хорошее соответствие между экспериментальными данными и результатами условий отверждения. (2) Прочность на сжатие и изгиб в более позднем возрасте (28 дней) увеличивалась со временем для всех условий отверждения. Например, дальнейшее увеличение прочности на сжатие в более позднем возрасте (28 дней) наблюдалось из-за отверждения под воздействием влаги в раннем возрасте (3 и 7 дней) перед воздействием жарких и сухих условий.Было замечено, что прочность на сжатие и изгиб для отверждения паром и отверждения в сухой печи для двух температур увеличивалась со временем; но отверждение в условиях влажности в раннем возрасте (3 и 7 дней) до воздействия горячего и сухого состояния при двух температурах, особенно при 50 ° C для всех условий отверждения, дало более высокие значения, чем отверждение при 30 ° C. Однако замена печи была произведена при 30 ° C, тогда как отверждение во влажной среде в раннем возрасте до 21 дня для обеспечения прочности на сжатие с последующим воздействием сухих и горячих условий показало более высокую прочность, чем отверждение в течение 28 дней в воде для смесей с дымом кремнезема и / или летучая зола.(3) Твердость по Виккерсу со временем увеличивалась для всех смесей при всех условиях отверждения, за исключением отверждения в сухой печи при 50 ° C, которое давало более высокую твердость по Виккерсу в раннем возрасте, а затем уменьшалось из-за микротрещин внутри и вокруг ITZ и отложений концентрированного CH в ИТЦ. Однако твердость по Виккерсу этих образцов была выше, чем у образцов, отвержденных при 30 ° C в том же возрасте, из-за влияния пуццолановых материалов при высоких температурах. (4) Горячие условия снижали удобоукладываемость бетона, что приводило к осадке. потеря.Таким образом, в данной статье была изучена смесь с низкой восприимчивостью (смесь № 1), а также изучено влияние горячих и сухих сред с различными условиями отверждения на механические свойства низкоукладываемого высокопрочного бетона. Удовлетворительные результаты были получены в отношении механических свойств. (5) Использование микрокремнезема и FA в жарких и сухих условиях приводит к большей эффективности, особенно при отверждении во влажной среде в раннем возрасте до семи дней перед воздействием жарких и сухих условий.(6) Проницаемость бетона, содержащего микрокремнезем и / или летучую золу, подвергшегося горячему и сухому отверждению, была значительно увеличена. Это происходит из-за растрескивания, вызванного горячим и сухим отверждением. (7) Это исследование больше подходит для сборного железобетона, поскольку сборный бетон не подвержен влиянию солнечного излучения и скорости ветра во время отверждения.

Доступность данных

Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

AMOW и AAMA провели эксперименты и написали первоначальный черновик рукописи. AMOW, AAMA и JY проанализировали данные и написали окончательную рукопись. Все авторы внесли свой вклад в анализ данных и прочитали заключительный документ.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Фонд естественных наук провинции Хэй Лунцзян (грант № E2017003) за поддержку исследования

Поддержание идеальной температуры во время отверждения бетона

Опубликовано автор: Келли

Отверждение бетона звучит как простой процесс, просто смешайте цемент с водой и подождите, пока он высохнет, верно? Неправильный! Чтобы добиться максимальной прочности бетона, вам придется контролировать влажность и температуру, поэтому планируйте это заранее.

При наблюдении за процессом твердения бетона, помимо времени, играют роль два основных фактора: погодные условия окружающей среды и температура бетонной смеси.

Проверить прогноз

Перво-наперво: если достаточно жарко, где вы не хотите оставлять комфорт своего кондиционера, или достаточно холодно, чтобы надеть шляпу и перчатки, не следует укладывать бетон!

Рекомендуется выдерживать бетон при умеренной температуре от 50 ° F до 90 ° F.В идеальном мире температура свежего бетона должна быть выше 50 ° F, но выдерживаться и поддерживаться на уровне 50 ° F. Но если вы не можете достичь отметки 50 градусов, бетон, выдержанный при этих температурах, будет превосходить бетон с температурой +90 ° F по прочности и долговечности.

Укладывать бетон легко при дневном свете, но когда бетон заливается днем, охлаждение поверхности ночью может вызвать растрескивание. Один из способов — поливать ночью. Это позволяет бетону остыть, а затем повысить его температуру в начале дня, давая бетону больше времени для укрепления без растрескивания под действием напряжения.

Испытание бетона

Для обеспечения того, чтобы температура бетона оставалась в пределах допустимых уровней, для непрерывного мониторинга рекомендуется использовать регистраторы данных с термопарами. Перед заливкой бетона можно надежно разместить одну или несколько термопар для измерения и записи температуры на протяжении всего процесса отверждения.

Испытания на зрелость обычно проводятся для оценки прочности бетона путем измерения температуры с течением времени.Имейте в виду, что температуры, достигнутые на ранней стадии отверждения бетона, напрямую влияют на конечную прочность и характеристики.

Длительное отверждение бетона увеличивает прочность и долговечность. Американский институт бетона предполагает, что бетон должен достичь идеальной прочности после 7 дней отверждения при 50 ° F или 3 дней при 50 ° F для бетонной смеси с высокой ранней прочностью.


Щелкните здесь, чтобы изучить решения для регистрации данных термопар, которые обеспечивают непрерывный мониторинг температуры на протяжении всего процесса отверждения.

Для получения дополнительной информации позвоните нам по телефону (603) 456-2011 или по электронной почте [адрес электронной почты защищен]

О Келли:

Келли Райт присоединилась к команде MadgeTech в мае 2016 года в качестве писателя маркетингового контента, принеся с собой годы образования и непосредственный опыт работы в СМИ и коммуникациях. Келли является ключевым участником исследования и разработки интересного и ценного контента.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.