Температура укладки бетона: Оптимальная температура бетонной смеси при укладке — АртСтрой — строительные материалы в Санкт-Петербурге

Содержание

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м? (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование – приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

применение внутренней температуры бетона;
дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители – до 40°С.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере – использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды – для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.

Использование противоморозных добавок

Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.

температура бетона — Строительство и ремонт

Температура бетонной смеси

Температура бетонной смеси – один из важных технологических показателей качества бетонной смеси. Наибольшее внимание температуре бетонной смеси необходимо уделять в холодное время года при пониженных положительных и отрицательных температурах воздуха, а также в теплое время года при повышенных положительных температурах.

В холодное время года при изготовлении бетонной смеси температура исходных компонентов и готовой бетонной смеси должна обеспечить качественное перемешивание. Необходимо учесть потерю температуры смеси при последующей транспортировке и формовании. Температура смеси после формовки должна быть такой, чтобы в условиях применяющегося режима твердения обеспечить прогрев бетона.

В теплое время года при повышенных положительных температурах необходимо не допустить быстрой потери подвижности бетонной смеси из-за перегрева.

Обратимся к нормативной документации.

В ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные технические условия» не указан рекомендуемый диапазон температур бетонной смеси при производстве. Температура бетонной смеси должна соответствовать значению, указанному в договоре на поставку (п. 5.1.8). Допустимое отклонение температуры бетонной смеси не должно превышать 3 °C (п.5.1.7). Более ранний вариант этого документа, ГОСТ 7473-85 (отменен) по приложению 4 (справочному) устанавливает продолжительность транспортирования бетонной смеси при температуре воздуха 20-30 °С, причем температура бетонной смеси принимается 18-20 °С. Эти же температуры принимаются и по редакции ГОСТ 7473-94 (приложение Е – рекомендуемое). В последней редакции ГОСТ 7473 этих данных не приводит. Очевидно, что температура бетонной смеси 18-20 °С принимается за базовую в теплое время года.

СН 386-74 «Типовые нормы расхода цемента для бетонов сборных бетонных и железобетонных изделий массового производства» (отменен) в п.2.13: «подвижность и жесткость бетонной смеси определяются по ГОСТ 10182-62 не позднее 30 мин с момента ее приготовления при температуре смеси в пределах 10-30 °C». При этом ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний» не устанавливает температуру бетонной смеси при испытаниях, единственно уточняя в п.3.6 «Температура бетонной смеси от момента отбора пробы до момента окончания испытания не должна изменяться более чем на 5 °C». Считается, что нормальные температурные условия твердения бетона от +15 до +25 °С (по п.2.14 СН 386-74). Отсюда и температура бетонной смеси после укладки должна быть близка к этим значениям.

По п.2.18 СНиП 5.01.23-83 «Типовые нормы расхода цемента при приготовлении бетонов сборных и монолитных бетонных и железобетонных изделий и конструкций» (отменен) температура бетонной смеси влияет на расход цемента. Нормальной считается температура до 25 °С, при более высоких температурах для расхода цемента вводится повышающий коэффициент: от 26 до 29 °С – 1,03; 30 и более – 1,06. Эти коэффициенты применяются и согласно п. 5.18 действующего СНиП 82-02-95 «Федеральные (типовые) элементные нормы расхода цемента при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций».

Температура бетонной смеси устанавливается нормативными документами:

В холодное время года

По п.3.4.3 ГОСТ 26633-2012 — не менее 5 °C в момент поставки. В редакции ГОСТ 26633-2015 (вступает в силу с 01.09.16 г.) этого требования уже нет.

В СНиП I-В.3-62 «Бетоны на неорганических вяжущих и заполнителях» (отменен) указано: «Минимальная температура затворенных водой товарных бетонных смесей на месте выгрузки должна быть не ниже 5 °С». В заменяющих указанный СНиП документах подобного требования нет, по всей видимости, оно перенесено в п.5.11.16 СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87»: «Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания или термообработки: при методе термоса — не менее 5 °C, с противоморозными добавками – не менее чем на 5 °C выше температуры замерзания раствора затворения; при тепловой обработке – не ниже 0 °C». Указанный раздел СП входит в «Перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»
(утв. постановлением Правительства РФ от 26 декабря 2014 г. N 1521) и является обязательным к применению.

Температура бетонной смеси не менее 5 °С должна быть обеспечена уже после укладки, поэтому при отгрузке на бетонном заводе необходимо учесть длительность транспортировки, выгрузки и укладки бетонной смеси. Определения термина «раствор затворения» в нормативной документации нет. По всей видимости, под ним понимается смесь воды затворения и вводимых химических добавок. Методика определения температуры замерзания раствора затворения не указана. Сама формулировка «раствор затворения» не совсем удачна, поскольку не учитывается часть воды, вводимая с заполнителями естественной влажности.

Температура бетонной смеси, доставленной на объект при температуре наружного воздуха от минус 5 °C до минус 10 °C и от минус 10 °C до минус 15 °C соответственно должна составлять не менее +10 °C и +15 °C – п.4.7.9 ТР 147-03 «Технические рекомендации по устройству дорожных конструкций из литых бетонных смесей».

Температура бетонной смеси при укладке должна быть не ниже 5 °C – по п.8.2 СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85». Указанный документ устанавливает это требование не только для зимнего времени года. Но данный пункт СП не входит в «Перечень…» и поэтому является рекомендательным.

Верхнюю границу температуры бетонной смеси устанавливает п.5.11.16 СП 70.13330.2012: «При отрицательных температурах окружающей среды на выходе из смесителя бетонная смесь на нормальнотвердеющем цементе по ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108 – не более 35 °C; на быстротвердеющем цементе по ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108 – не более 30 °C; на глиноземистом портландцементе – не более 25 °C».

При производстве бетонных работ при температуре воздуха выше 25 °C

По п.5.12.2 СП 70.13330.2012 температура бетонной смеси при бетонировании конструкций с модулем поверхности более 3 не должна превышать 30 °C, а для массивных конструкций с модулем поверхности менее 3 не должна превышать 25 °C.

Не уточняется – температура ли это бетонной смеси в момент поставки или уже уложенной в опалубку.

При производстве отдельных видов бетонных работ

При напорном бетонировании температура бетонной смеси должна быть от 5 до 20 °C — по п.3.2.4.2 МДС 12-65.2014 «Проект производства работ. Бетонирование железобетонных конструкций здания (сооружения) с применением бетононасосов».

В производстве бетонных и железобетонных изделий

При проектировании заводских технологических линий необходимо предусматривать начальную температуру бетонной смеси для конструкций, подвергаемых тепловой обработке, в пределах от 20 до 35 °C – Приложение И «Тепловая обработка сборных конструкций» СП 46.13330.2012 «Мосты и трубы», а также п.8 приложение 8 СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы».

Для остальных видов изделий и конструкций заводской готовности подобных требований нет.

Методика измерения температуры бетонной смеси приведена в ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний».

Для определения температуры бетонной смеси применяют стеклянный термометр по ГОСТ 13646 «Термометры стеклянные ртутные для точных измерений. Технические условия» или другой прибор для измерения температуры с ценой деления не более 1,0 °C.

Допустимо использовать не ртутные жидкостные термометры, а также электронные термометры с соответствующей точностью измерений.

2.1. Измерение температуры бетонной смеси должно быть начато не позднее чем через 2 мин после отбора пробы.

2.2. Прибор для измерения температуры погружают в бетонную смесь на глубину, определяемую техническим требованием к прибору для измерения температуры. Это требование особенно актуально для жидкостных термометров — необходимо обращать внимание на длину рабочей части термометра.

Согласно п 7.2 ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия» температуру бетонной смеси измеряют термометром, погружая его в смесь на глубину не менее 5 см.

2.3. Толщина слоя бетонной смеси вокруг прибора для измерения температуры должна быть не менее 75 мм. Диаметр емкости, заполненной бетоном отсюда – не менее 16 см.

2.4. Температуру измеряют через 3 мин после погружения прибора для измерения температуры в бетонную смесь до ее стабилизации.

2.5. Температуру одной пробы бетонной смеси измеряют два раза с интервалом 5 мин. Разность между результатами двух определений температуры не должна превышать 2 °C.

Теплообмен пробы с окружающей средой до окончания измерений должен быть минимизирован. Температура бетонной смеси от момента отбора пробы до момента окончания испытания не должна изменяться более чем на 5 °C (п.3.6 ГОСТ 10181-2014).

Измерение температуры бетонной смеси в производстве производится при первой загрузке в смене (прил. Г ГОСТ 7473-2010). Согласно п.14.6.4 СП 78.13330.2012 температура цементобетонной смеси контролируется не реже одного раза в смену, а также при изменении качества материалов (в данном случае их температуры).

Температура бетонной смеси при укладке замеряется и записывается в журнал бетонных работ при укладке в зимних условиях, а также при бетонировании массивных конструкций согласно требованиям СП 70.13330.2012. По п.3.2.3.15 МДС 12-65.2014 «Проект производства работ. Бетонирование железобетонных конструкций здания (сооружения) с применением бетононасосов» температура бетонной смеси при укладке фиксируется в журнале работ независимо от сезона и вида конструкций.

Помимо требований нормативных документов необходимо учитывать и изменение свойств бетонной смеси от температуры (см. Шадрин В.В. Влияние температуры бетонной смеси на параметры пористости и морозостойкость бетонов с добавками. Автореферат диссертации. Ленинград, 1990. 25 с.)

Добавить комментарий

Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование — приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

График усадки при высыхании бетона.

применение внутренней температуры бетона;
дополнительная подача тепла.

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители — до 40°С.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере — использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды — для обогрева колонн и балок.

Использование противоморозных добавок

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного

бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

График усадки при высыхании бетона.

применение внутренней температуры бетона;
дополнительная подача тепла.

Обогрев

бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Использование противоморозных добавок

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Зимний период

График усадки при высыхании бетона.

применение внутренней температуры бетона;
дополнительная подача тепла.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

Использование противоморозных добавок

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Зимний период

График усадки при высыхании бетона.

применение внутренней температуры бетона;
дополнительная подача тепла.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

Использование противоморозных добавок

Укладка бетона при низкой температуре воздуха

Укладка бетона зимой

В отличие от нормальных летних температур (не выше 35°С), укладка бетона при низкой температуре воздуха имеет особенность — процесс твердения замедляется, а то и вообще прекращается.
При понижении температуры с +20°С до +5°С протекание затвердения бетона замедляется в 2 – 5 раз, а при достижении 0°С оно полностью прекращается.

При такой низкой температуре начинает замерзать находящаяся в бетоне свободная вода и прекращается образование цементного камня, что в результате приводит к приостановлению затвердевания бетона.
Вода, замерзшая в бетоне, начинает расширяться в своем объеме, тем самым разрушая его структуру.

Такое воздействие воды не проходит бесследно для бетона, оно изменяет в худшую сторону монолитность бетона. Чем раньше начинается образование кристаллов льда в свежеуложенном бетоне, тем больше будет разрушений цементного клея, не успевшего стать цементным камнем.

Если температура воздуха несколько повысилась, то кристаллы льда растаивают, превращаясь в воду, и процесс твердения бетона возобновляется, но структура его уже будет измененной (ухудшенной), что не позволит добиться необходимой прочности бетонной конструкции.

Возможна ли в холодную погоду укладка бетона? Как не допустить ухудшения монолитности и получить необходимую прочность бетона? Выход есть, и укладка бетона давно отработана практикой.

Необходимо создать для твердеющего бетона нормальные температурные условия, используя само внутреннее тепло бетона и дополнительно обогревая его. Рассмотрим несколько способов нагрева бетона.

Укладка бетона способом термоса

Самый простой, экономичный и доступный способ, суть которого заключается в том, что бетон укрывается материалами, которые плохо проводят тепло – солома, камыш, шлак, опилки, минеральная вата и др. Из этих материалов делают маты и ими укрывают бетон. Выделяемое бетоном тепло не улетучивается и создает необходимый температурный режим. Следует отметить, что укладка бетона путем его укрытия наиболее эффективна для массивных конструкций, где много внутреннего тепла бетона, а для тонкостенных конструкций оно не годится.

Укладка бетона способом искусственного обогрева

Этот способ применяется если предыдущим способом не удается создать необходимую температуру. Искусственный обогрев может быть выполнен электрическим током либо горячим паром.

Для обогрева бетона электрическим током используют специальный трансформатор, от которого проводниками выполняют соединение с вставленными в еще не застывший бетон электродами (в качестве электродов может быть использована металлическая арматура). Электроток, проходящий в теле бетона, вызывает его нагревание и твердение.

Укладка бетона имеет и другую разновидность — искусственный обогрев паром, который проходит через заранее подготовленные каналы в опалубке или между стенками двойной опалубки. Этот процесс наиболее эффективен, но и наиболее затратный, так как требует источника горячего пара температурой 60°С — 80°С.

Добавки в бетон

Укладка бетона при современных технологиях применяется с использованием специальных добавок, которые понижают температуру замерзания воды и ускоряют затвердение бетона, при этом подогрев бетона не нужен.

В качестве добавок используют хлористый кальций, хлористый аммоний, хлорированную воду и наконец, раствор поваренной соли и соляной кислоты. Учитывая, что соединения хлора могут усиливать коррозию металла, их не применяют при армировании бетона арматурой. Какие применяют добавки в бетон, мы расскажем в следующей нашей статье.

Применение разного вида цемента

Как отмечалось выше, бетон может сам нагреваться, и это происходит за счет химической реакции взаимодействия цемента и воды, с выделением значительного количества тепла. Это тепло как раз и надо сберечь. Оказывается, что количество этого тепла зависит от вида цемента. Так глиноземистый цемент (ГОСТ 969-91 предусматривает три марки цемента — ГЦ-40, ГЦ-50, ГЦ-60) выделяет наибольшее количество тепла, а портландцемент с добавлением шлака – наименьше.

Количество выделяемого тепла также зависит от поверхности бетонной конструкции, чем она массивнее и с меньшей площадью поверхности, тем больше она будет самонагреваться. Используя глиноземистый цемент в холодное время года, твердеющий бетон можно не обогревать, так как он очень быстро набирает прочность, в том числе и при низких температурах (до -10°С).

До какой температуры можно заливать бетон без добавок

После заливки жидкого раствора бетон набирает свою прочность на протяжении 28 дней. В зависимости от того, какая в этот период держится погода, конструкция, после полного затвердевания, будет обладать более высокими или низкими прочностными характеристиками. Чтобы возведение фундамента прошло успешно, необходимо знать до какой температуры можно заливать бетон без добавок. Дело в том, что использование пластификаторов повлечет за собой довольно внушительные расходы, поэтому мы рассмотрим, при каких условиях бетон набирает максимальную прочность, а также альтернативные способы заливки раствора при пониженных температурах.

Идеальные условия для заливки бетона

Эталонные условия для набора бетоном марочной (максимальной) прочности за 4 недели – это +20 ^оС. Этот параметр обозначается как R28. Если же цементно-песчаная масса твердела при других условиях, то перед показателем будут цифры, указывающие на уровень прочности бетонной массы. Например, 0,3 R28 означает, что за 28 дней смесь набрала 30% марочной прочности.

В таблице указаны сроки созревания бетона при разных температурных показателях (прочность раствора М 200 – М 300, произведенного на основе ПЦ М 400).

Если на улице будет сильный мороз, то компоненты, входящий в состав раствора не смогут полимеризироваться на должном уровне. Кроме этого, вода, которая попала в микротрещины монолита, начнет увеличиваться и уменьшаться в объеме, что приведет к трещинообразованию.

Слишком высокая температура (более 30 ^оС) тоже негативно сказывается на процессе набора прочности. В этом случае влага слишком стремительно испаряется из бетонной массы, что также негативно скажется на прочностных характеристиках конструкции.

Совет! Если на улице стоит жаркая погода, накройте залитый раствор полиэтиленовой пленкой и периодически смачивайте монолит водой из распылителя.

Если вы хотите избежать добавления пластифицирующих добавок в смесь или применения дорогостоящей техники, то лучше всего выполнять заливку бетона летом, при температуре выше 5-10 ^оС. В этом случае монолит наберет нужную прочность довольно быстро.

Если же у вас нет возможности выполнять строительные работы при оптимальных температурных условиях, то стоит продумать технологию утепления раствора без использования добавок.

Как повысить морозоустойчивость бетона без пластификаторов

Учитывая, при каких температурах можно заливать бетон без пластифицирующих добавок, в морозную погоду крайне сложно получить монолит нужной прочности. Однако, есть несколько альтернативных способов, которые помогут утеплить раствор:

«Термос». Этот не затратный метод позволяет защитить фундаментальное основание от потери тепла. Для этого необходимо как можно быстрее заполнить опалубку разогретым бетонным раствором и оперативно укрыть его тепло- и пароизоляционным материалом. Благодаря такой изоляции монолит не будет терять тепло, а вырабатываемых им 80 ккал тепловой энергии будет достаточно для полноценного набора прочности.
Тепляки. Некоторые строители строят над бетонной конструкцией своеобразный парник. Для этого вокруг опалубки необходимо установить трубчатые каркасы и закрепить на них полиэтилен. Внутрь получившегося шатра устанавливаются тепловые пушки. Однако такой способ отличается своей дороговизной. Еще одна разновидность тепляка – это конструкция из каркаса и брезента, которая надежнее защищает фундамент от низких температур. В этом случае также используются тепловые пушки.

Помимо этого, можно прогреть бетон с помощью электропрогрева. В этом случае можно воспользоваться одним из двух способов:

Пропустить через бетон электроды под напряжением. Этот способ отличается относительной простотой реализации, так как арматура прекрасно проводит электричество и может выполнять роль электродов. Однако, стоит учитывать, что для подобного прогрева придется использовать специализированное оборудование. Если вы увеличиваете скорость твердения монолита с помощью арматуры, то ток нужно подавать под напряжением 127 вольт, если армирующий каркас отсутствует, то ток увеличивается до 380 вольт.
Пропустить ток, через заложенный в середине бетонной массы провод. В этом случае нагревательный кабель закладывается вдоль армирующего каркаса до заливки бетона. После производится укладка раствора, а провод подключается к подстанции. Эффективность данного способа намного выше, но расходы на оборудование сильно ударят по карману. Кроме этого при использовании нагревательного кабеля необходимо постоянно следить за уровнем температуры, чтобы цементно-песчаная масса не пересохла.

Кроме этого можно воспользоваться более простыми методами утепления. Например, можно утеплить только видимую часть опалубки. Для этого подойдет все, что угодно, начиная с опилок, заканчивая пенопластом.

В заключении

Если вы не хотите тратить лишние деньги на утепление опалубки дорогостоящими пароизоляционными материалами или брать в аренду тепловые пушки, то проще всего спланировать работы таким образом, чтобы монтаж фундаментального основания пришелся на теплую погоду.

При какой температуре заливают бетон, оптимальная температура твердения бетона

Одним из важных критериев набора бетоном требуемой прочности (прочность на сжатие) является температура его твердения. Несоблюдения температурного режима на строительной площадке может вылиться в значительное увеличение сроков сдачи объекта или, что значительно хуже, в изъяны будущей конструкции.

Именно поэтому еще на этапе планирования монолитных работ необходимо четко уяснить, при какой температуре заливают бетон. За эталонные условия, при которых бетон набирает максимальную (марочную) прочность за 28 суток принято считать +20°C. Этот показатель обозначается R28 и принимается равным единице при данных условиях. В других ситуациях прочность принимает дробное значение. Так 0,3 R28 означает 30% проектной прочности.

Зависимость прочности бетона от температуры и времени выдерживания представлена в таблице:

Прочность бетона от температуры и времени

Время твердения бетона, сут	Относительная прочность бетона при температуре твердения
Время твердения бетона, сут		-3°C	0°C	5°C	10°C	20°C	30°C
1	0,03	0,05	0,12	0,21	0,34	0,37
2	0,06	0,12	0,19	0,32	0,5	0,52
3	0,08	0,18	0,23	0,38	0,6	0,6
7	0,15	0,28	0,31	0,51	0,78	0,75
14	0,2	0,3	0,37	0,6	0,9	0,85
28	0,25	0,36	0,43	0,7	1,0	0,93
56	0,3	0,4	0,49	0,79	1,08	1,0

Данные в таблице приведены для лабораторных условий и марок цементов, имеющих нормальную скорость твердения. В реальных же условиях и температура меняется в значительных диапазонах, и раствор может иметь разные характеристики. Поэтому рекомендуется немного увеличивать сроки выдерживания.

Заливка бетона при низких и высоких температурах

Основной совет, который можно дать людям, которые строят что-то своими руками, не прибегая к профессиональной помощи и технике, это заливать бетон летом при температурах выше 10°C (в крайнем случае – выше 5°C). Тогда бетон затвердеет в нужной степени за достаточно короткий срок.

Если же температура за время выдерживания может опуститься ниже 5°C, то следует подумать о технологиях прогрева бетона или сохранения выделяемого им тепла. Особенно это актуально в первые дни, когда происходит схватывание. Если в это время вода в растворе кристализуется, то лед попросту разорвет образовавшиеся связи цемента с наполнителем и конечное изделие получится крайне хрупким.

С другой стороны при температурах выше 30°C возникает проблема чрезмерного испарения влаги из тела бетона, что также негативно сказывается на его качестве. В этом случае залитый бетон необходимо накрывать защитной пленкой и периодически поливать его поверхность водой.

Для измерения температуры можно использовать бесконтактный термометр (пирометр), например, такой, как на видео:

Прочность бетона при распалубке и его нагрузка

Распалубку бетона можно проводить при достижении прочности в районе 50%, то есть на третий день при температуре воздуха 20°C. При достижении им 60-70% допускается производить частичную нагрузку конструкции.

Бетонирование в холодную погоду — Бетон на практике — Вопросы и ответы

Внимание!
Вы находитесь на странице эксклюзивного перевода американского руководства по бетонированию «Бетон на практике».
Опыт нашей компании и практика применения российских стандартов изложены на других страницах раздела «Вопросы и ответы»: «Противоморозные добавки» и «Уход за бетоном».

Резюме. Правила бетонирования в холодную погоду (в зимнее время)

Используйте воздухововлеченный бетон, когда предполагается контакт с влагой, замерзанием и оттаиванием.
Заливаемые поверхности должны быть без снега и льда и выше температуры замерзания перед заливкой.
Заливайте бетон рекомендуемой температуры и поддерживайте эту температуру в дальнейшем.
Заливайте бетон с минимальной допустимой подвижностью.
Защитите бетон от замерзания и высушивания при схватывании.
Исключите замерзание и оттаивание бетона до набора им минимальной прочности.
Ограничьте резкие изменения температур после прекращения мер по защите бетона.

ЧТО такое холодная погода?

О холодной погоде говорят, когда средняя температура опускается ниже 4 °C. Эти условия требуют специальных мер предосторожности при заливке, выравнивании, выдерживании бетона и защите его от эффектов холода. Поскольку в зимние месяцы погодные условия могут изменяться резко и быстро, требуются наработанные практики и надлежащее планирование.

ЗАЧЕМ рассматривать холодную погоду?

Успешное бетонирование в холодную погоду требует понимания различных факторов, влияющих на конечные свойства бетона.

В пластичном состоянии бетон замерзнет, если температура опустится ниже -4 °C. Если бетон замерзнет, его прочность может упасть более чем на 50%, замерзание разрушительно повлияет и на его долговечность. Бетон должен защищаться от замерзания до набора минимальной прочности в 3,5 МПа, которая для большинства бетонов достигается в течение 2 дней твердения при температуре 10 °C.

Низкая температура бетона имеет критический эффект на скорость гидратации цемента, что выливается в более медленные застывание и скорость набора прочности. Можно использовать правило, что падение температуры на 10 °C снизит скорость твердения примерно в 2 раза. Более медленные скорости твердения и набора прочности должны учитываться при планировании времени начала строительных работ, например, снятия опалубки.

Если бетон может контактировать с (дождевой — прим. перев.) водой и подвергается циклам замораживания и оттаивания (в том числе только на период строительства), должно использоваться воздухововлечение. Свежезалитый бетон насыщен водой и должен быть защищен от циклов размораживания и оттаивания до того, как наберет прочность на сжатие в 24 МПа (но остается не понятным, что делать бетону низких марок, который не наберет такой прочности никогда — прим. перев.).

Гидратация цемента — это химическая реакция, в процессе которой выделяется тепло. Свежезалитый бетон должен быть подобающим образом накрыт, чтобы это тепло осталось в бетоне и обеспечило надлежащие температуры выдерживания. Большие разницы в температуре на поверхности и внутри бетона должны избегаться, так как если они превысят 20 °C, могут быть температурные разломы. Теплоизоляция или защитные меры должны постепенно снижаться, чтобы избежать температурных разломов.

КАК бетонировать в холодную погоду?

Рекомендованные температуры бетонной смеси приведены в таблице ниже. Производитель может контролировать температуру подогревом воды и/или заполнителей и предъявлять требования стандарта ASTM C 94.

Минимальный размер секции, мм	Температура заливаемого бетона, °C
менее 300	13 °C
от 300 до 900	10 °C
от 900 до 1800	7 °C

Температура бетона в холодную погоду не должна превышать эти вышеперечисленные более чем на 10 °C. При большей температуре у бетона больше потребность в воде, большая скорость потери растекаемости, и большая склонность к разломам. Заливка в холодную погоду дает шанс получить лучшее качество, поскольку меньшие исходные температуры в итоге дают большую прочность.

Более медленное время схватывания и набор прочности в холодную температуру обычно откладывает время проведентия операций по выравниванию и снятию опалубки. Химические добавки и другие модификаторы для бетона могут ускорить время твердения и набора прочности. Добавки типа С, согласно ASTM C 494 (ускорители твердения) и типа Е (водозамещающие ускорители) повсеместно используются в зимнее время. Распространенным и эффективным ускорителем является хлорид кальция, но его доза не должна превышать 2% от массы цемента. Для преднапреженного железобетона, или когда важным является коррозия арматуры или другого металла в контакте с бетоном, должны использоваться некоррозионные добавки без содержания хлоридов (остается непонятным, когда по мнению составителей рекомендации и при каких случаях коррозия арматуры не является существенной — прим. перев.). Ускорители твердения не предохраняют бетон от замерзания, и их использование не отменяет требования к температуре бетона и меры по выдерживанию бетона и защите от замерзания.

Увеличение скорости твердения также может быть достигнуто за счёт увеличения дозировки цемента или использования быстротвердеющего цемента типа III (тип Б согласно ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные. Технические условия»). Процент содержания золы уноса или шлака в вяжущем компоненте смеси в холодную погоду может быть уменьшен, но это может быть невозможно, если состав смеси специально разработан для долговечности. Подходящим решением должен быть экономически обоснованный вариант, не меняющий основные свойства бетона.

Бетон должен заливаться с минимально необходимым расплывом конуса, поскольку это снижает объем выделения воды и время схватывания. Добавление от 5 до 10 литров на кубометр увеличивает время схватывания от получаса до 2 часов. Увеличенное время схватывания увеличит продолжительность выделения воды. Не начинайте операции по выравниванию до тех пор, пока вода продолжает выделяться, иначе это грозит получением слабой поверхности.

Следует предпринимать должные меры перед заливкой. Снег и лёд должны быть убраны, температуры поверхностей и арматуры должны быть выше точки замерзания. Это может потребовать теплоизоляции или подогрева подземных помещений и заливаемых поверхностей перед заливкой.

На площадке должны быть материалы и оборудование для защиты бетона, чтобы защитить бетон, как во время, так и после заливки, от раннего замерзания и чтобы удержать тепло от гидратации цемента. Распространенными средствами являются теплоизолированные листы и брезент, а также солома, накрытая пластиковыми листами. В зависимости от внешних условий, могут потребоваться покрывала и теплоизолированная опалубка. На углах и стыках теряется больше всего тепла, и им требуется особенное внимание. Дизельные обогреватели в закрытых помещениях должны быть выведены наружу для предотвращения карбонизации свежезалитых поверхностей, что вызывает пыление бетона, а также из соображений безопасности.

Бетонные поверхности не должны высыхать до затвердевания, потому что это вызывает разломы. Соответственно, бетон должен надлежащим образом выдерживаться. Не рекомендуется использовать водное выдерживание бетона при околонулевых температурах. Используйте мембранообразующие структуры или непроницаемую бумагу с пластиковыми листами для бетонных плит.

Опалубочные материалы, за исключение металлов, поддерживают и равномерно распределяют тепло, таким образом предоставляя надлежащую защиту в умеренно холодную температуру. При сверххолодных температурах должны использоваться изоляционные листы или теплоизолированная опалубка, особенно для тонких секций. Опалубка должна оставаться на месте от 1 до 7 дней после заливки, в зависимости от погодных условий, характеристик схватывания и предполагаемой нагрузки на структуру. Для оценки прочности бетона перед снятием опалубки или применением нагрузки должны использоваться неразрушающие методы или выдержанные на площадке цилиндры. Цилиндры не должны использоваться для приемки по качеству.

Особенное внимание надо уделять тестовым образцам, используемым при приемке бетона. Цилиндры должны храниться в теплоизолированном помещении, который потребует контроль температуры для удостоверения, что бетон выдерживается при температуре от 16 до 27 °C в период от первых 24 до 48 часов (после твердения — прим. перев.). Термометры минимальной и максимальной температуры должны быть помещены в камеру твердения для записи температуры.

Температура при заливке бетона для обустройства фундамента

Создание прочного надежного строения — это итог тщательно и грамотно проделанной работы, основой для производства которой непременно будет качественный и долговечный фундамент. Закладка данного элемента будущего здания имеет большое значение. В процессе строительства следует опираться на большое число особенностей. Данный процесс требует от строителей брать во внимание огромное число условий.

Прочность смеси для фундамента определяется не только качеством самого бетона, но и технологией его сооружения, а также погодными условиями, в которых ведется укладка. Именно то, при какой температуре заливают бетон, может повлиять на прочность и долговечность будущего строения. Поэтому очень важно знать, при какой минимальной температуре можно заливать бетон.

Работа с теплой смесью

Качество раствора в различных температурных условиях

Разравнивание заливки

Современные строительные смеси содержат в своем составе некоторые добавки, которые делают возможным производство строительных работ как зимой, так и летом. Но бетон все же обладает химическими свойствами, которые обуславливают некоторые ограничения для работ с данным материалом.

Процесс создания монолита делят на два основных этапа:

Схватывание бетона. Время для завершения данного этапа составляет не более суток;

Твердение бетона.

Время завершения данного этапа определяется следующими параметрами:

Марка раствора;
Наличие химических добавок в составе;
Температурный режим;
Уровень влажности.

Давайте выясним, при какой температуре можно заливать бетонную стяжку. Оптимальным считается температурный режим от 3 до 25 градусов. Именно такие условия позволяют фундаменту пройти оба этапа твердения в минимальные сроки с наилучшими качественными показателями.

Обратите внимание! Скорость процесса напрямую зависит от температуры. На улице теплее, тем быстрее происходит набор прочности массы.

Температура окружающей среды и иные погодные условия могут оказать серьезное воздействие на скорость твердения фундамента и также на его прочность. Такая зависимость напрямую связана с тем, что вода в растворе может изменить свое состояние из жидкого на твердое.

Зимнее строительство

Что бы понять, при какой температуре нельзя заливать бетон, важно помнить, что при температуре -30С вода в растворе начинает кристаллизоваться. При этом процессе необратимо может нарушиться структура изделия, и на поверхности образуются микротрещины, которые со временем будут только разрастаться.

Но несмотря на это следует отметить, что к остановке процесса гидратации может привести температура ниже нуля. А это значит, что процесс твердения замедляется и просто останавливается.

Обустройство ленточной основы

Обратите внимание! Если после замерзания бетона температура повысится и раствор оттает, разрушенные связи все равно не восстановится, а значит качество изделия будет ниже.

Но строительство — это процесс, который ограничивается сроками и приходится работать даже в мороз. Поэтому для застройщиков актуальным является вопрос о том, при какой низкой температуре можно заливать бетон.

Для того чтобы залить фундамент своими руками при минусовой температуре, можно воспользоваться следующими методами:

Подогреть раствор;

Обеспечить прогрев заливаемой конструкции;

Работать с продуктом высоких марок;

Ввести в строительную смесь специализированные противоморозные пластификаторы и иные добавки.

Обратите внимание! Используя данные методы, вы получите прочную и надежную конструкцию, для сверления или резки которой следует применять такие методы, как резка железобетона алмазными кругами и алмазное бурение отверстий в бетоне.

Можно ли заниматься фундаментом в мороз

Еще совсем недавно мороз мог стать причиной задержки строительства, то применение современных технологий сделало возможным производство строительных работ даже зимой.

Работая в мороз, необходимо следовать требованиям, которые оговаривает инструкция зимней заливки:

Рытье котлована или траншеи;

Установка опалубки;

Установка армированного каркаса;

Предусмотреть подогрев конструкции, в которую будет заливаться бетон;

Обратите внимание! Особенно важно осуществлять подогрев опалубки и залитой массы в период первых 48 часов, как раз в то время, когда происходит схватывание.

Подготовка в заливке

Подготовка гидроизоляции, которой укрывается залитый раствор;

После первых двух суток подогрев можно снизить.

После того как масса затвердеет опалубку следует удалить и оставить конструкцию набирать прочность.

На фото — заливка конструкции

Рекомендации при работе в минусовой температуре

Заливка бетона при низких температурах для сооружения подошвы строения – это максимально ответственный и важный процесс, который требует от застройщика знаний некоторых его особенностей:

Перед заливкой зимой следует быть уверенным в том, что есть возможность создать условия, способствующие тому, что фундамент будет обладать нормативным уровнем прочности без микротрещин и повреждений. Следует также понимать, что цена строительных работ в зимнее время будет немного больше;

Обратите внимание! Замес раствора влечет за собой некоторые химические реакции, сопровождающиеся выделением тепла, так что смесь при заливке может согреться самостоятельно.

Для того чтобы тепла выделялось больше следует использовать мелкофракционный раствор, т.к. он в разы быстрее начинает взаимодействовать с водой;
Чем толще будет слой бетона, тем больше выделится тепла, а соответственно тем медленнее монолит остынет;
При необходимости повысить температуру раствора следует повергать подогреву только воду иди добавки. Цемент нельзя греть ни в коем случае, потому что это приведет к потере связующих свойств данного компонента строительной массы.

В заключение

Укладка ленточного фундамента зимой

Теперь, когда стало понятно при какой температуре можно заливать бетон и из всего вышесказанного ясно, что укладка бетона может быть произведена в любое время года, главное следовать технологии и выдерживать сроки окончательного твердения раствора. Но несмотря на то, что существует возможность заливки фундамента зимой следует при возможности все же выполнять такие работы летом.

Видео в этой статье расскажет вам еще больше тонкостей работы с бетонной массой в холодное время года.

Мониторинг температуры бетона в экстремальных погодных условиях

Тепловыделение в бетоне — очень сложная и широко исследуемая тема. Чтобы упростить этот процесс, выделение тепла с течением времени можно разделить на пять отдельных фаз. Тепловой профиль может меняться в зависимости от типа цемента. Типичная гидратация цемента типа I графически представлена на рисунке ниже.

Таблица 1: Состав портландцемента Силикат трикальция

Фазы портландцемента	Аббревиатура (химическая формула)
Силикат дикальция	C	C ₃ S
Алюминат трикальция	C ₃ A
Тетракальций алюмоферрит	C ₄ AF
4 сульфат кальция CaSO4	CaSO4 · 2H ₂ O (гипс), CaSO ₄ · ½H ₂ O

* Сульфат кальция составляет только 10% массы цемента.Остальные четыре фазы представляют собой основные соединения портландцемента, и их индивидуальная массовая доля изменяется в зависимости от типа цемента.

Рисунок 1: Теплота гидратации для цемента типа 1

Фаза I: предварительная индукция

Вскоре после того, как вода вступает в контакт с цементом, происходит резкое повышение температуры, которое происходит очень быстро (в течение нескольких минут) . В течение этого периода основными реактивными фазами бетона являются алюминатные фазы (C3A и C4AF).Фазы алюмината и феррита реагируют с ионами кальция и сульфата с образованием эттрингита, который осаждается на поверхности частиц цемента. Во время этой фазы, в меньшей степени, силикатные фазы (в основном C3S) также будут реагировать в очень малых фракциях по сравнению с их общим объемом и образовывать очень тонкий слой гидрата силиката кальция (C-S-H).

Фаза II: период покоя

Эта фаза также известна как фаза индукции. В этот период скорость гидратации значительно замедляется.Считается, что это происходит из-за осаждения вышеупомянутых соединений на поверхности частиц цемента, что приводит к возникновению диффузионного барьера между этими частицами и водой. Тем не менее, существуют серьезные споры относительно физических и химических свойств, стоящих за возникновением этой стадии, и методов ее прогнозирования.

В этот период осуществляется транспортировка и укладка свежего бетона. На данный момент бетон еще не затвердел и еще можно обрабатывать (пластичный и жидкий).Было показано, что продолжительность периода покоя варьируется в зависимости от множества факторов (типа цемента, примесей, Вт / см и т. Д.). Конец периода покоя обычно характеризуется начальным наступлением.

Фазы III и IV: Повышение прочности

На этом этапе бетон начинает затвердевать и набирать прочность. Тепло, выделяемое во время этой фазы, может длиться несколько часов и вызвано в основном реакцией силикатов кальция (в основном C3S и в меньшей степени C2S). В результате реакции силиката кальция образуется гидрат силиката кальция «второй стадии» (C-S-H), который является основным продуктом реакции, придающим прочность цементному тесту.В зависимости от типа цемента также можно наблюдать третий, более низкий пик тепла от возобновленной активности C3A.

Фаза V: устойчивое состояние

В этот момент температура бетона стабилизируется с температурой окружающей среды. Процесс гидратации значительно замедлится, но не остановится полностью. Гидратация может продолжаться в течение месяцев, лет или даже десятилетий при условии наличия достаточного количества воды и свободных силикатов для гидратации. Однако прирост силы в этот период будет минимальным.

Контроль температуры укладки и отверждения бетона — ключ к успеху

Есть три основные цели для бетонирования в холодную погоду: 1) защитить только что уложенный бетон от повреждений из-за раннего замерзания; 2) Поддерживайте условия отверждения, чтобы обеспечить адекватный прирост прочности; и 3) Защитите бетон от теплового удара и связанного с ним растрескивания в конце периода защиты.

Если свежеуложенный бетон замерзнет, это может привести к немедленному и необратимому повреждению. Повреждение происходит из-за того, что вода (т.е., замес или вода для смешивания) при замерзании расширяется в объеме на 9%. Образование кристаллов и линз льда, в результате чего происходит расширение пасты и микротрещины, может снизить прочность на сжатие и увеличить пористость затвердевшего бетона (рис. 1). Снижение прочности до 50% может произойти, если замерзание произойдет в первые несколько часов после укладки или до того, как бетон достигнет прочности на сжатие примерно 500 фунтов на квадратный дюйм. Последующее отверждение не устранит повреждения и не восстановит свойства бетона.

Свежеуложенный бетон необходимо защищать от преждевременного замерзания до тех пор, пока количество воды для затворения или степень насыщения не будут в достаточной степени снижены за счет процесса гидратации, который описывает химическую реакцию между портландцементом или вяжущими материалами и водой. Во время гидратации степень насыщения бетонной смеси непрерывно снижается, так как вода для смешивания соединяется с вяжущими материалами, и смесь начинает затвердевать и затвердевать. Из-за процесса гидратации количество доступной воды для смешивания, которая образует кристаллы и линзы льда, уменьшается, поэтому риск необратимого повреждения в случае замерзания бетона снижается.

Когда нет внешних источников воды, критическая степень насыщения — так, чтобы один цикл замерзания не приводил к необратимому повреждению бетона — возникает, когда бетон достигает прочности не менее 500 фунтов на квадратный дюйм. При заданных температурах отверждения бетонные смеси с правильными пропорциями должны достичь этой прочности в течение примерно 24 часов. Для богатых цементом смесей или смесей с горячей водой и химическими ускорителями прочность 500 фунтов на квадратный дюйм может быть достигнута намного раньше. Поэтому очень важно, чтобы свежеуложенный бетон был защищен от замерзания в течение первых 24 часов или до тех пор, пока бетон не достигнет прочности не менее 500 фунтов на квадратный дюйм.

Когда бетон достигает прочности не менее 500 фунтов на квадратный дюйм, он может выдержать один цикл замораживания-оттаивания без повреждений, если бетон является воздухововлекающим и не подвергается воздействию внешнего источника воды. Для воздействия повторяющихся циклов замораживания и оттаивания новый бетон должен достигать минимальной прочности на месте не менее 3500 фунтов на квадратный дюйм, если подвергается повторяющимся циклам замораживания и оттаивания, и 4500 фунтов на квадратный дюйм, если также подвергается воздействию химикатов для борьбы с обледенением. Кроме того, недавно уложенный бетон, или, точнее, вода для смешивания в порах бетона, не замерзает до тех пор, пока температура не упадет ниже 32 ° F из-за щелочей внутри поровой воды и других факторов.Поэтому не паникуйте и предполагайте, что бетон замерз, если измеренная температура бетона составляет 32 ° F или на несколько градусов меньше. Чтобы избежать необратимого повреждения в раннем возрасте из-за холодной погоды, защитите бетон от замерзания как можно скорее после укладки, уплотнения и отделки.

Рисунок 1. Крупный план отпечатков ледяных кристаллов в замороженном бетоне. Для этого образца повреждение от замерзания или микротрещина распространялась на бетон примерно на 2 дюйма. Фото предоставлено Дэвидом Ротштейном, DRP, Twining Company Рисунок 2.Сравнение прочности на сжатие в раннем возрасте для бетонов, изготовленных из цементов типов I и III и отвержденных при 40 ° F и 73 ° F. Изображение предоставлено: Клигер, П. Влияние температур смешивания и отверждения на прочность бетона, RDB RX103, Portland Cement Association, 1958, www.cement.org

Защита для обеспечения адекватного увеличения прочности

Скорость затвердевания и набора прочности бетона зависит от температуры бетона. Как показано на рисунке 2, низкие температуры отверждения бетона снижают скорость гидратации и, следовательно, замедляют скорость набора прочности.Чтобы гарантировать, что вновь уложенный бетон приобретает необходимую прочность для безопасного снятия опалубки, опор и перекладин, а также для безопасной загрузки конструкций во время и после строительства, необходимо поддерживать адекватную температуру бетона в течение периода защиты или отверждения.

Температура укладки и отверждения бетона: На всех поверхностях, на которые наносится свежий бетон, не должно быть снега, льда и стоячей воды. Не кладите свежий бетон на замерзшие основания или основания. Избегайте разницы температур, превышающей 20 ° F между свежим бетоном и основным материалом для плит на земле; в противном случае может произойти непостоянное схватывание, быстрая потеря влаги, расслоение и растрескивание при пластической усадке.

Обычно в спецификациях для бетонирования в холодную погоду устанавливаются минимальные температуры укладки бетона, минимальные температуры отверждения бетона и периоды отверждения для защиты бетона как от раннего замерзания, так и для обеспечения соответствующего увеличения прочности. Наиболее распространенные минимальные температуры укладки и отверждения бетона, указанные в DOT, составляют 50 ° F и 55 ° F, но некоторые из них достигают 40 ° F. Некоторые DOT имеют понижающуюся или понижающую минимальную температуру схватывания бетона в зависимости от времени.

Большинство инспекторов будут измерять температуру свежего бетона в точке доставки или размещения.Однако некоторые могут измерить бетон после укладки или в формах. Для некоторых DOT указаны только минимальные температуры укладки бетона. Вместо указания минимальных температур отверждения в этих DOT указывается минимально необходимая изоляция (значение R) или температура обогреваемого корпуса на основе минимального размера сечения и температуры окружающего воздуха. Несмотря на то, что каждый DOT отличается, каждый DOT имеет спецификации начинать отверждение сразу после окончания, чтобы поддерживать температуру только что уложенного бетона, чтобы защитить его от замерзания в раннем возрасте и обеспечить адекватный прирост прочности.На следующей работе обязательно знайте минимальную температуру укладки и выдержки бетона; Кроме того, не забудьте учесть падение температуры бетона во время доставки.

Периоды защиты: DOT по-разному определяют период времени отверждения. Некоторые требуют минимальных периодов времени с минимальной температурой отверждения, в то время как другие основывают минимальный период отверждения на основе прочности на сжатие или изгиб, в первую очередь определяемой методом созревания. Зрелость бетона — это косвенный способ оценки прочности бетона на месте путем сочетания температуры и времени (рис. 3).

Некоторые DOT требуют минимального периода отверждения в 5, 7 или 14 дней с указанной минимальной температурой отверждения для различных типов структурных элементов, в то время как другие основывают продолжительность периода отверждения на набранной прочности бетона, определяемой методом зрелости. Например, DOT часто требуют, чтобы подрядчик поддерживал температуру дорожного покрытия на уровне 40 ° F или выше, пока бетон не достигнет прочности на сжатие на месте не менее 2000 фунтов на квадратный дюйм, или указать минимальный период отверждения с момента бетонирования. укладку до тех пор, пока бетон не достигнет заданного процента от требуемой прочности.Если разрешено, всегда используйте метод зрелости для оценки прочности на месте, потому что это, как правило, самый безопасный и экономичный способ.

Методы защиты: Изоляция или одеяла для зимнего отверждения являются наиболее экономичным средством поддержания адекватных температур отверждения бетона, потому что этот метод использует тепло гидратации или тепло, выделяемое в результате химической реакции между вяжущими материалами и водой (Рисунок 4 ). В зависимости от массы бетона, содержания вяжущих материалов, температуры бетона и условий окружающей среды изоляция обычно может поддерживать адекватную температуру отверждения.

Как можно скорее накройте бетон одеялом, не повреждая поверхность, чтобы улавливать как можно больше тепла гидратации. Улавливание раннего тепла поможет поддерживать температуру отверждения, но также способствует гидратации, что, в свою очередь, дает дополнительное тепло. Обязательно защитите края, углы и поверхности, поскольку эти области наиболее подвержены замерзанию и повреждению в раннем возрасте. Обязательно перекрывайте и закрепляйте одеяла, чтобы ветер и проезжающие грузовики не сдували их с бетона.

В экстремальных зимних условиях иногда тепла гидратации недостаточно для поддержания адекватной температуры отверждения, и требуется дополнительное тепло. Дополнительное тепло можно подавать с помощью бетонных одеял с электрическим подогревом, водяных обогревателей с одеялами зимнего отверждения и обогреваемых шкафов. Конечно, использование дополнительного тепла может значительно увеличить стоимость бетонирования в холодную погоду.

Рис. 3. Система зрелости в пробуренной стволе опоры моста, обеспечивающая оперативный, удаленный или беспроводной доступ к температуре и прочности бетона (данные о зрелости).Фото: Джон Гнэдинджер, Con-CureFigure 4. Установите зимние одеяла как можно скорее, чтобы уловить исходное тепло бетона и тепло гидратации.

Защита от теплового удара и трещин

В конце периода защиты постепенно снимайте изоляцию или другую защиту, чтобы температура поверхности постепенно снизилась в течение последующих 24 часов. В противном случае поверхность бетона может остыть слишком быстро, создавая большие температурные градиенты между поверхностью и внутренними частями бетона, и возникающие термические напряжения могут вызвать случайное растрескивание поверхности.По сути, поверхность бетона термоусадочная, но внутренняя часть остается теплой и не дает усадки, поэтому поверхность трескается. Рассмотрите возможность постепенного уменьшения количества источников тепла или оставьте изоляцию на месте до тех пор, пока температура бетона не остынет до средней температуры воздуха. Некоторые подрядчики снимают защиту днем, когда температура выше, и заменяют ее ночью, когда температура падает; однако это дорогостоящий подход с точки зрения рабочей силы.

Спецификации обычно ограничивают максимальное падение температуры поверхности до 50 ° F в течение 24 часов.Однако ваши характеристики могут отличаться (менее 50 ° F) или основываться на минимальных размерах бетонной секции, поэтому проверьте максимальное падение температуры поверхности, допустимое после снятия защиты.

Предварительное планирование — залог успешного бетонирования в холодную погоду. При разработке или реализации вашего следующего плана бетонирования в холодную погоду рассмотрите три основные цели: защитить бетон от раннего замерзания, защитить, чтобы обеспечить достаточный прирост прочности, и защитить от теплового удара и растрескивания.

Что нужно знать

16 февраля 2018 г.

Когда вяжущие материалы гидратируются, они выделяют тепло. Это не проблема при работе с тонкими бетонными элементами, такими как тротуары, так как тепло быстро рассеивается. Однако при заливке массивного бетона, например, в фундаментах из матов и опорах мостов, это увеличение тепла вызывает беспокойство.

Но сначала — что такое массовый бетон? Двадцать лет назад массовый бетон просто определялся как «любой бетонный элемент с минимальным размером 4 фута.Но с годами это определение эволюционировало, чтобы учесть другие факторы, помимо размеров, которые могут повлиять на теплогенерирующие свойства бетонных смесей в условиях укладки. Сегодня Американский институт бетона (ACI) определяет массовый бетон как «любой объем бетона с размерами, достаточно большими, чтобы требовать принятия мер, чтобы справиться с выделением тепла в результате гидратации цемента и сопутствующим изменением объема для минимизации растрескивания». Вот две важные вещи, которые следует учитывать при работе с массивным бетоном.

1) Максимальная температура бетона

Согласно ACI 301 максимальная температура бетона после укладки не должна превышать 158 ° F; однако государственные департаменты транспорта по-разному ожидают пиковых температур в массивном бетоне. Например, Колорадо указывает, что внутренняя температура не должна превышать 165 ° F; Флорида ограничивает пиковые температуры до 180 ° F; и Миннесота, Техас и Вирджиния ограничивают максимальную температуру 160 ° F.

2) Разница температур

При укладке массивного бетона существует риск возникновения значительного перепада температур: то есть внутренний бетон может стать очень горячим, в то время как бетонная поверхность останется намного холоднее.Когда это происходит, бетон у поверхности может быть удержан таким образом, что приведет к растрескиванию.

ACI определяет максимальную разницу температур между центром и поверхностью 35 ° F. Как и в случае с предельными значениями пиковой температуры, государственные департаменты транспорта различаются по ограничениям на перепады температур. Государственные ограничения обычно выше, учитывая тот факт, что современные бетоны обычно развивают прочность на разрыв достаточно быстро, чтобы противостоять термическому растрескиванию. Тем не менее, государственные агентства ограничивают температурные перепады в пределах от 35 ° F до 60 ° F в зависимости от зрелости бетона (т.е.д., возраст и развитие силы после размещения).

Для соблюдения ограничений по температурным перепадам цемент можно заменить дополнительными вяжущими материалами, такими как летучая зола, чтобы контролировать раннее повышение температуры по мере гидратации бетона. AET часто консультируется для разработки массовых бетонных смесей, планов контроля температуры и обеспечения надзора за строительством. Недавний пример нашей работы — конструкция перегородки и опорных блоков на проекте плотины Грандфэтер-Фоллс (см. Стр. 2).

После определения правильной смеси для массового бетона мы проводим термические испытания для определения свойств бетона, таких как температуропроводность и проводимость. Мы также наблюдаем за крупномасштабным образцом, чтобы оценить гидратацию монолитного бетона.

Затем мы применяем наше понимание смеси для моделирования теплового поведения заливки бетона. Используя вычислительные модели, которые учитывают размеры конкретного элемента и ожидаемые граничные условия во время размещения, мы оцениваем максимальную температуру бетона, а также разницу температур между ядром и поверхностью для каждого конкретного элемента массы.

В дополнение к испытаниям и тепловому моделированию, мы также работаем с клиентом, чтобы контролировать температуру в бетонном элементе. В рамках проекта плотины Грандфатер Фоллс мы установили термозонды в опалубках перед укладкой бетона. После размещения мы контролировали датчики в течение 10 дней, чтобы зафиксировать, что температура не превышает спецификации.

Избегайте перегрева бюджета

Понимание требований к массовому бетону — и принятие надлежащих мер по управлению температурой — может предотвратить дорогостоящий ремонт, замену и связанные с этим задержки в вашем следующем проекте.

Узнайте больше о наших услугах по бетону.

Добавьте комментарий

Укладка массивного бетона

: как использовать мониторинг температуры для соответствия требуемым техническим условиям

Поддержание соответствующих температур и температурных диапазонов в массивном бетоне является ключом к поддержанию его прочности и долговечности. Риск повреждения бетона, связанного с температурой, увеличивается, если температура бетона становится слишком высокой или разница температур между самой горячей внутренней точкой и поверхностью и / или краем становится слишком большой.Поэтому многие агентства включают спецификации, которые требуют, чтобы температура бетона в раннем возрасте не превышала некоторый максимальный предел внутренней температуры и чтобы разница температур в бетоне в раннем возрасте оставалась ниже некоторого максимального предела.

Что считается массовым бетоном?

Американский институт бетона (ACI) предлагает простое определение массового бетона. Согласно ACI 116R, массовый бетон — это «любой объем бетона с размерами, достаточно большими, чтобы требовать принятия мер, чтобы справиться с выделением тепла из-за гидратации цемента и сопутствующего изменения объема, чтобы минимизировать растрескивание».”

Насколько большой достаточно большой?

Спецификации различаются в зависимости от агентства; массовый бетон определяется большинством спецификаций на основе размеров элемента. Конструкционный бетон с минимальным размером более 3 футов (0,9 м) является обычно используемым ориентиром для определения массы бетона. Размер для классификации массивного бетона колеблется от 1,5 футов до 6,5 футов.

Имейте в виду, что в данной спецификации указаны только размеры. Содержание цементной смеси, используемой в массивном бетоне, также будет влиять на температуру бетона в этих местах.

Общие примеры конструкций, которые часто классифицируются как массовые бетонные конструкции, включают:

Опоры моста
Структурные колонны
Матовые плиты
Балки
Фундаменты
Толстые плиты

Почему важен мониторинг температуры бетона ?

Мониторинг температуры массового укладки гарантирует соблюдение технических требований и снижает риск серьезных трещин в бетоне, которые могут привести к дорогостоящему ремонту или реконструкции.

Тепловыделение происходит из-за гидратации цементного материала в бетонной смеси — большая часть тепла выделяется в первые дни после укладки. Это тепло является самым высоким в центре конструкции и рассеивается по сторонам конструкции, когда она пытается достичь равновесной температуры с окружающими условиями. При массовом размещении из-за того, что одновременно закладывается так много бетона и гидратируется, выделяется и выделяется много тепла, что создает две основные проблемы:

1.Превышение максимальной внутренней температуры.

2. Превышение максимальной разницы температур между более горячей и более холодной частью элемента.

Максимальная внутренняя температура бетона

Поскольку тепло отводится медленнее в более толстых помещениях, чем в более тонких, массовые блоки могут сильно нагреваться. Когда внутренние температуры бетона становятся высокими, возрастает вероятность замедленного образования эттрингита (DEF). DEF — это проблема, связанная с материалами, которая может привести к серьезному растрескиванию. Как правило, максимальная внутренняя температура указывается на уровне 158 ° F, а иногда и до 160 ° F, поскольку при превышении этой температуры увеличивается риск DEF.

Разница температур массового бетона

При массовом размещении разница температур между более горячей и более холодной частью элемента, обычно определяемая многими спецификациями как сердцевина и поверхность, является разницей температур. Большие перепады температур в конструкциях из массивного бетона могут вызвать сильное растрескивание.

Перепады температур вызывают в бетоне растягивающие напряжения. Если напряжения превышают прочность бетона, произойдет растрескивание. Эти трещины могут быть серьезными, поэтому, чтобы снизить риск повреждения, многие агентства заявляют, что разница температур между самой горячей частью бетона и ближайшей внешней поверхностью бетона не должна превышать 35 ° F (19 ° C). В некоторых ситуациях это требование может быть слишком строгим; в других случаях растрескивание все еще может происходить ниже рекомендуемой разницы температур.

Как осуществляется мониторинг температуры?

Каждый проект массового бетона требует, чтобы подрядчик контролировал температуру в течение нескольких дней после укладки, иногда даже до трех недель или дольше. Процедура мониторинга температуры, которой подрядчик намеревается следовать, обычно должна быть описана в плане терморегулирования. Проектные расчеты, используемые в плане, должны соответствовать спецификациям управляющего агентства и должны быть разработаны и утверждены до начала строительства.

План терморегулирования включает в себя расчеты максимальной внутренней температуры и максимального перепада температур, который, как ожидается, будет испытывать бетонный элемент. Эти расчеты основаны на размере и форме отливаемого элемента, предлагаемом дизайне смеси, условиях окружающей среды и процессах отверждения. Цель расчетов — показать агентству-собственнику, что внутренние температуры бетона будут в пределах установленных требований для максимально допустимой температуры и максимально допустимого перепада.

Подрядчики могут воспользоваться преимуществами передовых технологий для мониторинга внутренней температуры бетона и перепадов температур: датчики температуры, которые записывают и хранят данные о температуре внутри, а также специализированное оборудование и программное обеспечение для сбора и хранения записанных данных. Спецификации размещения датчика температуры варьируются от проекта к проекту. В плане терморегулирования будут указаны места, где будут размещены датчики температуры бетона. Однако, как правило, датчики контроля температуры следует размещать в самом горячем месте бетона и на несколько дюймов ниже ближайшей поверхности от самого горячего места.

Установленные датчики должны продолжать контролировать температуру бетона в течение времени, указанного в плане терморегулирования. После укладки показания температуры массового бетона можно снимать каждый час. После того, как бетон начинает остывать и / или разница температур остается в пределах указанного диапазона в течение нескольких дней подряд, показания температуры могут регистрироваться реже.

Современная сенсорная технология предлагает пользователям возможность определять желаемые временные интервалы для сбора данных сенсора.После получения данные можно загрузить в программное обеспечение или мобильное приложение и использовать для создания отчетов об истории температуры и данных о разнице температур для удобного использования.

Некоторые проекты по укладке массивного бетона требуют установки дублирующего набора датчиков в местах рядом с основным набором. Данные от этих резервных датчиков обычно собираются и записываются только в случае выхода из строя основных датчиков температуры. В случае выхода из строя какого-либо основного оборудования для контроля температуры подрядчик должен принять немедленные меры для его устранения.Если основная система не может быть отремонтирована, необходимо ввести резервную систему контроля температуры.

Неспособность должным образом контролировать температуру размещения массы во время фазы рассеивания тепла может привести к отказу от элемента массивного бетона. Забракованные бетонные элементы обычно должны быть удалены за счет подрядчика.

Другие преимущества контроля температуры

Помимо соответствия спецификациям массового размещения, существуют другие способы, с помощью которых мониторинг температуры в целом может быть полезным.Эти данные также могут быть использованы для:

Заключение

Минимизация риска температурных повреждений является фундаментальной частью каждого проекта массового размещения. Необходимо отслеживать две основные проблемы, связанные с температурой: максимальная внутренняя температура и перепад температур. Превышение указанных пределов подвергает бетон повышенному риску серьезных трещин. В планах термоконтроля описываются процедуры мониторинга температуры, которым подрядчик намерен следовать.

COMMAND Center — это система, разработанная специально для мониторинга внутренней температуры бетона и оценки прочности бетона по методу зрелости.Датчики COMMAND Center — самые доступные датчики с функцией саморегистрации, доступные для этой цели, которые значительно упрощают процесс. COMMAND Center предлагает бесплатное программное обеспечение для просмотра и анализа данных, а также варианты получения данных как по проводной, так и по беспроводной сети, которые подходят для любого проекта массового размещения. Начните беспроблемный мониторинг температуры сегодня на сайте: www.COMMANDCenterConcrete.com.

Как планировать и управлять отверждением массивного бетона

Понимание проблем, связанных с массовым бетоном, может помочь подрядчикам избежать таких проблем, как несоблюдение требований, задержки строительства, поврежденный бетон и дорогостоящий ремонт.Спецификации для массового бетона ограничивают температуру свежего бетона и бетона на месте и, как правило, требуют от подрядчика плана терморегулирования для каждой укладки массового бетона. Следовательно, подрядчики должны знать о максимальных температурах бетона и перепадах температур, повышении температуры, мониторинге и контроле температуры, предварительном и последующем охлаждении массивного бетона и тепловом моделировании.

Определение массового бетона

Американский институт бетона (ACI) не предоставляет конкретных ограничений по размеру для определения массового бетона.ACI определяет массовый бетон как «любой объем бетона с размерами, достаточно большими, чтобы требовать принятия мер, чтобы справиться с выделением тепла от гидратации цемента и сопутствующим изменением объема для минимизации растрескивания. ¹ Исторически сложилось так, что большие площадки, где минимальный размер поперечного сечения равен или превышает три фута, обычно обозначаются как массивный бетон. Однако меньшие размеры также могут быть обозначены как массовый бетон в зависимости от факторов, включая: тип и количество цемента, отношение объема бетона к поверхности, погодные условия, температуру укладки бетона, степень ограничения изменения объема и влияние термического растрескивания на функция, долговечность и внешний вид.

Внимательно изучите контрактную документацию, чтобы определить, какие конструктивные элементы спецификатор обозначил как массовый бетон. Специалист, а не подрядчик, отвечает за определение того, какой бетон в проекте является массовым. Для элементов, обозначенных в контрактных документах как массовый бетон, применяются дополнительные требования, указанные в ACI 301, Раздел 8 — Массовый бетон . ² Если с документами неясно, то до начала работы запросите разъяснения.

Максимальная температура и разница температур

Чтобы избежать повреждения бетона, спецификации ограничивают максимальную внутреннюю температуру бетона и максимально допустимую разницу температур между центром и поверхностью массивного бетонного элемента.

ACI 301 утверждает:

1) Максимальная температура в бетоне после укладки не должна превышать 158 градусов по Фаренгейту

2) Максимальная разница температур между центром и поверхностью размещения не должна превышать 35 градусов по Фаренгейту.

Ограничение внутренней температуры бетона до 158 градусов по Фаренгейту предотвращает замедленное образование эттрингита (DEF). Эттрингит — это нормальный продукт гидратации цемента, который образуется в течение первых нескольких часов после замеса бетона. Высокие температуры в раннем возрасте (выше 158 градусов по Фаренгейту) могут препятствовать нормальному образованию эттрингита. Если DEF возникает в затвердевшем бетоне с внешним источником влаги, может произойти внутреннее расширение с последующим визуальным смещением и растрескиванием.DEF может также увеличить риск дополнительного разрушения из-за воздействия замораживания / оттаивания и коррозии арматуры. Ограничение внутренней температуры на самом раннем этапе эксплуатации бетона предотвратит DEF.

Указанная максимальная разница температур в 35 градусов по Фаренгейту между центром и поверхностью бетона сводит к минимуму возможность термического растрескивания. Разница температур — это разница между температурой, измеренной в центре или самой горячей части бетона и поверхности.

Температурный градиент между центральной частью и поверхностью создает растягивающие напряжения в бетоне. По существу, внутренняя часть расширяется относительно поверхности. Это дифференциальное расширение создает растягивающие напряжения. Когда растягивающие напряжения превышают предел прочности бетона, происходит растрескивание. Глубина и сила растрескивания зависят в первую очередь от величины температурного градиента.

Максимальная разница температур в 35 градусов по Фаренгейту является исторической величиной и может быть консервативной для современных бетонов и конструкций.Разницы в 45 градусов по Фаренгейту или даже 55 градусов по Фаренгейту может быть достаточно, чтобы контролировать термическое растрескивание. Увеличение максимального перепада температур позволяет сэкономить время и деньги. Максимальная разница температур зависит от многих переменных, которые контролируют как термические напряжения, так и прочность бетона на растяжение. По этим причинам становится обычной практикой использовать сложное компьютерное тепловое моделирование для определения максимально допустимой разницы температур, чтобы термические напряжения не превышали предел прочности бетона на растяжение.

Повышение температуры и прогнозирование максимальных температур

Такие факторы, как тип и количество вяжущих материалов, укладка бетона и температура окружающей среды, размер и отношение объема к поверхности бетонного элемента, контролируют повышение температуры и максимальную температуру в массивном бетоне. В общем, только бетонные элементы, у которых минимальный размер поперечного сечения равен или превышает три фута, имеют проблемы с тепловыделением, потому что более мелкие элементы обычно рассеивают генерируемое тепло гидратации со скоростью, достаточной для ограничения температуры до требуемых уровней.Более толстые элементы не рассеивают тепло гидратации с достаточно высокой скоростью, и поэтому температура в центре заливки может достигать уровней, превышающих указанные уровни.

Два метода, обычно используемых для прогнозирования максимальной температуры бетона, включают метод приблизительного «эквивалентного содержания цемента» и компьютерные или тепловые модели. С помощью приблизительного метода оцените максимальную температуру, добавив 16 градусов по Фаренгейту на каждые 100 фунтов цемента на кубический ярд к температуре укладки бетона.Для летучей золы и шлакового цемента типов F и C (замена 50 процентов) используйте 50 процентов, 80 процентов и 90 процентов эквивалентного цемента на кубический ярд соответственно ³ По сути, этот метод предполагает, что эти материалы производят 50 процентов, 80 процентов и 90 процентов тепла по сравнению с цементом. [ Для примера см. Диаграмму. ]

Терморегулятор

Методы контроля температуры бетона и разницы температур включают:

Бетонная смесь — Ограничьте количество цемента до минимально возможного количества и замените цемент более медленно схватывающимися дополнительными вяжущими материалами (SCM), такими как зола-унос класса F и шлаковый цемент.Используйте цемент с умеренной или низкой теплотой гидратации. Не используйте цементы и химические ускорители типа III или HE (высокопрочные). Если возможно, используйте заполнители с низким тепловым расширением, такие как гранит, известняк или базальт. Замедление скорости тепловыделения также замедляет скорость набора силы. Поэтому для приемки бетона предлагается 42- или 56-дневная прочность на сжатие вместо стандартной 28-дневной прочности.

Совместно с поставщиком бетона разработать экономичный бетон с низким тепловыделением.Испытайте пробные смеси в лаборатории, чтобы определить свойства свежего и затвердевшего бетона. Выполните полевые испытания путем отливки блоков для представления массивных бетонных элементов и измерения внутренней и поверхностной температуры. Кроме того, используйте тестовые блоки для оценки предлагаемых методов укладки бетона и плана последующего охлаждения. Убедитесь, что измеренные температуры соответствуют указанным температурным пределам. Если нет, пересмотрите план терморегулирования.

Снижение температуры укладки бетона — ACI 301 не определяет максимальную температуру укладки бетона для массивного бетона, но в спецификациях обычно используется 50 градусов по Фаренгейту и 70 градусов по Фаренгейту.Как показано в примерах расчетов для оценки максимальной температуры бетона, максимальная температура бетона является функцией температуры укладки. Если бы в примере температура укладки составляла 50 градусов по Фаренгейту, то расчетная максимальная температура бетона составила бы 131 градус по Фаренгейту. Как правило, каждая степень предварительного охлаждения снижает максимальную температуру бетона примерно на один градус. Предварительное охлаждение или снижение температуры укладки бетона может снизить как температуру бетона, так и разницу температур.

Предварительное охлаждение — Средства для предварительного охлаждения бетона включают затенение и обрызгивание грубой грубой заполнителя водой, использование охлажденной воды для смешивания, замену воды для смеси струженным или колотым льдом и введение жидкого азота в воду для смеси или свежий бетон. Как правило, предварительное охлаждение заполнителей на 2 градуса по Фаренгейту охлаждает свежий бетон примерно на 1 градус по Фаренгейту. Прямое и испарительное охлаждение снижает температуру агрегата. Температуры в пределах 2 градусов по Фаренгейту от температуры влажного термометра могут быть достигнуты путем продувки воздуха через влажные крупные агрегаты.

Снижение температуры воды в смеси на 4 градуса по Фаренгейту охладит свежий бетон примерно на 1 градус по Фаренгейту с максимальным снижением температуры примерно на 10 градусов по Фаренгейту. Замена воды для замешивания струженным или колотым льдом (примерно до 75 процентов) может снизить температуру свежего бетона примерно до 20 градусов по Фаренгейту. Конечно, количество предварительного охлаждения будет зависеть от количества воды в смеси, доступной для замены льда.

Если спецификации ограничивают температуру укладки бетона 50 градусами по Фаренгейту или более 20 градусов по Фаренгейту, требуется предварительное охлаждение бетона, рассмотрите возможность использования жидкого азота.При температуре впрыска -326 градусов по Фаренгейту достижимы температуры свежего бетона до 35 градусов по Фаренгейту.

Последующее охлаждение — Используйте изоляцию для контроля максимальной разницы температур между центром и поверхностью массивного бетона. Снижение скорости отвода тепла от поверхности снижает разницу температур и возможность термического растрескивания. Конечно, снижение скорости охлаждения бетона может вызвать задержки в строительстве.Влажное отверждение опасно, поскольку термический шок от нанесения холодной воды на горячие поверхности может вызвать быстрое охлаждение поверхности и растрескивание.

Чтобы контролировать температуру бетона и разницу температур, рассмотрите возможность использования предварительно установленных охлаждающих труб. Охлаждающие трубы отводят тепло из бетона и могут снизить как максимальную температуру бетона, так и разницу температур. Охлаждающие трубы также могут значительно сократить время охлаждения бетона и ускорить процесс строительства.

Тепловое моделирование

В рамках теплового плана рассмотрите возможность использования компьютерного теплового моделирования для оценки максимальной температуры бетона и разницы температур. Кроме того, с помощью моделирования можно оценить и оптимизировать размер заливки (размер подъема или блока), графики размещения (временные интервалы между размещениями) и план контроля температуры, чтобы минимизировать риск термического растрескивания. Компьютерное моделирование — это быстрый и эффективный способ оценить различные варианты контроля температуры и термического растрескивания.В большинстве случаев стоимость моделирования незначительна по сравнению с потенциальной экономией от оптимизации плана терморегулирования.

Ссылки

1. ACI 207.1R-05 (2012) Руководство по массовому бетону , Американский институт бетона, www.concrete.org

2. ACI 301-10 «Спецификации конструкционного бетона », Американский институт бетона, www.concrete.org

3. Гайда, Джон, Массовый бетон для зданий и мостов, Ассоциация портландцемента, 2007 г., www.цемент.org

Для доп. Информации:

ACI 207.1R-05 Руководство по массовому бетону

ACI 207.4R-05 (2012) Системы охлаждения и изоляции для массового бетона

ACI 207.2R-07 Отчет о влиянии теплового изменения и изменения объема на растрескивание массивного бетона

Ким Башам — президент компании KB Engineering LLC, которая предоставляет инженерные и научные услуги бетонной промышленности.Бэшем также проводит семинары и мастер-классы, посвященные всем аспектам бетонных технологий, строительства и устранения неисправностей. С ним можно связаться по электронной почте [email protected].

Л. Дж. Мотт, ЧП, президент компании GES Tech Group, Inc., которая предоставляет общие услуги в области машиностроения, строительства, строительства и судебной экспертизы широкому кругу клиентов и отраслей. Мотт — эксперт в области предварительного моделирования методом конечных элементов, специализирующийся на нелинейной статической и динамической механике и термодинамике переходных процессов.С ним можно связаться по электронной почте [email protected].

Почему температура бетона важна, особенно во время экстремальных температур »Canzac

Тепло, выделяемое бетоном во время его отверждения, называется теплотой гидратации. Эта экзотермическая реакция происходит при взаимодействии воды и цемента. Количество тепла, выделяемого во время реакции, в основном связано с составом и крупностью цемента.

ПЯТЬ ФАЗ ТЕПЛОЭВОЛЮЦИИ В БЕТОНЕ

Тепловыделение в бетоне — очень сложная и широко изученная тема.Чтобы упростить этот процесс, выделение тепла с течением времени можно разделить на пять отдельных фаз. Тепловой профиль может меняться в зависимости от типа цемента. Типичная гидратация цемента типа I графически представлена на рисунке ниже.

ФАЗА I: ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ИНДУКЦИЯ

Через некоторое время после контакта воды с цементом происходит резкое повышение температуры, которое происходит очень быстро (в течение пары минут). В течение этого периода основными реактивными фазами бетона являются алюминатные фазы (C3A и C4AF).Фазы алюмината и феррита реагируют с ионами кальция и сульфата с образованием эттрингита, который осаждается на поверхности частиц цемента. Во время этой фазы, в меньшей степени, силикатные фазы (в основном C3S) также будут реагировать в очень малых фракциях по сравнению с их общим объемом и образовывать очень тонкий слой гидрата силиката кальция (C-S-H).

ФАЗА II: ПЕРИОД БЕЗОПАСНОСТИ

Эта фаза также известна как фаза индукции. В этот период скорость гидратации значительно замедляется.Традиционно считается, что это происходит из-за осаждения вышеупомянутых соединений на поверхности частиц цемента, что приводит к возникновению диффузионного барьера между частицами цемента и водой. Тем не менее, существуют серьезные споры о физических и химических причинах возникновения этой стадии и методах ее прогнозирования. Это период, в течение которого свежий бетон транспортируется и укладывается, поскольку он еще не затвердел и все еще пригоден для обработки (пластичный и жидкий).Было показано, что продолжительность периода покоя варьируется в зависимости от множества факторов (типа цемента, примесей, Вт / см). Конец периода покоя обычно характеризуется начальным наступлением.

ФАЗА III и IV:

ПРИОБРЕТЕНИЕ ПРОЧНОСТИ На этом этапе бетон начинает затвердевать и набирать прочность. Тепло, выделяемое во время этой фазы, может длиться несколько часов и вызвано в основном реакцией силикатов кальция (в основном C3S и в меньшей степени C2S). В результате реакции силиката кальция образуется гидрат силиката кальция «второй стадии» (C-S-H), который является основным продуктом реакции, придающим прочность цементному тесту.В зависимости от типа цемента также можно наблюдать третий, более низкий пик тепла от возобновленной активности C3A.

ФАЗА V: УСТОЙЧИВОЕ СОСТОЯНИЕ

Температура стабилизируется при температуре окружающей среды. Процесс гидратации значительно замедлится, но не остановится полностью. Гидратация может продолжаться в течение месяцев, лет или даже десятилетий при условии наличия достаточного количества воды и свободных силикатов для гидратации, но прирост прочности будет минимальным в течение такого периода времени.

Зачем нужно контролировать температуру бетона?

На этапе II можно измерить температуру бетона во время его заливки. Измерение температуры обычно проводится, чтобы убедиться, что бетон соответствует определенным спецификациям, которые определяют определенный допустимый диапазон температур. Типичные спецификации требуют, чтобы температура бетона во время укладки находилась в диапазоне от 10 ° C до 32 ° C. Однако в зависимости от размера элемента и условий окружающей среды предусмотрены различные заданные пределы (ACI 301, 207).Температура, которую демонстрирует бетон во время укладки, влияет на температуру бетона во время следующей фазы гидратации. Мониторинг температуры бетона на этапах III и IV — это регулярный компонент контроля качества. Основная причина этого измерения — убедиться, что бетон не достигает слишком высоких или слишком низких температур, чтобы обеспечить надлежащее развитие прочности и долговечность бетона. Другой причиной для мониторинга температуры бетона на этом этапе является оценка прочности на месте, где скорость гидратации является основным фактором, определяющим метод зрелости (ASTM C 1074).

ГОРЯЧЕЕ БЕТОННОЕ

Обычно для температуры бетона во время гидратации устанавливается предел 70 ° C. Если температура бетона во время гидратации будет слишком высокой, это приведет к тому, что бетон будет иметь высокую начальную прочность, но, следовательно, получит меньшую прочность на более поздней стадии и покажет меньшую долговечность. Кроме того, было замечено, что такие температуры препятствуют образованию эттрингита на начальной стадии, и впоследствии его образование на более поздних стадиях ускоряется; что вызывает реакцию расширения и последующее растрескивание.Кроме того, проблемы с высокими температурами вызывают беспокойство, особенно при заливке массивного бетона, где внутренняя температура может быть очень высокой из-за эффекта массы, в то время как температура поверхности ниже. Это вызывает температурный градиент между поверхностью и сердечником, а если разница температур слишком велика, это вызывает термическое растрескивание.

ХОЛОДНАЯ ПОГОДА БЕТОНА

Если температура окружающей среды слишком низкая, гидратация цемента значительно замедлится или полностью прекратится, пока температура снова не повысится.Другими словами, будет значительное снижение или прекращение развития силы. Если температура бетона достигает точки замерзания до достижения определенной прочности (3,5 МПа) (ACI 306), общая прочность бетона снижается. Это также вызовет растрескивание, поскольку бетон не обладает достаточной прочностью, чтобы противостоять расширению воды из-за образования льда. Чтобы обеспечить надлежащее развитие прочности и избежать растрескивания бетона, общие рекомендации предполагают, что температура бетона должна поддерживаться выше определенной температуры в течение определенного времени (> 5 ° C в течение 48 часов) (ACI 306).

НУЖНА ПОМОЩЬ В ВАШЕМ ПРОЕКТЕ? ЗАТЕМ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ!

Какая максимальная температура бетона при заливке на стройплощадке?

Максимальная температура, при которой бетон можно укладывать и выдерживать, зависит от расчетной смеси бетона. Бетон можно производить в жаркую погоду без максимальных пределов по температуре укладки и будет работать удовлетворительно, если соблюдаются надлежащие меры предосторожности при дозировании, производстве, доставке, укладке и отверждении.В рамках этих мер предосторожности следует сделать все возможное, чтобы температура бетона оставалась настолько низкой, насколько это возможно.

Но пределы температуры бетона устанавливаются для проверки того, что производится высококачественный бетон с указанными требованиями. Температурные ограничения меняются в зависимости от типа элементов и условий работы.

Причины ограничения температуры

Высокие температуры также влияют на прочность бетона на сжатие. При температуре выше 100 ° C цементное тесто начинает обезвоживаться (теряет химически связанную гидратную воду), что постепенно ослабляет сцепление между пастой и заполнителем.

На поведение бетона при высоких температурах влияет несколько факторов, включая скорость повышения температуры, а также тип и стабильность заполнителя. Резкие перепады температуры могут вызвать растрескивание и растрескивание из-за теплового удара, а расширение заполнителя также может вызвать повреждение бетона.

Высокое содержание воды приводит к более низкой прочности, высокой проницаемости, большей усадке, более низкому содержанию воздуха при заданной воздушной смеси.

Максимальные пределы температуры

Идеальная температура для заливки цемента должна составлять от 24 до 32 ºC. Но ASTM C 1064-86 устанавливает максимальный предел от от 27 до 35 ° C. При повышении температуры на 35 ° C рекомендуется использовать ледяную воду для предотвращения образования усадочных трещин.

Примечание : — Бетон, уложенный и выдержанный при умеренной температуре 17–26 ° C приобретет более высокую прочность и долговечность

Контроль температуры бетона, несомненно, будет полезным. Бетон менее подвержен образованию трещин. Трещины возникают из-за нагрева. Тепло производится в результате протекающих химических реакций и внешних факторов.

ВЛИЯНИЕ ХОЛОДНОЙ ПОГОДЫ НА БЕТОН

Воздействие холода на бетон, при отсутствии специальных мер предосторожности, может быть следующим:

a) Задержка схватывания — Когда температура падает примерно до 5 ° 0 или ниже, развитие прочности бетона замедляется по сравнению с развитием прочности при нормальных температурах. Таким образом, период твердения, необходимый перед снятием опалубки, увеличивается, и опыт бетонирования при нормальной температуре не может быть использован напрямую.

b)) Замерзание бетона в раннем возрасте — Когда бетон подвергается воздействию отрицательной температуры, существует риск того, что бетон испортит непоправимые 1011 или прочность и другие качества, то есть может повыситься проницаемость и ухудшиться долговечность.

c) Многократное замораживание и оттаивание бетона — Если бетон подвергается многократному замораживанию и оттаиванию после окончательного схватывания и в течение периода твердения, конечные качества бетона также могут быть ухудшены.

d) Напряжения из-за перепада температур — Общеизвестно, что большие перепады температур внутри бетонного элемента могут способствовать растрескиванию и отрицательно сказаться на долговечности. Такие перепады могут возникать в холодную погоду во время снятия изоляции формы