Главная
Бетон
Блог
Виды бетона
Прочность бетона
Деформации бетона
Строительные решения
Добавки для бетона
Бетонная смесь
Твердение бетона
Информация о цементе




Вход на сайт

Температура твердения бетона

Автор: admin от 9-02-2012, 00:09

Температура твердения бетона в процессе структурообразования один из основных физических факторов, который существенно влияет на развитие процесса структурообразования и твердения цементного камня и бетона. Как это характерно для химических реакций вообще, с повышением температуры воздуха в окружающей среде интенсивность указанных процессов повышается, а понижение температуры вызывает замедление этих процессов.

При монолитном бетонировании конструкций и сооружений, как правило, бетон твердеет при температуре в пределах от +5 до +40 ° С. Если обеспечивается достаточная влажность среды при такой температуре процессы твердения и повышения прочности бетона происходит непрерывно, а также в течение длительного времени.

Такую температуру считают нормальной для твердения тона. Надо отметить, что темп наращивания прочности бетона особенно в раннем возрасте, зависит в значительной степени и от многих других факторов: минералогического состава и тонкости помола цемента, рецептуры бетонной смеси, водоцементного отношения В / Ц, вида и количества химических добавок, вводят в бетонную смесь подобное. Рост прочности ускоряется, если применяют быстротвердеющие цементы и химические добавки - ускорители твердения для бетонов с низкими значениями В / Ц.

Наиболее существенное влияние на темп твердения бетона оказывает минералогический состав цемента. По интенсивности роста прочность бетона при нормальной температуре современные цементы можно разделить на четыре типа.

Цемент I и II типов, обеспечивающие более интенсивный рост прочности бетона в раннем возрасте, резко замедляют увеличение прочности в более длительные сроки твердения. Бетоны на цементах III и IV типов, медленно твердеют в начальный период, показывают заметный рост прочности позже.

В реальных природных условиях, когда температура значительно изменяется в пределах, например + 5 ... + 40 ° С, когда меняется влажность воздуха, даже для ориентировочного определения крепости бетона при монолитном строительстве бетонных и железобетонных конструкций и сооружений необходимо: вводить дополнительные коэффициенты для всех видов цементов, величина которых уточнятся экспериментально (от 1,05 до 1,3).


Способность бетона твердеть в течение длительного времени можно использовать для экономии цемента. Во многих случаях конструкция воспринимает расчетные нагрузки в более поздние сроки, чем 28 суток.

В благоприятных условиях твердения бетона продолжается длительное время и до момента проектной нагрузки железобетонной конструкции прочность бетона часто превышает ту, что требует проект. В таких случаях можно назначить более длительные сроки твердения (не 28 суток, а 90 и даже 180 дней) для достижения бетоном проектной прочности. Такой подход эффективно использовать в весенне-осенний период. При этом надо иметь в виду, что темп роста прочности бетона со временем постепенно замедляется, его прочность будет зависеть от того, в каком возрасте происходят те или иные колебания температуры.


При повышении температуры окружающей среды увеличивается скорость роста прочности бетона в результате повышения интенсивности развития процессов структура образования. Поэтому температурный фактор широко применяют для ускорения твердения бетона, как при изготовлении сборных бетонных и железобетонных конструкций в заводских условиях, так и при монолитном бетонировании.

При тепловой обработке свежеуложенного бетона химические процессы гидролиза и гидратации цемента значительно ускоряются, по данным Л.О.Малининои при температуре твердения +80 ° С в шесть раз, при +100 ° С - в десять раз по сравнению с нормаль ¬ ной (+ 20 ° С) температурой твердения. Но состав образований вследствие гидратации клинкерных минералов в условиях тепловой обработки практически не меняется.

В процессе повышения температуры утрамбованного бетона в нем одновременно происходят конструктивные (позитивные) процессы-ускорения твердения и укрепления структуры бетона, а также - деструктивные (негативные) процессы и явления, протекают вследствие физических изменений температуры в структуре бетона. Это явления, вызывающие увеличение пористости бетона, необратимые нарушения структуры, появление микротрещин и других дефектов. По мнению большинства исследователей, главными причинами деструктивных процессов при тепловой обработке бетона являются:

- Объемные изменения вследствие теплового расширения материалов, входящих в состав бетонной смеси в твердом, жидком и газообразном состоянии; свободная вода и адсорбированные воздуха имеют большие коэффициенты температурного расширения, чем твердые компоненты смеси (цемент, песок, щебень), поэтому при повышении температуры свежеуложенного бетона он как бы вспучивается, его пористость увеличивается;
- Повышенное давление паровоздушной среды, что возникает в порах твердеющей бетона, и является причиной нарушения его структуры;
- Миграция влаги вследствие изменения внутреннего давления в пузырьках вовлеченного воздуха при нагревании;
- Объемные изменения материала в результате внутреннего переноса тепла в виде влаги, пара и воздуха.

Таким образом, увеличение пористости, появление дефектов структуры и внутренних напряжений в твердеющей бетоне при повыщении температуры является следствием неодинакового теплового расширения твердой, жидкой, газообразной фаз структуры бетона.

Воздух и вода, заполняя очередной пространство свежеуложенного бетона, при нагревании расширяются значительно больше, чем твердые частицы. Поэтому возникает внутреннее давление, объем бетона и его пористость увеличивается, что отрицательно влияет на прочность бетона и особенно на его стойкость и другие физико-механические свойства (морозостойкость, водонепроницаемость и др.). При этом происходит не только увеличение общей пористости, но и меняется соотношение между порами и капиллярами разных радиусов, увеличивается содержание макропор.

Использование температурного фактора и ускорения процесса твердения бетона путем тепловой обработки изделий в специальных камерах различных типов является одним из основных направлений повышения эффективности производства бетонных и железобетонных конструкций. Поэтому большое внимание уделяется научным исследованиям и инженерному поиску оптимальных режимов тепловой обработки ЖБК с целью полной или частично нейтрализации деструктивных факторов и явлений, сопровождают этот процесс, и повышения эффективности использования тепловой энергии.


В период подъема температуры прочность бетона повышается медленно, в основном происходит формирование коагуляционной структуры. Второй период - изотермический, прогревания бетона в течение 4 ... 6 ч, когда температура по сечению изделия выравнивается и наблюдается интенсивное повышение прочности. Физические процессы, в том числе и деформации структуры, связанные с температурными градиентами, в основном прекращаются, объем бетона достигает наибольшей величины и на этом уровне остается до конца изотермического прогрева. Вследствие экзотермии цемента температура бетона может на несколько градусов превысить температуру среды в камере. Но поскольку при этом развивается и контракция, то внутренний избыточное давление не повышается, возможно его снижение вследствие увеличения внутренне объемного вакуума. Это создает условия для поглощения твердеющих бетоном конденсата, который создается на поверхности изделий при нагревании в паровой среде.


Медленное увеличение прочности с периодическим ее спадом вследствие возникновения собственных напряжений в процессе структурообразования. Продолжительность этого периода составляет 8 ... 10 ч.; полное его использование при тепловой обработке бетона нерационально, поскольку незначительное повышение прочности бетона связано с существенным увеличением продолжительности всего технологического цикла производства. Поэтому тепловую обработку обычно заканчивают при достижении 70 ... 80% предельной прочности. В результате обеспечивается достаточно интенсивное нарастание прочности после тепловой обработки и достижения заданной марки в возрасте 28 суток. При этом длительность тепловой обработки может быть сокращена в два - три раза.
Спады прочности бетона, особенно характерны и для третьего периода, наблюдаются при использовании различных вяжущих веществ.


Для повышения эффективности использования температурного фактора в последние годы используют пассивный подогрев бетонной смеси. Уплотнение и формирование изделий выполняют из горячей смеси с последующим ее термосного выдерживания в условиях управляемого охлаждения. В результате практически устраняются деструктивные явления, связанные с неодинаковым температурным расширением газообразной, жидкой и твердой фаз при обычной тепловой обработке вызывает нарушение структуры и снижение плотности бетона, его прочности и устойчивости.

При так называемом "горячем формировании" твердения и структурирования бетона происходит в условиях охлаждения, а следовательно и объемного сжатия системы атмосферным давлением, поскольку при охлаждении бетона в его структуре создается вакуум. Таким образом, изменение объема, вызванное действием температуры, превращается из деструктивного фактора в фактор, положительно влияющий на формирование структуры и плотности бетона.

Предварительный подогрев бетонной смеси может осуществляться интенсивно электро прогревом или пара подогревом непосредственно в бетономешалке при перемешивании компонентов смеси. При управлении этим процессом параметрам, которые контролируются:
- максимальных температура смеси (60 ... 90 ° С), зависит от вида цемента и других факторов, скорость нагрева (5 ... 15 мин) и период между концом подогрева смеси и формования из нее изделий (обычно горячую смесь надо укладывать и уплотнять течение 20 ... 40 мин).

К недостаткам такой технологии следует отнести некоторое увеличение водопотребности бетонной смеси при повышении температуры, что может несколько снижать плотность и прочность бетона.


Понижение температуры до 0 ° С и ниже вызывает резкое замедление твердения бетона, особенно в раннем возрасте. В таких условиях значительно снижается активность воды в реакциях гидролиза и гидратации. При дальнейшем понижении температуры окружающей среды вода в бетоне начинает замерзать. При температуре ниже минус 10 ° С практически вся вода в бетоне переходит в твердое состояние, превращается в лед. Но некоторое количество воды находится в гелиевых порах, замерзает при значительно более низких - до минус 40 ° С и даже до минус 65 ° С. В бетоне, который заморожено сразу после приготовления, когда геля в микроструктуре цементного теста еще очень мало и почти вся вода находится в порах меж зернового пространства или в капиллярных порах между частицами геля в свободном состоянии и лишь незначительная ее часть содержится адсорбиционными силами, большая часть воды (91%) превращается в лед уже при температуре минус 3 ° С. При этом происходит разрушение еще не зацементированной структуры бетона, благодаря развитию внутренних напряжений. При замерзании вода увеличивается в объеме более чем на 9%. Поэтому замерзание бетона в раннем возрасте неизбежно вызывает дефекты структуры и значительное снижение его прочности и стой кости.

Установлено, что перед тем, как подвергать бетон замораживанию, необходимо его выдержать при температуре + 15 ... 20 ° С в течение определенного времени для того, чтобы бетон приобрел так называемую "критическую прочность". Эта "критическая прочность" может обеспечить необходимое сопротивление внутренним растягивающим напряжением в структуре в связи с давлением льда при замерзании воды в паровом пространстве. Величина "критической прочности" бетона к замерзанию зависит от марки (класса), наличия в его составе химических противоморозных добавок и т.п..

Категория: Твердение бетона