Co určuje pevnost betonu: hlavní faktory a druhy pevnosti betonu

Zpevňování betonu je proces tvrdnutí materiálu na 100 procent tvrdosti. Podle norem GOST by doba pro získání plné síly měla být 28 dní. Pokud teplotní podmínky splňují normy, 7. den dosáhne tvrdost betonu 70 procent.

Vytvrzování roztoku je proces, který je zpožděný v čase. I po dosažení 100 procent tuhnutí po 28 dnech se pevnost betonové konstrukce nadále mění. Za příznivých podmínek beton pokračuje v nabírání pevnosti po celý rok a může zlepšit své vlastnosti 1,5-2krát.

PŘÍKLAD: Beton třídy M-250, navržený pro maximální zatížení 262 kgf/cm 2, po roce tvrdnutí při teplotě v rozmezí od +5 do +25 0 C při měření pevnosti ukazuje, že jej lze zařadit mezi materiál třídy B25, který je schopen odolat zatížení 327 kg/cm2.

Proces tuhnutí betonu

Tuhnutí roztoku je složitá chemická reakce, při které se při kontaktu minerálů s vodou spustí proces hydratace. V důsledku přidání molekul vody k částicím slínku vzniká pevná monolitická látka. Specialisté na studium stavebních materiálů rozdělují proces dosažení plné připravenosti k použití s ​​litým roztokem do dvou fází – tuhnutí a vytvrzení.

uchopení

V této fázi se roztok přemění z polotekutého do pevného skupenství.

• Pro udržení materiálu v požadovaném stupni plasticity od okamžiku smíchání cementu s vodou až do ukončení lití do připravených forem se beton průběžně míchá. K tomuto účelu se používají speciální jednotky – míchačky betonu.
• Po nalití je roztok zhutněn uvnitř bednění a mechanický dopad na něj je zastaven. Bez míchání směs slínku aktivně reaguje s vodou a ztrácí svou pohyblivost.

Standardní směsi tuhnou za 24 hodin. Ztráta pohyblivosti materiálu je hlavním rozdílem mezi nastavením. Poté, co roztok zcela ztratí svou plasticitu, začíná proces tuhnutí v místě tuhnutí.

kalení

Tvrdnutí betonu je hlavní a nejkritičtější fází při vytváření železobetonové konstrukce. Při vytvrzovací reakci dochází ke konečné přeměně suchého roztoku spojeného s vodou na monolitický materiál, který je svou pevností podobný kameni.

Nárůst síly za den

Jak systematicky a efektivně tvrdne, ukazuje analýza stavu betonu, která se provádí v prvních pěti dnech od okamžiku lití. Obecně lze dosažení materiálního stavu vidět z následující tabulky:

Procento pevnosti je uvedeno v souladu s továrními parametry – procento je vypočteno ze 100% výrobcem deklarované pevnosti v parametrech 261 – 1310 kg/cm2. O kolik dní později nalitý roztok získá specifikované vlastnosti, závisí na poměru záměsové vody a směsi slínku. Pokud se ke čtyřem dílům suchého základu nepřidají dva, ale jeden díl vody, proces vytvrzování bude probíhat 2x rychleji.

Tabulka pevnosti betonu

Tabulka průměrných pevnostních zisků betonové malty při různých teplotách – doby tvrdnutí betonu do 100%.

křivka pevnosti betonu

Tvrdnutí ztuhlé betonové malty:

• ukazatel času za den – spodní vodorovná osa;
• procento vytvrzení roztoku – vertikální osa;
• teplota okolního vzduchu – horní vodorovná osa;
• dynamika nárůstu síly – křivky v obecné oblasti.

Některé teplotní režimy jsou zobrazeny na pravé vertikální ose, protože při teplotách pod 17 0 C roztok nestihne 28% vytvrdit za 100 dní.

Podmínky kalení

Jako každá jiná chemická reakce závisí tuhnutí a tvrdnutí betonu na podmínkách pro získání pevnosti. Mezi přirozené podmínky tuhnutí patří mezi specialisty na výrobu betonových konstrukcí teplota vzduchu a relativní vlhkost, která by měla být minimálně 80 %, ideálně 90 – 93 %.

Normální podmínky: specifikovaná vlhkost a teplota kolem 22 0 C. V zimních podmínkách může taková vlhkost snížit rychlost „stárnutí“ roztoku a dokonce zastavit proces tuhnutí až do sezónního zvýšení teploty vzduchu.

Přirozené tvrdnutí betonu lze ovládat pomocí dalších akcí:

1. Dávkování vody. Přidání vody do roztoku v poměru více než 3 díly vody k 5 dílům směsi slínku ovlivňuje stupeň pevnosti a vyvolává výskyt dutin uvnitř zmrzlé hmoty.
2. Složení roztoku. Směs slínku obsahuje cement, písek, drcený kámen/štěrk. Doba tvrdnutí roztoku a kvalita betonu závisí na poměrech, ve kterých jsou tyto prvky smíchány.
3. Je čas roztok promíchat. Při procesu ručního míchání a v automatických zařízeních se ze směsi slínku odpařuje voda. Pokud míchání pokračuje déle než 2 hodiny, pevnost betonu klesá.

Za různých podmínek se betonová malta chová odlišně. Pro přesný výpočet proporcí, načasování a výběru značky se doporučuje zapojit profesionály.

Nárůst síly v závislosti na teplotě

Vliv teploty na rychlost tvrdnutí je hlavním faktorem, který je třeba vzít v úvahu při výpočtu výroby železobetonových výrobků a konstrukcí.

• Při zvýšených teplotách se rychlost nárůstu pevnosti zvyšuje v důsledku zvýšení rychlosti hydratace. Zároveň při tvrdnutí betonu při teplotách nad +22 0 C se zrychluje odpařování vody z roztoku. Pokud jsou splněny standardy dávkování „směs/voda“, pomáhá to roztoku rychleji tuhnout a tvrdnout. Pokud ve vytvrzovacím roztoku není dostatek vody, vede to ke vzniku trhlin a dutin naplněných vzduchem.
• Při teplotách pod nulou voda v betonové směsi zamrzne a přestane vstupovat do hydratačního procesu. Tím se zastaví nárůst síly. Pokud je vytvrzovací teplota 0 – 16 0 C, dynamická viskozita vody se zvýší téměř 2x. Tato změna charakteristik snižuje rychlost tvrdnutí betonu.
• Optimální teplota vytvrzování je +18 – 22 0 C. Správně namíchaný a odležený roztok za normálních teplot vytvrdne za 28-30 dní a bude „zrát“ ještě několik měsíců a zlepší původně udávané vlastnosti.

Kontinentální klima běžné v Ruské federaci ne vždy umožňuje betonářům pracovat při normální teplotě, aby získali sílu. Konstrukce a výroba železobetonových výrobků v našich klimatických podmínkách vyžaduje urychlení procesu tuhnutí.

Jak urychlit tvrdnutí betonu

Metody pro urychlení nárůstu pevnosti betonu:

1. Použití speciálních druhů cementu.
2. Zahřívání tuhnoucího roztoku.
3. Použití přísad k urychlení tuhnutí.

Pro práci a výrobu v chladném klimatu je obvyklé upřednostňovat značky cementu se speciálními přísadami a hlinitým cementem. Tyto typy rychle tvrdnou díky přítomnosti speciálních přísad pro tvrzení – draslíku a chlorovodíku. Hlinitanový cement se vyznačuje vysokým přenosem tepla při „zrání“, a proto získává pevnost normální rychlostí i při teplotách blízkých 0 0 C.

Ohřev litého betonu se provádí pomocí tepelné izolace a speciálního vybavení – elektrod, drátů PSNV, IR zařízení a parních topných systémů. Jako speciální přísady se používá síran sodný, potaš, soda, chlorid vápenatý a železo.

Pevnost betonu je třeba znát při plánování výstavby soukromého domu a při výstavbě dalších železobetonových konstrukcí. Hlavní faktory pevnosti betonu závisí na vlastnostech cementu, jeho složení, čerstvosti a postupu práce s cementovou směsí.

Klasifikace betonu podle pevnosti

Beton je klasifikován na základě výsledků laboratorních testů. Betonové prvky se vybírají tak, aby jejich pevnost odpovídala provozním charakteristikám konstrukce, která má být postavena z konkrétní třídy nebo třídy betonu. Některé příklady jsou uvedeny v tabulce:

Oblasti použití betonu různých tříd a jakostí

Třída	Označit	Aplikace
V7,5	M75	obrubníky, silniční desky
V12,5	M100	překlady, základy lehkých staveb, zahradní cesty pro pěší
V15	M200	jednopatrové, dvoupatrové domy
V20	M250	základy, plošiny, podlahy, schodiště
V25	M350	stěny, bazény, základy
V30	M400	mosty, přehrady

Jak se měří pevnost betonu?

Pevnost betonu v souladu s třídou se měří v MPa, udává mezní pevnost materiálu v tlaku. Čím je toto číslo nižší, tím je beton lehčí. Značka označená jako „M“ s číslem udává průměrný výdržný tlak v kgf/cm2.

Jaké jsou silné stránky betonu?

Existuje několik hlavních typů pevnosti betonu:

• design – daná pevnost, které musí být dosaženo za 28 dní;
• kritická – pevnost dosažená 7. den kalení, při které není materiál negativně ovlivněn vnějším prostředím;
• pevnost v tahu – schopnost nepoškodit se při natahování;
• ohýbání – schopnost odolávat ohýbání.

Jak určit pevnostní třídu betonu

Stavební laboratoř používá k měření krychlové a prizmatické pevnosti betonu různé metody, včetně mechanických a ultrazvukových. Doba zkoušky je stanovena individuálně se zaměřením na provozní vlastnosti železobetonové konstrukce.

Faktory ovlivňující sílu

Pevnostní charakteristiky závisí na složení materiálu, komponentech, podmínkách míchání a vytvrzování, dodržování přepravních a instalačních pravidel. Takže při pokládce betonové směsi je nutné dodržet postup zpracování spáry – čištění, vroubkování, mytí.

Jak závisí pevnost betonu na čase?

Síla se získává hydratační reakcí a roste nejrychleji první den. V dalších dnech se rychlost snižuje. Beton dosahuje kritické pevnosti 7. den v MPa, návrhové pevnosti 28. den. Závislost síly na čase se vypočítá pomocí vzorce:

Rb(n) = Rb(28) log / log28

• Rb – síla;
• n—počet dní;
• lg je logaritmus stáří betonu v desetinných zlomcích.

Na jakých parametrech závisí pevnost betonu?

Podmínky pro dosažení optimální pevnosti betonu jsou ovlivněny parametry prostředí:

• teplota 15-20 stupňů;
• vlhkost 90-100%.

Beton se doporučuje pravidelně vlhčit vodou a při příliš suchém vzduchu jej zakrýt plastovou fólií. V chladném období musí být materiál zahřátý, aby se kalení nezastavilo.

Jaké faktory ovlivňují pevnost betonu?

Síla závisí na kombinaci několika parametrů:

• Cementová činnost. Tento parametr určuje klasifikaci betonu podle jakosti na základě pevnosti v MPa. Aktivita je ovlivněna jemností mletí, složením a přítomností nečistot a čerstvostí. Například cement, který je nahrubo mletý, nepodléhá úplné hydrataci, a proto má materiál menší pevnost.
• Podíl vody a cementu. Čím méně vody, tím vyšší pevnost. Hydratace je nejúspěšnější, pokud cementová směs obsahuje 20-30% vody. Pak se ale směs ukáže jako příliš tvrdá a nemusí být dostatečně zhutněná. Proto se přidává voda a změkčovadlo.
• Typ plniva. Hrubá plniva, jako je drcený kámen, lépe přilnou ke složkám kompozice a zlepšují pevnostní charakteristiky.
• Metody hnětení. Zvýšené pevnosti je dosaženo mokrou aktivací cementu. Roztok bez písku se vloží do míchačky na beton, několik minut se tře a poté se přidá písek. Další metodou míchání je vibrační aktivace cementu během míchání.
• Posílení. Do betonu se přidává výztuž nebo objemové vlákno, díky kterému se méně smršťuje. Také pro zvýšení pevnosti o 10-30% je čerstvě položený beton podroben vibračnímu ošetření.

Metody stanovení pevnosti betonu

Pevnost betonu je stanovena v souladu s GOST 10180-2012 v certifikované laboratoři. Po sérii experimentů se vzorky je vyplněn protokol pro stanovení pevnosti betonu.

Jaké metody existují pro stanovení pevnosti betonu:

• Nedestruktivní metoda. Používá se skleometr, přístroj na měření pevnosti betonu. Jde o speciální kladivo, které naráží na vzorek. Poté se provedou měření pro výpočet síly: úhel dopadu, průměrná hodnota odrazu, převodní křivky.
• Separace se sekáním. Tyč je umístěna do prototypu během výrobního procesu a vytažena během testování.
• Ultrazvuková metoda. Provádí se pomocí zařízení Pulsar. Měří se doba expanze akustických vln, poté se údaje porovnávají s hustotou a elasticitou materiálu.
• Odsazení. Použijte razítko a kulové kladivo.

Variační koeficient pevnosti betonu

Variační koeficient určuje, jak homogenní je složení betonové směsi. Heterogenní složení má nerovnoměrně rozloženou hustotu, což vytváří riziko strukturálního kolapsu. Pro výpočet koeficientu se materiál stejné třídy testuje v několika sériích. Čím nižší je variační koeficient, tím je složení homogennější a lepší.

Nekovové stavební materiály: