Vše o nárůstu pevnosti betonu – proces, tabulka, vliv teploty

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.

Každý kompetentní stavitel ví o závislosti betonu na teplotě. A při betonování je třeba vzít v úvahu vlhkostní a teplotní podmínky, protože na tom přímo závisí pevnost budoucí konstrukce, její spolehlivost a odolnost proti vysokému zatížení. Pro dobrý výsledek je třeba vybrat správnou značku betonu a dodržovat technologii výroby řešení, ale je také nutné zajistit správné vytvrzení. Prozradíme vám, jakou teplotu beton potřebuje, aby získal pevnost a jak s řešením pracovat v různých ročních obdobích, aby nedošlo k chybám.

Vlastnosti lití a hydratace betonu

Po nalití betonu prochází 2 fázemi:

1. Uchopení. Během této fáze se tekutý beton mění v pevný beton. Tento proces obvykle trvá od 6 do 20 hodin.
2. Kalení. V této fázi beton dosahuje 90 % požadované pevnosti. Doba trvání procesu závisí na značce betonu a podmínkách tvrdnutí, obvykle trvá až 28 dní. Poté beton pomalu tvrdne po celou dobu své životnosti.

Proces, při kterém směs cementu a vody tvrdne, se nazývá hydratace. Spustí se ihned po smíchání ingrediencí, ale netuhne hned. Když se hotová směs nalije z míchačky betonu do bednění, začnou fáze tuhnutí a tuhnutí.

Pokud je venkovní teplota +5°C, proces tuhnutí začíná během několika hodin po nalití a trvá asi 10 hodin. Je-li teplota +20°C, vytvrzování začíná do 3 hodin po zalití do bednění. A stavební odborníci tvrdí, že je optimální nalít beton při teplotě +5 až +30 stupňů. Teplota samotné směsi je také důležitá: v teplé sezóně by měla být až +30 stupňů a v chladném období – až +70 stupňů. Toho lze dosáhnout zahřátím složek roztoku teplým vzduchem nebo párou. Za takových podmínek směs ztvrdne dostatečně rychle a bez defektů.

Závislost betonu na teplotě

Tuhnutí betonové směsi začíná od okrajů a postupně se přibližuje ke středu. Vzniká v důsledku ztráty vody a tvorby krystalické hmoty. Zde je návod, jak teplota ovlivňuje tento proces:

• Při teplotě +15 – +25 stupňů beton tvrdne v prvním týdnu a může získat až 70% pevnosti. K dosažení maximální tvrdosti bude trvat až 28 dní. Pro udržení vlhkosti může být povrch pokryt fólií nebo vlhkou pytlovinou.
• Když teplota klesne na +5 stupňů, proces se zpomalí 2-5krát a maximální pevnost směsi je možné získat pouze za několik měsíců.
• Pokud teplota klesne ještě dále, může dojít k narušení struktury betonu: vznikají mikrotrhliny, které snižují pevnost betonové konstrukce.

Nezkušené stavebníky a dělnické zákazníky často zajímá teplota, při které se beton lije venku, aby byla zachována jeho kvalita. Je třeba pamatovat na to, že při teplotách pod nulou voda v betonu zamrzá, ale pokud se jí podařilo získat minimální požadovanou pevnost, po rozmrazení bude dále tvrdnout. Pokud však není dosaženo kritické pevnosti, zmrzlá voda se rozšíří a její molekuly zničí vytvořené vazby roztoku. Materiál se stane křehčím a poréznějším, což výrazně sníží jeho životnost. Pro základy je důležité, aby byl beton pevný.

Minimální požadovaná pevnost závisí na jakosti betonu. Pro předpjaté konstrukce je toto číslo na úrovni 70 %, pro řešení M100, M150 stačí 50 %, pro stupně M200, M25 a M300 stačí 40 % a pro M400 a M500 – 30 %.

Jak zvýšit teplotu betonové směsi při lití

1. Používejte mrazuvzdorné betonové směsi nebo přísady. Jejich cena je velmi vysoká, ale účinně zlepšují kvalitu betonu a může tvrdnout při teplotách až -20 stupňů.
2. Pro zahřátí teplým vzduchem použijte elektrické topení nebo horkovzdušné pistole.
3. Zahřejte vodu na ředění cementu na +70-90 stupňů, písek a drcený kámen – na +50-60 stupňů.
4. K promíchání složek použijte vyhřívanou míchačku a zvyšte dobu míchání, aby se beton zcela zahřál.
5. Napařte strukturu speciálními autoklávy, když dosáhne pevnosti asi 85 %.
6. Betonovou konstrukci zakryjte fólií, pěnovým plastem nebo jinou izolací na několik dní.

Další metodou je zahřátí výztuže, pokud je v betonové konstrukci nějaká.

Lití betonu v létě

Letní období je považováno za jedno z nejlepších pro lití betonu: teplota je vhodná pro rychlé a spolehlivé vytvrzení. Ale intenzivní horko není lepší než chladné dny. Pokud je venku více než +30 stupňů, pak chemické reakce ve směsi způsobí její expanzi. Krystalická struktura se vytvoří příliš rychle, což způsobí zvýšené vnitřní pnutí. To může vést k tomu, že v budoucnu celá betonová konstrukce jednoduše praskne.

Pokud potřebujete pracovat s betonem, teplota by měla být do 25 stupňů a betonovat můžete brzy ráno nebo večer. Je také důležité chránit roztok před příliš rychlým odpařováním vody. K tomu můžete povrch pokrýt pilinami nebo pískem, navlhčit nalitou konstrukci nebo namočit dřevěné bednění.

Vlastnosti nalévání na podzim

Teplota tuhnutí betonu se na podzim mění, proto je důležité vyvarovat se chyb, aby byla konstrukce odolná a pevná. Pro práci na podzim je třeba zvážit následující funkce:

• Betonování je nejlepší provést na začátku podzimu, kdy je pravděpodobnost mrazů nízká.
• Hlavní část práce musí být provedena před zamrznutím pevnosti, včetně betonu prolomení značky kritické pevnosti. Je třeba se také vyvarovat náhlých změn teploty.
• Při práci s betonem musíte zvolit suché období bez deště, protože jinak se vzduch a půda navlhčí a tvrdnutí roztoku je obtížnější.

Pro normální hydrataci by alespoň prvních pár dní nemělo pršet.

lití betonu v zimě

Zkušení stavitelé nedoporučují betonovat v zimě, zvláště pokud mluvíme o oblastech s chladným klimatem. Ale z mnoha důvodů může být nutné provádět práce v zimě. Zejména v chladném období se beton nalévá na písčité půdy, aby se zabránilo zřícení základové jámy.

Nuance lití betonové směsi v zimě:

1. Úzké příkopy je obtížné kopat pomocí strojů a proces může být velmi obtížné kopat ručně.
2. Inertní materiály (písek, drť), které vyplňují spodní vrstvu příkopů, „chytají“ chlad. Pokud pak teplota stoupne, může vytvořený polštář během tání ztratit svou hustotu, což také způsobí deformaci samotného betonového základu.
3. V chladném počasí se bednění a hydroizolační materiály stávají křehčími.
4. Výztuž, pokud je svařována při záporných teplotách, se teplem roztahuje. To vede k dodatečnému namáhání betonové konstrukce a může způsobit praskliny.

V chladném počasí se nelze obejít bez speciálních přísad a zahřívání betonové směsi a zahřívání nalitého základu.

Konečně,

S ohledem na doporučení odborníků o teplotě, při které by měl být beton nalit, je lepší to udělat na začátku podzimu nebo koncem jara. V létě je bezpodmínečně nutné vyhnout se extrémnímu horku a v zimě mohou práce vést ke zničení konstrukce. Pro zajištění vynikajících stavebních výsledků je nutné pečlivě sledovat povětrnostní podmínky a důsledně dodržovat úpravy technologie betonáže za každého počasí.

Pokud chcete zaručit úspěšné lití betonu při jakékoli teplotě, je lepší se před zahájením práce poradit s odborníky. Tým PKF “TIBET” vám pomůže vybrat optimální materiály a správně vypočítat počet komponentů a mrazuvzdorných přísad. Dáme pracovní doporučení pro betonáž v každém ročním období, aby se předešlo problémům s pevností a bezpečností stavby v budoucnu.