Содержание

схватывание бетона

Сколько времени застывает бетон?

B наше время бетон стал главным материалом для строительства. Чаще всего его используют для возведения жилых зданий, объектов производства, ведь он — самый доступный и практичный. Однако когда начинаешь «сотрудничество» с этим материалом, время застывания бетона — вопрос как никогда актуальный.

От чего зависит?

Процесс твердения бетона длится в пределах от одного до двадцати восьми календарных дней. Многое зависит от цемента, который используется в работе. Химический процесс выглядит таким образом: минералы в бетоне преобразуются в гидросиликат калия. Для того чтобы материал был прочным, не крошился, не ломался, его необходимо систематически пропитывать водой. Застывающий бетон — «капризен». Быстрое схватывание обусловливается несколькими составляющими: температура, влажность, толщина слоя (трамбовка) и т.п.

Стадии застывания

Застывание включает в себя два этапа.

Этап застывания (к примеру, фундамента)

Период полного застывания и схватывания цемента не так уж велик. Достаточно одних суток после заливки, и наступает полное затвердевание материала. Однако главную роль все же играет температура воздуха, при которой заливают фундамент. Через два часа бетон застывает после затворения цементной смеси водой при температуре двадцать градусов тепла. Конец засыхания наступает спустя три часа. Сократить схватывание на пятнадцать, двадцать минут помогут специальные добавки.

Период затвердевания нескольких марок бетона:

Срок застывания М 200 = два -два с половиной часа.
Срок застывания М 300 = полтора-два часа.
Срок застывания М 400 = один-два часа.

Вернуться к оглавлению

Этап затвердевания

Иными словами этап гидратации в период, когда активно действие схватывания фундамента (испарение влаги из цементобетона). Процесс гидратации преждевременно заканчивается при чересчур активных испарениях влаги, что, в свою очередь, негативно действует на качество и прочность материала. Идеальным интервалом времени затвердевания фундамента с требуемым объемом воды станут полторы-две недели.

Срок полного затвердевания бетона некоторых марок:

M 200 = от четырнадцати до восемнадцати дней.
M 400 = от семи до четырнадцати дней.

Важно знать, что продолжительность затвердевания бетона в опалубке обязана длиться не менее недели, прежде чем ее разрешается снять, не нарушив конструкцию. Но не забываем, что период высыхания зависит от марки цемента. Разобраться, в течение какого времени бетон схватится (учитывая при этом температуру) помогут график или таблица. В графике и таблице четко описывается температура, марка материала и срок его высыхания. Таблица или график станут незаменимыми помощниками в этом непростом деле.

Сезонность работ

Новым способом теплового воздействия в строительстве зимой является применение термоматов.

Сколько длится высыхание при низкой температуре? Во время холодов при работе с бетоном должна учитываться возможность изолировать цементобетонную конструкцию от воды и низкой температуры. Негативные условия, будто замедлители, действуют на то, сколько длится период гидратации, создают проблемы с высыханием, тем самым понижая долговечность сооружений. Важно соблюдать срок, который требуется для набора безопасной устойчивости материала. При пяти градусах тепла качество набора прочности бетона увеличивается в пять, а то и семь раз по сравнению с двадцатью градусами тепла.

Сколько нужно времени для застывания при тридцати градусах тепла?Естественно, благодаря высоким температурам цементная смесь схватывается скорее, однако это может негативно отразиться на прочности. Интенсивное испарение влаги из бетона служит причиной остановки гидратации, а также снижает долговечность. В основном, при 30 градусах тепла цементобетон затвердеет спустя час после его заливки. В жаркую погоду, когда температура воздуха достигает отметки 30-40 градусов тепла, строители используют специальные добавки-замедлители. Они необходимы для того, чтобы высыхание смеси было равномерным. Замедлители позволяют достигнуть высшей точки прочности материала.

Бетон — самый доступный и практичный материал. Схватывание будет проходить быстро и качественно в зависимости от погодных условий. Начинающим специалистам требуется знать ответы на два вопроса: сколько по времени занимает высыхание цементной смеси; сколько и каких добавок стоит использовать, чтобы материал прослужил дольше.

За какое время схватывается и сколько сохнет бетон

Зная время застывания бетона, можно заранее спланировать дальнейшие строительные процессы.

Далее речь пойдет о том, как определить время схватывания смеси, узнаем сколько времени застывает бетон. Также попробуем разобраться в сопутствующих операциях и их влиянии на правильную сушку.

Существует несколько факторов, от которых зависят качественные показатели вновь возведенной постройки:

температура воздуха;
атмосферная влажность;
марка цемента;
соблюдение технологии монтажа;
уход за стяжкой в период высыхания.

Полимеризация бетона

Этот сложный многоэтапный процесс, связанный с набором прочности и высыханием, поддается корректировке, но для этого необходимо понимать, что он собой представляет.

Этап затвердевания бетона и других строительных смесей, основой которых является цемент, начинается со схватывания. Раствор и вода в опалубке вступают в реакцию, и это дает толчок приобретению структуры и прочностных качеств.

Схватывание

Время, необходимое для схватывания, будет напрямую зависеть от различных влияний. К примеру, показатель атмосферной температуры равен 20 °C, а фундамент сформирован с применением цемента М200. В таком случае затвердение начнется не ранее, чем через 2 часа и продлится почти столько же.

Отвердение

После фазы схватывания стяжка начинает затвердевать. На данном этапе основная доля гранул цемента и вода в растворе начинают взаимодействовать (происходит реакция цементной гидратации). Наиболее оптимально процесс проходит при атмосферной влажности в 75% и температуре воздуха от +15 до +20 °С.

Если температура не поднялась до +10 градусов, очень велика вероятность того, что бетон не наберет проектной прочности. Именно поэтому в условиях зимы и проведении работ на улице раствор компонуется специальными антиморозными добавками.

Набор прочности

Структурная прочность пола или любой другой конструкции и время на отвердевание цементного раствора находятся в прямой зависимости. Если вода из бетона уйдет быстрее, чем это необходимо для схватывания и цемент не успеет вступить в реакцию, то через определенный период после высыхания мы столкнемся с неплотными сегментами, влекущими за собой трещины и деформацию стяжки.

Эти дефекты можно наблюдать во время резки бетонных изделий болгаркой, когда неоднородная структура плиты свидетельствует о нарушении технологического процесса.

Согласно технологическим правилам, бетонный фундамент сохнет не менее 25 – 28 суток. Однако для конструкций, не выполняющих повышенные несущие функции, этот период разрешено сократить до пяти дней, после которых по ним можно ходить без опасения.

Факторы воздействия

Перед началом строительных работ необходимо взять во внимание все факторы, способные так или иначе оказать влияние на время высыхания бетона.

Сезонность

Конечно же, основное воздействие на процесс высыхания цементного раствора оказывает окружающая среда. В зависимости от температуры и атмосферной влажности период для схватывания и полноценной сушки может ограничиться парой суток в летнее время (но прочность будет невысокой) либо конструкция будет удерживать большое количество воды более 30 дней в период холодов.

Об упрочнении бетона при нормальных температурных условиях лучше расскажет специальная таблица, в которой указано, сколько времени потребуется для достижения максимального эффекта.

Также многое зависит и от плотности укладки строительной смеси. Естественно, чем она выше, тем медленнее уходит влага из структуры и тем лучше будут показатели гидратации цемента. В промышленном строительстве эту проблему решают при помощи виброобработки, а в домашних условиях обычно обходятся штыкованием.

Стоит помнить, что плотная стяжка сложнее поддается резке и сверлению после трамбовки. В таких случаях используют буры с алмазным напылением. Сверла с обычным наконечником моментально выходят из строя.

Наличие разнообразных компонентов в строительной смеси также влияет на процесс схватывания. Чем больше в составе раствора пористых материалов (керамзит, шлак), тем медленнее будет происходить обезвоживание конструкции. В случае с песком или гравием, наоборот, жидкость быстрее выйдет из раствора.

Чтобы замедлить испарение влаги из бетона (особенно в условиях высокой температуры) и улучшить его прочность, прибегают к использованию специальных добавок (бетонит, мыльный состав). Это несколько отразится на стоимости массы для заливки, но избавит от преждевременного пересыхания.

Обеспечение условий сушки

Чтобы влага дольше оставалась в растворной смеси, можно уложить гидроизоляционный материал на опалубку. Если формовочный каркас состоит из пластика, дополнительная гидроизоляция не требуется. Демонтаж опалубки проводят через 8 – 10 дней – этого времени застывания достаточно, дальше бетон может сохнуть без опалубки.

Также можно удержать влагу в толще бетонного пола путем введения в строительную смесь модификаторов. Чтобы можно было ходить по залитой поверхности как можно скорее, придется добавлять к раствору специальные компоненты для быстрого затвердевания.

Снижение испарения

Сразу после схватывания бетонную поверхность укрывают полиэтиленом, чем существенно снижают испарение влаги в первые дни после монтажа конструкции. Раз в три дня пленку убирают и проверяют наличие пыли и трещин, поливая пол водой.

На двадцатые сутки полиэтилен убирают и дают стяжке окончательно высохнуть в обычном режиме. Через 28 – 30 дней можно не только ходить по фундаменту, но и нагружать его строительными конструкциями.

Сколько времени застывает бетон?

От чего зависит?

Стадии застывания

Застывание включает в себя два этапа.

Этап застывания (к примеру, фундамента)

Период затвердевания нескольких марок бетона:

Срок застывания М 200 = два -два с половиной часа.
Срок застывания М 300 = полтора-два часа.
Срок застывания М 400 = один-два часа.

Вернуться к оглавлению

Этап затвердевания

Срок полного затвердевания бетона некоторых марок:

M 200 = от четырнадцати до восемнадцати дней.
M 400 = от семи до четырнадцати дней.

Сезонность работ

Новым способом теплового воздействия в строительстве зимой является применение термоматов.

Сколько времени застывает бетон?

От чего зависит?

Стадии застывания

Застывание включает в себя два этапа.

Этап застывания (к примеру, фундамента)

Период затвердевания нескольких марок бетона:

Срок застывания М 200 = два -два с половиной часа.
Срок застывания М 300 = полтора-два часа.
Срок застывания М 400 = один-два часа.

Вернуться к оглавлению

Этап затвердевания

Срок полного затвердевания бетона некоторых марок:

M 200 = от четырнадцати до восемнадцати дней.
M 400 = от семи до четырнадцати дней.

Сезонность работ

Новым способом теплового воздействия в строительстве зимой является применение термоматов.

Условия твердений бетона и уход за ним

В процессе твердения в бетоне протекают реакции гидратации, в ходе которых минералы цемента, взаимодействуя с водой, образуют новые соединения. Обезвоживание бетона в ранние сроки в результате испарения может замедлить или прекратить процесс твердения и привести к недобору прочности, а также вызвать большие его усадки и растрескивание.

При благоприятных условиях твердения прочность бетона непрерывно повышается. Для нормального твердения бетона необходима положительная температура 20±2°С с относительной влажностью окружающего воздуха не менее 90%.

При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7—14 дней после приготовления набирает 60—70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.

Если бетон твердеет все время в воде, то его прочность будет выше, чем при твердении на воздухе. При твердении бетона в сухой среде вода из него через несколько месяцев испарится и тогда твердение практически прекратится. Объясняется это тем, что внутренняя часть многих зерен цемента не успевает вступить в реакцию с водой. Поэтому для достижения бетоном необходимой прочности нельзя допускать его преждевременного высыхания. В теплую сухую и ветреную погоду углы, ребра и открытые поверхности бетона высыхают быстрее, чем внутренние его части. Необходимо предохранить эти элементы от высыхания и дать им возможность достигнуть заданной прочности.

При твердении бетона всегда изменяется его объем. При твердении бетон дает усадку, которая в поверхностных зонах происходит быстрее, чем внутри, поэтому при недостаточной влажности бетона в период твердения на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины. Кроме того, трещинообразование возможно в результате неравномерного разогрева бетонного блока вследствие выделения тепла при схватывании и твердении цемента. Трещины снижают качество, прочность и долговечность бетона.

Рост прочности бетона в значительной степени зависит от температуры, при которой происходит твердение. Твердение бетона при температуре ниже нормальной замедляется, а при температуре ниже 0°С практически прекращается; наоборот, при повышенной температуре и достаточной влажности процесс твердения ускоряется.

Продолжительность твердения имеет большое практическое значение при бетонных работах. Ускорять твердение необходимо, когда требуется быстро нагрузить конструкции эксплуатационной нагрузкой или распалубить в ранние сроки, а главным образом при работах зимой и изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Для ускорения твердения бетона применяют добавки-ускорители, вводимые при приготовлении бетонной смеси. Оптимальное содержание добавок-ускорителей устанавливается экспериментальным путем строительной лабораторией.

Чтобы свежеуложенный бетон получил требуемую прочность в назначенный срок, за ним необходим правильный уход: поддержание его во влажном состоянии, предохранение от сотрясений, повреждений, ударов, а также от резких изменений температуры.

Отсутствие ухода может привести к получению низкокачественного, дефектного и непригодного бетона, а иногда к разрушению конструкции несмотря на хорошее качество применяемых материалов, правильно подобранный состав смеси и тщательное бетонирование. Особенно важен уход за бетоном в течение первых дней после укладки. Недостатки ухода в первые дни могут настолько ухудшить качество бетона, что практически их нельзя будет исправить даже тщательным уходом в последующие дни.

Благоприятные температурно-влажностные условия для твердения бетона обеспечивают путем предохранения его от вредного воздействия ветра и прямых солнечных лучей, систематической поливкой. Для этого открытые поверхности свежеуложенного бетона укрывают полиэтиленовой пленкой и поливают водой. В зависимости от климатических условий частота поливки должна быть такой, чтобы поверхность бетона в период ухода все время была во влажном состоянии. В сухую погоду открытые поверхности поддерживают во влажном состоянии до достижения бетоном 50—70% проектной прочности.

В жаркую погоду поливают также деревянную опалубку. При снятии опалубки до истечения срока поливки (например, опалубки колонн, стен, боковых щитов балок) поливают и распалубленные вертикальные поверхности бетонных конструкций. Наиболее эффективно вертикальные и круто наклонные поверхности поливать непрерывным потоком воды через систему трубок с мелкими отверстиями. В жарком сухом климате этот способ полива применяют обязательно. При температуре ниже +5° бетон не поливают.

Низкая температура является главной проблемой сопровождающей зимнее бетонирование. Для начала стоит упомянуть каким образом отрицательная температура может повлиять на процесс схватывания и твердения бетона. Существует две основных причины:

– затормаживание процесса гидратации цемента (увеличение сроков набора прочности бетона)

– вымерзание воды, входящей в состав бетона (полная остановка процесса набора прочности)

Низкая температура (0 − +10 градусов) существенно затормаживает процесс гидратации цемента, то есть растягиваются сроки набора прочности бетона. К примеру: в нормальных условиях (+20 градусов Цельсия) за неделю бетон набирает до 70% прочности. При температуре окружающего воздуха +5 градусов, срок набора 70% марочной прочности бетона может растянуться на 3-4 недели. В такую погоду рекомендовано добавление добавок, ускоряющих гидратацию, чтобы бетон ускоренными темпами набирал марочную прочность.

И если низкая положительная температура тормозит процесс схватывания и набора прочности бетона, то отрицательная – полностью его останавливает. Причина тому – вымерзание воды в молодом бетоне. Сам процесс гидратации цемента невозможен в отсутствие воды. Вода является необходимым компонентом для образования цементного камня. Цемент должен находиться в контакте с водой (влагой) в течение всего времени созревания.

При бетонировании в отрицательных температурах, основная задача – не дать замерзнуть воде, входящей в состав бетона.

Существует несколько основных способов сохранения воды затворения бетона от вымерзания:

– применение противоморозных добавок в бетон (ПМД)

– использование электропрогрева бетона

– укрывание бетона пленкой ПВХ, утеплителями и т.п.

– сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками.

Применение противоморозных добавок в бетон – наиболее распространённый способ, применяемый при бетонировании в зимних условиях. Так называемый зимний бетон производится в различных вариациях, отличающихся между собой процентным содержанием добавок. Роль химических добавок – активировать процессы твердения и понизить температуру замерзания жидкой фазы. Кроме этого строитель должен помнить:

– чтобы обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде до набора критической прочности, внутренний запас теплоты в бетоне создают путем подогрева материалов, составляющих бетонную смесь;

– после окончания укладки смеси поверхность бетона нужно сразу же утеплить щитами или матами, что поможет сохранить теплоту выделяющуюся при химической реакции цемента с водой (экзотермия цемента) и поддерживать необходимые условия для твердения бетона. Изолированный от холодного воздуха бетон твердеет за счет тепла, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении, а также тепла, выделяемого в процессе экзотермической реакции твердения цементного теста;

– запрещается применять смерзшийся заполнитель.

Электропрогрев бетона чаще применяется на стройках, где имеется техническая возможность использовать трансформаторы большой мощности (30-80 кВт). Электрический прогрев бетона зимой лучший метод, при проведении монолитных работ.

Укрывание бетона – наиболее рациональный метод бетонирования в зимнее время, при граничных температурах воздуха +3 − -3. Схватывание и твердение бетона – изотермический процесс, то есть: при застывании и наборе прочности, цемент, контактируя с водой, выделяет тепло. Для этого необходимо свежеотлитую конструкцию из бетона укрыть ПВХ плёнкой, или утеплителем. В некоторых случаях, если при бетонировании в зимнее время применялся обычный бетон без противоморозных добавок, а температура воздуха резко упала до низких минусовых значений (-5 − -15º) целесообразно использовать газовые или электрические пушки.

Если будет использоваться дополнительный прогрев тепловыми пушками, то укрытие из плёнки ПВХ укладывается не на поверхность бетона, а на временный каркас из досок, брусков и т.п . Создаётся нечто наподобие низкой «палатки» или «шатра» над бетонной конструкцией и под это укрытие ставятся тепловые пушки. Чем выше будет температура под шатром, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев.

Движение людей по забетонированным конструкциям, а также установка на них лесов и опалубки допускается только тогда, когда бетон достигает прочности не менее 1,5 МПа. Движение автотранспорта и бетоноукладочных машин по забетонированной конструкции допускается только по достижении бетоном прочности, предусмотренной проектом производства работ.

Время схватывания бетона: химическая и физическая модели. Время протекания реакций

За какое время схватывается бетон? Какие процессы протекают в нем во время превращения полужидкого раствора в твердый материал? Как на эти процессы влияет температура атмосферного воздуха? Давайте разбираться.

Схватывание: химия и физика

Для начала давайте выясним, что это за процесс — схватывание бетона, как он протекает с точки зрения химических реакций и физической модели (см.также статью «Бетонные столбики – важный элемент строительства»).

Уточним: все процессы в бетоне, строго говоря, правильнее называть гидратацией цемента. По понятным причинам куда более стойкие химически кварцевый песок и щебень в реакцию не вовлекаются.

Химическая модель

При контакте портландцемента с водой одновременно запускается несколько химических процессов, сводящихся к превращению окисей и солей алюминия и кальция в, соответственно, гидроалюминаты и гидросиликаты.

Основные реакции имеют следующий вид:

3CaO*Al2O3+6H2O -> 3CaO*Al2O3*6H2O.
Ca2SiO4+H2O -> Ca2SiO4*H2O.
3CaO*SiO2+H2O -> 3Ca2SiO4*H2O+Ca(OH)2.

Все три реакции протекают с выделением незначительного количества тепла. Полная гидратация цемента требует его смешивания с водой в пропорции 1:0,4; при этом в собственно химические процессы вовлекается примерно 60% от общего количества воды. Остальная жидкость остается запертой в ячейках будущего бетона, формируя его пористую структуру; она будет испаряться в течение нескольких недель или даже месяцев.

Параллельно с гидратацией составляющих цемент минералов в массе бетона протекает несколько более медленных реакций, которые постепенно приводят к набору бетоном марочной прочности:

Гашеная известь Ca(OH)2 в союзе с углекислотой постепенно превращается в прочный и слаборастворимый карбонат кальция CaCO3.

Несколько минералов, большей частью состоящих из карбоната кальция.

Присоединение к этой реакции двуокиси кремния порождает не менее прочные и стабильные силикаты кальция.

Физическая модель

Как процесс выглядит с точки зрения происходящих в массе бетона физических процессов?

Схватывание и твердение бетона

Когда бетон взаимодействует с водой, он твердеет и становится цементным камнем. Однако для влияния на этот процесс необходимо понимать, что происходит: как проистекает твердение, от каких факторов оно зависит. Изучение стадий гидратации позволяет ученым создавать добавки для бетона, ускоряющие схватывание и улучшающие его свойства.

Выгоды от применения добавок

Предприятия, производящие железобетонные изделия или выпускающие товарный бетон, пользуются упомянутыми добавками и получают ощутимые преимущества. Ведь добавки позволяют:

уменьшить потребление электричества и газа, поскольку сроки пропаривания ЖБИ сокращаются;
снизить трудозатраты на вибрирование;
увеличить скорость оборачивания опалубки (формоснастки);
сэкономить цемент;
улучшить эксплуатационные качества товарного бетона и ЖБИ.

Стадия схватывания бетона

Эта стадия занимает небольшой отрезок времени – несколько часов. Сколько именно будет проходить схватывание, зависит от температуры окружающей среды. Эталоном считается температура 20 градусов Цельсия – это так называемая расчетная температура. Она позволяет бетону/цементу схватиться через 2 ч после затворения раствора. Сам процесс схватывания занимает 1 ч. То есть примерно через 3 ч после затворения можно сказать, что бетон/цемент схватился. Но если температура равна 0 градусов, данная стадия занимает 15-20 ч. Да и начало схватывания при нулевой температуре приходится на 6-10-й час после затворения смеси. А вот при высоких температурах картина обратная – пропаривание ЖБИ в специальных камерах позволяет ускорить схватывание до 10-20 мин.

На этой стадии можно помешать бетону/цементу окончательно твердеть. Ведь раствор еще остается подвижным, и если его постоянно помешивать, процесс схватывания затягивается – действует механизм тиксотропии. Поэтому раствор доставляют в бетоносмесителе, осуществляющем непрерывное вращение смеси. Так сохраняются ее основные свойства, а будущая надежность и прочность бетона/цемента ничуть не уменьшается.

Однако чрезмерное затягивание времени вращения негативно сказывается на качественных характеристиках бетона/цемента. К сожалению, такие случаи бывают – когда форс-мажорные обстоятельства не позволяют вылить раствор в опалубку, и смесь приходится перемешивать в бетоносмесителях в течение 10-12 ч. Особенно неприемлемы подобные ситуации при жаркой погоде, ведь высокая температура воздуха способствует быстрому схватыванию бетона/цемента. Непрерывное вращение не дает смеси твердеть, однако в ней происходят необратимые изменения, отнюдь не улучшающие эксплуатационные характеристики.

Стадия твердения бетона

Как только стадия схватывания бетона/цемента закончена, наступает стадия твердения. Смесь лежит в опалубке, она схватилась и теперь твердеет. Поскольку в нормативах прописано время твердения 28 дней, многие считают, что это окончательный срок. На самом деле процесс твердения и набора прочности товарного бетона или ЖБИ идет годами. 28 суток – это регламентированный срок, позволяющий использовать бетонные изделия с некоторой гарантией. За эти четыре недели прочность бетона/цемента нарастает весьма динамично, а далее увеличение твердости происходит малыми темпами. Так получается благодаря входящим в состав смеси компонентам, обеспечивающим ее гидратацию.

Компоненты бетона

При затворении цементного/бетонного раствора его основные компоненты вступают в реакцию с водой. На стадиях схватывания и твердения их поведение значительно различается. Одни ингредиенты сразу же при затворении вступают в реакцию с жидкостью, другие – спустя время, третьи не проявляют активности вовсе. Вот компоненты бетонной/цементной смеси:

трёхкальциевый силикат – C3S;
двухкальциевый силикат – C2S;
трёхкальциевый алюминат – C3A;
четырёхкальциевый алюмоферрит – C4AF.

Роль трёхкальциевого силиката

Минерал C3S (формула 3СаО х SiO2) способствует нарастанию прочности бетона/цемента не только в течение 28 дней, но и гораздо дольше. Хотя, конечно, наиболее значимый вклад в дело прочности С3S делает в первый месяц существования бетонной или железобетонной конструкции. Трёхкальциевый силикат выделяет тепло, когда в смесь добавляют воду, затем нагревание прекращается на непродолжительное время и возобновляется с началом стадии схватывания. Вся эта стадия идет с выделением тепла, а в процессе твердения температура постепенно снижается. Именно трёхкальциевый силикат играет главную роль в приобретении стройматериалом прочности несмотря на то, что в первые сутки после затворения смеси в ней более активно действует другой компонент – С3А.

Трёхкальциевый алюминат – самый быстрый компонент

С3А (формула 3СаО х Аl2O3) усилено работает с самого начала стадии схватывания. В первые дни жизни бетонной/цементной конструкции он способствует стремительному нарастанию прочности – его скорость реакции в период схватывания огромна. А вот в стадии твердения и дальнейшем наборе прочности он практически не участвует.

Двухкальциевый силикат – помощник на стадии твердения

C2S (формула 2CaO x SiО2) в течение первых четырех недель бездействует. Стадия схватывания и первичный период твердения цемента происходят без его участия. К концу первого месяца активность его «родственника» – трёхкальциевого силиката – угасает. И двухкальциевый силикат вступает в активную фазу. Его благотворное воздействие на прочность бетона/цемента длится годами, способствуя нарастанию этого качества. Кстати, период «спячки» C2S можно значительно сократить, если использовать специальные добавки в бетонную/цементную смесь.

Инертность четырёхкальциевого алюмоферрита

C4AF (формула 4CaO x Al2O3 x Fe2O3) – минерал, практически не играющий роли в наборе прочности и твердении бетона/цемента. Только на самых поздних сроках твердения он оказывает влияние на увеличение прочности конструкции. Однако воздействие это незначительно.

Все эти компоненты вступают в химическую реакцию с водой при затворении. Данная реакция способствует увеличению, сцеплению и осаждению кристаллов минералов, так что гидратация бетона/цемента – это кристаллизация смеси.

Усовершенствование качеств бетона

Многочисленные лаборатории и институты подробно изучают процесс гидратации в целом и отдельные его этапы. Благодаря этому производители могут влиять на многие показатели:

начало и конец схватывания смеси;
ее подвижность;
морозостойкость;
водонепроницаемость;
стойкость к коррозии;
прочность и т.д.

Основная роль в оказании такого влияния принадлежит специальным добавкам в бетон/цемент. А современное оборудование, осуществляющее точное дозирование и тщательное перемешивание, помогает достичь отличных результатов по однородности состава бетона/цемента.

Твердение бетона — идеальные условия для набора прочности

Для того чтобы контролировать ход строительных работ необходимо иметь понятие о таком процессе, как твердение бетона. Кроме того, сам процесс также нуждается в регулировании, поскольку слишком быстрое или, наоборот, медленное твердение может привести к снижению качественных показателей бетонных конструкций.

Что такое схватывание бетона? ↑

Прежде чем перейти к рассказу о твердении бетонных конструкций, стоит поговорить о таком явлении, как схватывание. Процесс схватывания начинается практически с первых часов «жизни» бетона и протекает в довольно быстром темпе. Конкретное время схватывания бетона зависит от окружающей среды. При эталонных 20° С оно начинается спустя примерно пару часов после приготовления раствора и происходит в течение 60 минут. Иными словами, уже спустя три часа после того как раствор был готов, процесс схватывания завершается, и состав переходит в следующую стадию своей «жизни» — затвердеванию.

При изменении температурных условий меняется и временной промежуток между затворением и началом схватывания. Так, при отрицательных температурах время его начала может быть отложено более чем на пять часов, а при очень высоких — ускорено до четверти часа.

Что такое застывание бетона? ↑

С физико-химической точки зрения, это явление представляет собой процесс, в ходе которого частицы цемента, входящего в состав любой бетонной смеси, вступают во взаимодействие с водой. Есть у этого явление и научное название — гидратация цемента. Правильное течение этого процесса происходит при соблюдении определенных условий — температуры 18-20° С и 90-100 % влажности. Если эти условия по какой-либо причине нарушаются, то, соответственно, и время застывания бетона меняется.

При отрицательных температурах вода начинает переходить в твердое состояние (иначе говоря, просто-напросто превращаться в лед). Кристаллы льда начинают давить на цементные частицы, вызывая заметное снижение качественных свойств бетона. Время, в течение которого происходит затвердевание бетона, меняется и в том случае, если влажность воздуха снижается до очень низких показателей, поскольку прекращается поступление влаги, необходимой для гидратации цемента. Если же бетонную конструкцию вновь поместить в идеальные для нее условия, то вышеозначенный процесс возобновится.

Оттого, насколько условия, в которых твердеет бетон, близки к идеальным, зависит рост прочности материала. Если «молодая» бетонная конструкция обеспечена ими, то набор необходимой для замера марки раствора прочности будет происходить в течение 28 дней. К окончанию же второй недели, прошедшей после заливки бетона, прочность достигнет 70 % от «эталонной», после чего процесс ее набора пойдет гораздо медленнее. На самом же деле в прошествии 28 дней процесс твердения не завершается и может длиться в течение нескольких лет.

Однозначного ответа на вопрос о том, сколько сохнет бетон, на самом деле нет. В этом случае все зависит от того, какая именно нагрузка планируется на ту или иную конструкцию. Так, к примеру, если вы хотите сделать забор из металлического сайдинга или досок, возводить его на ленточном бетонном фундаменте можно уже через несколько дней. Однако если речь идет о строительстве дома, то тут время начала дальнейшего строительства должно определяться квалифицированными специалистами.

Как можно изменить время твердения бетона? ↑

Поскольку в большинстве случаев во время проведения работ с бетонным раствором атмосферные условия далеки от идеальных, приходится принимать дополнительные меры. Так, если заливка раствора происходит в холодное время года при отрицательных температурах, необходимо обеспечить ему прогрев. Для этого используют несколько способов, среди которых прогрев бетона с помощью электрических проводов, и заливка раствора в теплую опалубку. Кроме того, в зимнее время года в бетон вводят специальные антиморозные присадки, предотвращающие кристаллизацию воды.

Иногда во время заливки в условиях зимы, используют метод отложенной гидратации цемента. Для этого бетон, в который вводят небольшое количество противоморозной добавки, заливают при температуре ниже -15° С. Естественно, что при таких условиях вода в растворе быстро замерзает и гидратация прекращается. Возобновляется она уже весной. Однако такой метод в большинстве случаев приводит к снижению качественных характеристик бетонной конструкции.

Еще одно экстремальное условие для бетона — это высокая температура воздуха. В таком случае прибегают к увлажнению застывающего раствора. Для этого его поливают водой или укрывают специальными пленками, а также покрывают слоем состава на битумной основе.

В ходе процесса твердения требуется контроль изменения объема. Процент такого изменения не должен превышать 1% от первоначального показателя, в идеале же усадка и вовсе должна отсутствовать. Впрочем, как показывает практика, такое в принципе невозможно. В том случае, если изменение объема имеет критическое значение, нужно применять специальные меры, которые, кстати, не всегда бывают эффективны. Если время высыхания бетона очень коротко, на материале могут появляться трещины, ведущие к снижению прочности конструкции.

Замеры всех показателей набирающей прочность бетонной конструкции должны осуществляться специалистами.

Твердение бетона

Сложный и продолжительный по времени физико-химический процесс, в ходе которого цемент вступает во взаимодействие с водой и образует новое соединение с определенными свойствами, является твердением бетона. Постепенное проникновение воды вглубь цементной смеси приводит к тому, что все новые порции цемента вступают в химическую реакцию, что и определяет постепенность застывания. Время, через которое бетонные смеси обретают нужную прочность и становятся не пластичными, называется временем твердения. Даже по истечении полугода после его начала, внутренняя часть цементных частиц не успевает вступить во взаимодействие с водой.

Финальное застывание наступает не через 28 регламентированных суток, а протекает годами.

Для нормального отвердевания бетонной смеси необходимы благоприятные условия, к которым относятся:

положительная температура окружающей среды 20±20 °С
влажность воздуха не ниже 90%.

Такую влажность можно получить при обработке смеси в специальной камере или ее постоянной засыпке влажными опилками или песком.

Особенности схватывания бетона

Застывание бетона в водной среде приводит к увеличению его прочности, чем при реакции на воздухе. Если реакция происходит при сухом окружающем воздухе, то вода через какое-то время полностью испаряется и взаимодействие компонентов останавливается. Это объясняется тем, что часть цементных частиц не успеет вступить во взаимодействие с водой.

В силу этого, чтобы бетон смог достичь необходимой прочности, его необходимо постоянно увлажнять и не допускать преждевременного высыхания. В ветреную, теплую и сухую погоду, углы, открытые поверхности и ребра бетонного раствора высыхают значительно быстрее, чем его внутренние части. Важно предохранить их от высыхания и позволить им достичь нужной прочности.

Твердея, бетон всегда изменяется в объеме и дает усадку, происходящую в поверхностных зонах более быстро, чем внутри. Именно поэтому, если во время данного процесса влажность недостаточна, на поверхности образуются усадочные трещины. Кроме этого, к образованию трещин может привести неравномерное прогревание залитой массы в результате выделения тепла во время схватывания и отвердевания. Долговечность, качество и прочность значительно снижаются при появлении трещин.

Температура, при которой происходит процесс набора прочности, оказывает значительное воздействие на сопротивляемость бетона. Твердение товарного бетона при температуре ниже +200 °С замедляется, а при нулевых температурах практически прекращается; и, наоборот, при достаточной влажности и высоких температурах окружающего воздуха застывание происходит быстрее.

Твердение бетона и продолжительность этого процесса обладает большим практическим значением при проведении работ. Ускорение процесса застывания необходимо при зимних работах, либо в случае распалубки в ранние сроки, а также при необходимости нагружать конструкции эксплуатационными нагрузками в короткие сроки.

Ускорители и аналогичные добавки

Для того, чтобы ускорить схватывание, при изготовлении бетонных смесей применяют специальные вещества. Наиболее подходящее количество и состав добавок, в процессе экспериментальных исследований, устанавливает строительная лаборатория. При этом ускоритель твердения и схватывания бетона, в процентном соотношении к массе цемента, не должен быть выше следующих величин: хлорида кальция не больше 3% в неармированных и 2% в армированных конструкциях; различные соли азотной кислоты – 4%, а сульфата натрия — 2%.

Подобные добавки-ускорители нельзя вводить в раствор в конструкции армированные сталью, которая была термически упрочнена, а также при использовании глиноземистого цемента. Исключение составляет сульфат натрия, который применяется в железобетонных конструкциях, предназначенных для функционирования в зонах воздействия блуждающих токов. Ознакомиться с полным перечнем ограничений по их использованию в различных конструкциях можно в СНиПе.

Кроме разных химических реагентов, для ускорения процесса твердения бетонных конструкций довольно широко применяется метод обработки электрическим током или паром. Одновременное применение ускорителей и тепловой обработки позволяет значительно уменьшить время.

Для увеличения быстродействия процесса застывания бетонного раствора применяют специальные быстротвердеющие цементы, а также активизируют обычные портландцементы посредством мокрого или сухого вибродомола.

Сегодня на рынке добавок для бетонных растворов представлено множество марок, изготавливаемых как на отечественных, так и на зарубежных производствах. Продаются как добавки, способствующие только ускорению затвердевания, так и комплексные вещества, которые не только приближают результат, но и выступают в качестве пластификаторов и противоморозных компонентов. Цена во многом зависит от количества и сложности получения компонентов, входящих в модифицирующую добавку. Так же влияет на цену и то, где изготовлен ускоритель – импортная продукция стоит на порядок дороже аналогичной, но производимой в России.