Воздушная защита: фильтр-поглотитель ФПУ-200Внутренняя отделка деревянного дома. Нужна ли она вообще?Вагонка из лиственницы как элемент звукоизоляцииВагонка из лиственницы: идеальный выбор для вашего домаБетонные полы дополняет мир топпинговых покрытийОднопольные противопожарные двери из нержавеющей сталиТеплый дом из пеноблоков энергоэффективное решениеПеноблоки в малоэтажном строительстве — экономичное и эффективное решениеНовинки в автомире: покупаем автозапчасти онлайн без проблемУмный мониторинг фундаментов, ключ к долговечности вашего строения

твердение бетона

Бетон b30, бетон м400 класс в30

твердение бетона

Твердение бетона

Твердение бетона представляет собой сложное физико-химическое явление, при котором цемент, взаимодействуя с водой, образует новые соединения.

Вода проникает в глубь частиц цемента постепенно, в результате все новые его порции вступают в химическую реакцию. Поэтому и бетон твердеет постепенно. Даже через несколько месяцев твердения внутренняя часть зерен цемента еще не успевает вступить в реакцию с водой.

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%, создаваемой в специальной камере или при засыпке бетона постоянно увлажненным песком либо опилками.

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. Твердея, 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 д@бавки-ускорите-ли, вводимые при приготовлении бетонной смеси. Оптимальное содержание добавок-ускорителей устанавливается экспериментальным путем строительной лабораторией. При этом количество добавок-ускорителей твердения бетона в процентах от массы цемента не должно превышать следующих величин: сульфат натрия — 2%, нитрат натрия, нитрат кальция, нитрит-нитрат кальция, нитрит-нитрат-сульфат натрия и нитрит-нитрат-хлорид кальция — 4%, хлорид кальция в бетоне армированных конструкций — 2%, в бетоне неармированных конструкций — 3 .

Добавки-ускорители твердения не следует вводить при применении глиноземистого цемента, а также в конструкциях, армированных термически упрочненной сталью, кроме сульфата натрия в железобетонных конструкциях, предназначенных для эксплуатации в зонах действия блуждающих токов. Кроме того, добавки хлорида кальция, нитрит-нитрат хлорида кальция не допускается применять в предварительно-напряженных конструкциях, а добавки хлорида кальция — и в конструкциях с ненапрягаемой рабочей арматурой диаметром 5 мм и менее, а также в железобетонных конструкциях, предназначенных для эксплуатации в агрессивной среде (агрессивность среды устанавливается по СНиП П-28—73).

Полный перечень ограничений по применению добавок-ускорителей в конструкциях приведен в СНиП III-15—76.

В производстве сборного железобетона широко применяют для ускорения твердения тепловую обработку бетона паром или электрическим током. Введение в бетонную смесь добавок-ускорителей твердения сокращает продолжительность тепловой обработки.

Иногда при аварийных восстановительных работах используют дорогостоящий глиноземистый цемент, который через сутки твердения дает 80—90 28-дневной прочности.

Ускоряют процесс твердения особо быстротвердеющие портландцемента: (ОБТЦ) и быстротвердеющие портландцемента (БТЦ), а также жесткие бетонные смеси на обычных цементах.

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 влагоемким покрытием (брезентом или мешковиной), а при отсутствии этих материалов поверхность бетона закрывают через 3—4 ч после укладки бетона слоем песка или опилок и поливают водой. В зависимости от климатических условий частота поливки влагоемкого покрытия 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.

Поливают бетон из брандспойтов с наконечниками, разбрызгивающими струю.

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 током воды через систему трубок с мелкими отверстиями. В жарком сухом климате этот способ полива применяют обязательно.
Свежеуложенный бетон, находящийся в соприкосновении с текучими грунтовыми водами (особенно агрессивными), должен быть защищен от их воздействия путем временного отвода воды, устройства изоляции и другими средствами в течение 3 суток, если он приготовлен на глиноземистом цементе, и 14 суток при приготовлении на прочих цементах.

Укрытие и поливка бетона требуют значительной затраты труда, поэтому поверхности, не предназначенные в дальнейшем для монолитного контакта с бетоном и раствором (например, площадки, дороги, аэродромные покрытия, полы, перекрытия), а также слои набрызгбетона допускается вместо укрытия и поливки покрывать специальными окрасочными составами и защитными пленками (лаком «этиноль», дегтевыми и битумными эмульсиями, разжиженным битумом, полимерными пленками).

Ограждающие конструкции из легких бетонов на пористых заполнителях, к влажности которых предъявляются особые требования, водой не поливают, а покрывают окрасочным составом и пленками, предохраняющими бетон от увлажнения.

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.

Состав мероприятий по уходу за бетоном, порядок и сроки их проведения устанавливаются строительной лабораторией и утверждаются техническим руководством строительства.

Способы регулирования температурно-влажностного режима в бетоне массивных конструкций гидротехнических сооружений с начала укладки бетонной смеси до момента замоноличивания межблочных швов и режимы охлаждения бетона устанавливаются в проекте сооружений или в проекте производства работ и регламентированы СНиП Ш-45—76.

Мероприятия по уходу за бетоном ежедневно заносят в «Журнал бетонных работ».

Застынет ли бетон в воде?

Твердение бетона в воде – интересный процесс. Люди часто неправильно воспринимают его, подозревая, что он не даст никаких полезных результатов. Отличным примером являются рекомендации «профессионалов» заливать фундамент исключительно в засушливые месяцы. Они не правы, ведь материал можно использовать при разных условиях.

Вода – компонент бетона

Вода – один из компонентов строительной смеси. Она используется в определенном процентном соотношении с другими составляющими, чтобы обеспечить необходимую консистенцию. Этот нюанс является основополагающим при оценке неопытных строителей, полагающих, что при повышенной влажности материал потеряет свои качества.

Состав основывается на разбавлении связующих веществ, которые после затвердевания создают прочные связи между собой и с другими материалами. Так что наличие воды не так губительно, как принято полагать. Ее воздействие требует подробной оценки для получения истинных результатов.

Воздействие воды при затвердевании

Вода двойственно воздействует на бетон при затвердевании. Процесс протекает сразу в двух направлениях, но результат однозначен. Как же ведет себя материал при затвердевании?

  • Вбирается часть воды;
  • Вытесняется лишняя вода.

Оба направления противопоставляются друг другу, но продолжаются на каждом этапе наборе прочности. Подробности подскажут, как можно использовать смесь при близком водном горизонте и при плохих погодных условиях.

Вбирается часть воды

Заказывая бетон М250 с бетонного завода, человек получает качественную смесь нужной консистенции. Она доставляется специальным транспортом, поэтому нахождение опалубки в воде не меняет плотности. Если при производстве материала нарушается технология, консистенция становится густой. Связующие компоненты готовы принять еще часть влаги, поэтому они начинают забирать ее из окружающей среды. Также процесс наблюдается в последнюю неделю набора прочности, когда в помещении резко снижается влажность.

Вытесняется лишняя вода

В процессе затвердевания всегда вытесняется лишняя вода. Законы физики подсказывают, что материал с большей плотностью заместит ненужный компонент, что обеспечит достаточную прочность. На основании этого условия сегодня профессионалы используют строительную смесь в любых условиях. Главное, чтобы бетон доставлялся от производителя после проверки качества, так как несоответствие ГОСТам часто приводит к размытию.

Качественный бетон из водостойкого цемента

Особое внимание стоит уделить качеству бетона. Крупный производитель проверяет материал на соответствие требования стандартов, поэтому можно с помощью маркировки определить возможность применения смеси. Хотя при работе в местах с повышенной влажностью или в открытых водных объектах можно воспользоваться специальным бетоном, изготовленным из ВБЦ (водостойкого быстротвердеющего цемента).

Строительный материал нашел распространение при возведении монолитных мостов. Причиной этого является максимальная водостойкость и гидроизоляция после затвердевания. Эти показатели исключают ограничения, заставляющие прибегать к дополнительным работам в сложных условиях.

Если купить М200 от производителя, можно не беспокоиться о его затвердевании в грунтовых водах. Проверки подтверждают этот факт, поэтому профессионалы заливают фундамент в любых условиях. Единственной проблемой становится только небольшое увеличение срока набора прочности.

Наш адрес: г. Санкт-Петербург , пос. Белоостров , ул. Центральная (Дюны), д.1.

Твердение бетона

Изготовленные из бетонных смесей изделия могут оказаться в различных температурно-влажностных условиях окружающей среды. При этом одни условия благоприятно влияют на процессы твердения, другие, наоборот, вызывают замедление роста прочности, ухудшают структуру и снижают качество бетона.

Процесс твердения бетона обусловлен гидратацией находящегося в нем минерального вяжущего и появлением новообразований, в 1,5—2 раза больших по объему, чем исходное вещество твердой фазы цементного клинкера. Бетоны на основе портландцемента твердеют медленно, и при благоприятных условиях хранения (температуре 20±2°С и относительной влажности более 90 % или в воде) в 28-суточном возрасте испытываются на класс прочности. Изменение температурно-влажностного режима приводит к изменению кинетики твердения и структуры цементного камня.

Наилучшие условия для твердения минеральных вяжущих веществ — водные. В сухом воздухе (при небольшой относительной влажности) бетон твердеет медленнее, а прочность его оказывается ниже, так как в этих условиях часть воды затворения испаряется во внешнюю среду. В высушенном бетоне процесс нарастания прочности прекращается.

Полное представление о динамике увеличения модуля упругости твердеющего бетона можно получить по характеру изменения скорости ультразвука, проходящего через бетон ( 3.6). Испытания бетонов с помощью ультразвука показывают, что твердение в водной среде способствует более интенсивному увеличению модуля упругости, чем на воздухе. Если по истечении некоторого срока твердения бетона на воздухе его поместить в воду, модуль упругости его опять будет возрастать. Однако даже при длительном пребывании бетона в воде после воздушного хранения модуль упругости его не достигнет того значения, к которому приводит непрерывное выдерживание в воде в течение всего срока твердения. Бетон, выдержанный в воде и перенесенный в сухой воздух, практически сохраняет значение модуля упругости, приобретенного ранее.

Структура цементного камня при твердении на воздухе приобретает иной характер, чем при твердении в воде. Это связано с тем, что цементирующие новообразования появляются только в тех местах, где сохраняется вода. Количество новообразований (продуктов гидратации) при воздушном хранении оказывается меньше, и там, где нет воды, остаются ячейки в виде пор. Цементный камень бетона, затвердевшего на воздухе, имеет меньшую плотность, больше дефектов в своей структуре и, как следствие, меньшую прочность и коррозионную стойкость. Чтобы полнее проходили процессы гидратации, определяющие плотность цементного камня и бетона, необходимо поддерживать в период твердения повышенную относительную влажность окружающей среды и не допускать чрезмерного подсушивания бетонных изделий. Для этого в жаркое время года твердеющий бетон поливают водой или закрывают плеиками, мокрыми опилками и т.п.

Не менее важное значение при твердении бетона имеет температура окружающей среды. Твердение бетона обусловлено химическими реакциями между минералами портландцементного клинкера и водой затворения, сопровождающимися термодинамическим процессом, в связи с этим температурный фактор играет решающую роль. Изменение температуры не только влияет на скорость химических реакцией, что при рассмотрении вопроса о схватывании и твердении бетона является самым главным, но может вызывать деструктивные процессы, связанные с физическими явлениями, такими, как замерзание воды при пониженных температурах, расширение или сжатие твердой, жидкой и газообразной фаз, возникновение напряжений, образование трещин и т. п.

При понижении температуры наблюдается замедление процесса схватывания и твердения бетона и тем больше, чем меньше активность используемого вяжущего и ниже температура. Снижение температуры до 5°С уменьшает скорость твердения в 3—5 раз и более. Особенно резко замедляется процесс твердения при понижении температуры бетона от 5 до 0°С. Так, например, бе- топ после 28-суточного твердения при 0°С (без замораживания) имеет такую же прочность, как бетон 4-дневного твердения при 20°С. Накопленный опыт показывает, что при повышении температуры охлажденного бетона до нормальной твердение протекает с обычной скоростью и даже продолжительное воздействие температуры 0°С не снижает прочность бетона, а в отдельных случаях повышает ее. Старые мастера считали наилучшим периодом твердения бетона — осенний, и наиболее качественным «осенний бетон».

Понижение температуры бетона ниже нуля приводит практически к прекращению твердения бетона. Появление в бетоне льда, увеличивающегося в объеме на 9 % вызывает внутренние напряжения и нарушение структуры в еще не имеющем достаточной прочности твердеющем бетоне. Замораживание на ранних стадиях наносит непоправимый вред процессу твердения бетона и может привести к полному его разрушению.

Процессы схватывания и твердения бетонов на основе портландцемента ускоряются при повышении температуры. Так, например, при 15 °С процесс схватывания бетона протекает в течение 4 ч, при 50 °С 50 мин, при 100 °С 35 мин. При повышении температуры бетонов до 85° скорость твердения увеличивается в 6—10 раз и более. Тепловую обработку проводят при атмосферном давлении и температуре до 100 °С (пропаривание бетона) и при повышенных давлениях (до 0,9—1,6 МПа) и соответствующей температуре 176—202°С (запаривание бетона). При пропаривании в результате процессов гидратации образуются вещества, по химическому, фазовому составу и свойствам не отличающиеся от новообразований, получаемых при обычной температуре твердения.

Повышение температуры тепловлажностной обработки свыше 100 °С еще в большей степени ускоряет процесс твердения бетона. Так как твердение портландцемента может протекать только в присутствии воды, с целью предупреждения ее вскипания и испарения тепловую обработку проводят при повышенных давлениях, запаривают бетон в спецальных герметичных устройствах — автоклавах, формах и т. п. В процессе запаривания повышенное давление обусловливает возможность сохранения воды в капелыю-жидком состоянии при температуре выше 100 °С.

Помимо ускорения твердения запаривание бетона приводит к образованию качественно новых продуктов гидратации в результате взаимодействия Са(ОН)г с кремнеземом SiC>2. При этом количество цементирующих веществ увеличивается, плотность и прочность бетона возрастают.

Тепловая обработка ускоряет схватывание и твердение бетона, но одновременно приводит к негативным явлениям, связанным с нарушением его структуры — деструкции и, как следствие, к ухудшению физико-механических свойств затвердевшего бетона. В первую очередь это связано со значительным увеличением объема газовой и жидкой фаз при нагревании в свежеуложенном бетоне в результате их теплового расширения. В начальный период, когда бетон способен к пластическим деформациям, такое расширение вызывает некоторое увеличение объема бетона и уменьшение его плотности. В последующий период схватывания и твердения бетон теряет способность к пластическим деформациям, и в нем возникают напряжения.

При тепловой обработке бетонных изделий в период подъема или снижения температуры из-за неравномерного нагревания или охлаждения наружных и внутренних слоев бетона возникает термический градиент (перепад температуры в массе бетона на единицу длины), который также приводит к возникновению напряжений в бетоне из-за неравномерного расширения (или сокращения) его объема. Если суммарные напряжения превышают прочность твердеющего бетона на растяжение, появляются микротрещины. Перепад температур по толщине изделия вызывает миграцию свободной воды в бетоне, что приводит к образованию направленной пористости, ухудшающей его структуру, повышающей водопроницаемость, водонасыщение и снижающей коррозионную стойкость бетона.

Один из существенных недостатков пропаривания — снижение полноты гидратации портландцементного клинкера из-за ускоренного образования на поверхности зерен цемента плотных оболочек из продуктов гидратации, затрудняющих доступ воды вглубь зерен к еще не вступившему в химическое взаимодействие с водой клинкеру. В конечном результате качество пропаренных бетонов на основе портландцемента оказывается хуже, чем бетонов в 28-суточном возрасте нормального твердения. Предварительная выдержка изделий в течение 1,5—2 ч и более перед подъемом температуры и последующий медленный ее подъем благоприятно влияют на формирование структуры бетона, так как бетон приобретает структурную прочность и способность сопротивляться возникающим напряжениям.

Отличительная черта бетона – его капиллярно-пористая структура, образуемая зернами заполнителя, цементного камня й системы макро- и микрокапилляров, крупных пор и неплотностей. Свойства бетона определяются количественным соотношением структурных составляющих, видами применяемых материалов, технологическими факторами, а также строением бетонов и в конечном итоге их плотностью или пористостью. Основные типы структур бетона показаны на 6J. Различают

структуру бетона: плотную, с пористым заполнителем, ячеистую и зернистую.

Все виды бетонов являются пористыми телами. Даже хорошо уплотненные бетоны на плотных заполнителях имеют пористость составляющую 10 % общего объема бетона, обусловленную пористостью цементного камня и различного вида неплотностями (дефектами) структуры. В высокопрочных бетонах пористость играет отрицательную роль, снижая прочность, в ячеистых и легких бетонах — положительную, так как уменьшает теплопроводность и массу изделий и конструкций. Изменяя пористость материалов, можно направленно улучшать необходимые показатели и получать бетоны с заранее заданными свойствами.

Качество и долговечность бетонов определяются основными показателями физико-механических и упруго- пластических свойств, а также стойкостью бетона во времени под воздействием неблагопрятных факторов.

Средняя плотность бетонов может изменяться в широких пределах. У обычных тяжелых бетонов она изменяется в пределах 2200—2500 кг/м3. Средняя плотность бетонов, выполняющих наряду с конструкционными теплоизоляционные функции (используемых в ограждающих конструкциях), определяется их маркой, соответствующей их плотности в кг/м3. Так, легкие бетоны имеют марки по средней плотности от D 500 до D 1200, ячеистые бетоны —от D800 до D2000 (с интервалом через 100). Средняя плотность зависит от содержания вовлеченного и защемленного воздуха, не вступившей в химическое взаимодействие воды затворения, количества цемента и заполнителей, степени гидратации вяжущего. Плотность цементного камня и бетона предопределяет их многие свойства и, в первую очередь, прочность на сжатие.

Прочность на сжатие является важнейшей характеристикой бетона как конструкционного материала. Прочность на сжатие важна не только для характеристики способности бетона воспринимать сжимающие усилия при работе конструкции, но она еще косвенно предопределяет и ряд других свойств: модуль упругости, деформации, сопротивление растяжению, износу и истиранию, сцепление с арматурой и т.д.

Прочность бетона зависит от прочности его составляющих (заполнителей и цементного камня), сцепления между ннми и плотности структуры. Помимо указанных

основных факторов на прочность бетона влияют технологические способы уплотнения, условия твердения, его однородность, возраст, влажность и т. п.

В соответствии с ГОСТ прочность заполнителей тяжелых бетонов должна в 1,5—2 раза превышать прочность бетона на сжатие. В связи с этим разрушение бетона при сжатии происходит по менее прочному цементному камню, а прочность заполнителя в данном случае не оказывает влияния на общую прочность бетона. Применение в бетонах легких пористых заполнителей, имеющих меньшую прочность, чем прочность цементного камня, приводит к снижению прочности бетона. На прочность бетона большое влияние оказывает характер поверхности заполнителя (шероховатая или гладкая) и степень ее загрязнения, определяющие силы сцепления заполнителя с цементным камнем.

При определении класса бетона ГОСТом предусмотрена единая и обязательная методика изготовления образцов-кубов с размером 150X150X150 мм и условия их твердения. Бетонные образцы твердеют 28 сут в нормальных условиях (при температуре 15—20 °С и относительной влажности воздуха не ниже 90%), после чего их испытывают путем сдавливания на прессе до полного разрушения.

По прочности на сжатие тяжелый, напрягающий, мелкозернистый, легкий и ячеистый бетоны подразделяют на классы в соответствии со СНиП 2.03.01—84. Так, например, тяжелый бетон делится на классы: В 3,5; В 5; В 7,5; В 10; В 12,5; В 15; В 20; В 25; В 30; В 35; В 40; В 45; В 50; В 55 и В 60. Легкий бетон при марках по средней плотности (минимальной и максимальной без промежуточных значений, которые здесь не показаны) подразделяют на классы: Д 800 — В 2,5; В 3,5; В 5; В 7,5; Д 2000— В 20; В 25; В 30; В 35; В 40.

Прочности бетонов при испытании на растяжение и изгиб оказываются меньше в 9 раз (для бетона класса В 10), 17 раз (для бетона класса В 60) прочности на сжатие. Прочность на растяжение и изгиб зависит от тех же факторов, что и прочность на сжатие, при этом особенно большое влияние оказывают силы сцепления цементного камня с заполнителем. Для тяжелого бетона указанным СНиПом предусмотрены классы по прочности на осевое растяжение: В< 0,8; В< 1,2; Bt 1,6; В< 2. Эти классы назначают в том случае, когда работа бетона на растяжение имеет важное значение и контролируется на производстве.

Упругопластические свойства. Бетон является упру- гопластическим телом, проявляющим при приложении нагрузки упругие и пластические деформации. С помощью различного рода оптических или механических приборов при мгновенном приложении нагрузки можно замерить упругие деформации, которые изменяются по линейной зависимости и описываются законом Гука

Однако при длительной нагрузке появляются пластические деформации, и взаимосвязь деформации с напряжением принимает вид степенной зависимости

где т — показатель степени (больше 1); Е6—модуль деформации бетона, МПа.

Модуль деформации объединяет упругие и пластические деформации в определенном отрезке времени действия нагрузки (например, в течение 30—60 мин). При разгрузке бетона в нем наблюдаются остаточные деформации, т.е. загруженный бетон ие восстанавливает первоначальных размеров из-за необратимых пластических деформаций.

При расчетах несущих конструкций важную роль играет модуль упругости бетона. Модуль упругости возрастает при увеличении прочности бетона, относительного содержания в нем крупного заполнителя (с высоким модулем упругости), вида цемента и др. При невысоких значениях модуля упругости бетона необходимо увеличивать сечение железобетонных элементов и усиливать армирование для повышения жесткости конструкции. Модуль упругости бетона колеблется от 0,14-10® до 0,4Х X Ю6 МПа.

При постоянной нагрузке иа бетон в течение длительного времени пластические деформации нарастают и могут превысить в 3—3,5 раза начальную упругую деформацию. Этот процесс именуется ползучестью бетона. Принято считать, что ползучесть бетона связана с наличием в цементном камне гелевой структурной составляющей, содержащей адсорбционно связанную воду. Под нагрузкой гелевая составляющая необратимо деформируется в результате потери межплоскостной воды.

Одной из важных деформативных характеристик бетона является предельно возможная деформация сжатия или растяжения непосредствеиио перед его разрушением. Предельная сжимаемость тяжелых бетонов составляет 0,5—1,5 мм/м; легких бетонов — до 2 мм/м. Предельная растяжимость бетона примерно в 10 раз меньше его предельной сжимаемости. В железобетонных конструкциях, где бетон прочно связан со стальной арматурой, обладающей высокой степенью растяжимости, предельная растяжимость бетона повышается. Сцепление бетона со стальной арматурой обеспечивает в железобетонных конструкциях совместную работу бетона и стали. Оно зависит от истинного сцепления и сил трения. Истинное сцепление характеризуется адгезионными свойствами цементного камня с поверхностью стали, условиями твердения, возрастом бетона, степенью обжатия арматуры при усадке, а также состоянием поверхности металла. Адгезионное сцепление находится в прямой зависимости от прочности бетона на сжатие и составляет 0,12—0,22 от его предельного значения. Силы трения определяют при перемещении стержня относительно бетона после нарушения истинного сцепления. С целью улучшения сцепления” стальной арматуры с бетоном применяют арматуру периодического профиля с рифленой поверхностью или делают на конце стержней отгибы.

Усадка и набухание — это свойства затвердевшего бетона изменять свои линейные размеры (деформироваться) при изменении его влажности вследствие изменения влагосодержаиия окружающей среды или при непосредственном контакте с водой. Эти деформации прямо пропорциональны содержанию цементного камня в бетоне.

Понижение относительной влажности воздуха приводит к усадке бетона, а насыщение водой вызывает его набухание.

Увеличение расхода вяжущего (объема цементного камня), количества воды затворения, присутствие в цементе тонкомолотых добавок, низкая прочность повышают деформативность бетона. Наличие в бетоне крупного заполнителя и армирование бетона (арматурной сталью или другнмн прочными волокнами) уменьшают его деформации.

Большое влияние иа деформативность имеет характер строения и вид бетона. Так, например, усадка обычного бетона на плотных заполнителях составляет 0,1— 1,5 мм/м, легких бетонов на пористых заполнителях 0,4—3 мм/м. Набухание примерно в 10 раз меньше усадки. Неравномерная усадка бетона, особенно в ранние сроки твердения, может вызвать значительные напряжения и появление трещин.

Водопоглощение, водо- и газонепроницаемость бетонов зависит от структуры и характера пористости. Бетон как капиллярно-пористый материал может изменять свою влажность без непосредственного контакта с водой путем поглощения влаги из воздуха или ее испарения. Водопоглощение бетона обусловлено сорбционными и конденсационными процессами, связанными с изменением его температуры и относительной влажности воздуха, а также капиллярным подсосом воды. Водопоглощение плотных бетонов за счет сорбционных и конденсационных процессов очень мало, и его обычно не учитывают. В легких бетонах на пористых заполнителях оно достигает 8 % по массе, а в бетонах ячеистого строения может составить 25 %.

При непосредственном контакте с водой происходит водопоглощение бетона в результате капиллярного подсоса. При капиллярном подсосе в бетоне, не насыщенном водой, вода способна перемещаться по очень мелким капиллярам на относительно большие расстояния (теоретически на высоту 4,15 м) в результате диффузионных процессов, способствующих смачиванию поверхности капилляров. Однако на практике в бетоне вода не поднимается на такую высоту. Это связано с тем, что в бетоне нет идеальных капилляров, их форма и размеры постоянно изменяются, а следовательно, изменяются и капиллярные силы, вызывающие впитывание и перемещение воды. Полного насыщения водой образцов бетона даже при длительном выдерживании их в воде не происходит из-за защемления воздуха в порах бетона, который создает противодавление капиллярным силам.

Водопоглощение обычного бетона на плотных заполнителях составляет 4—8 % по массе, легких бетонов на пористых заполнителях 20—25 %. ячеистых 35—40 %. Водонасыщенный бетон имеет меньшую прочность и больше склонен к пластическим деформациям, в нем возникают большие напряжения при замораживании. Способность бетона насыщаться водой косвенно характеризует плотность и открытую пористость материала.

Для некоторых видов железобетонных изделий и сооружений (напорных труб, тюбингов, плотин гидроэлектростанций, наливных и газовых резервуаров и т. п.) одной из важнейших характеристик является водо-и газонепроницаемость бетона. Бетон, будучи капиллярно-пористым телом, при наличии соответствующего высокого давления проницаем для воды и газов. Однако это обстоятельство не исключает возможности его применения для работы при небольших давлениях. Следует учитывать, что газы имеют большую проникающую способность, чем вода и другие жидкости.

Большое применение находят бетоны в гидротехнических сооружениях, где основной характеристикой бетона является водонепроницаемость. Обычные бетоны могут фильтровать воду не через цементный камень, имеющий мелкокапиллярную структуру пор, а по сообщающимся между собой крупным капиллярам диаметром более Ю-5 см, макропорам, макротрещинам и макрополостям. Макропоры в бетоне образуются в результате воздухово- влечения, защемления воздуха при формовании смеси и испарения не вступившей в реакцию с цементом воды затворения, а также направленной ее миграции в неза- твердевшем бетоне под влиянием градиентов давления и температуры. Макротрещины появляются вследствие усадочных и других деформаций, а макрополости — в результате седиментации цементных частиц в свежезафор- мованном бетоне под зернами заполнителя и арматурой.

По водонепроницаемости бетоны делят на марки W2, W4, W6, W8, W 10, W 12. Цифры в обозначении марки показывают наибольшее давление, при котором бетон непроницаем для воды. Водонепроницаемость может понижаться под воздействием причин, вызывающих нарушение структуры бетона: замораживания и оттаивания, деформаций и т. п.

Для повышения водонепроницаемости бетонов применяют различные способы: повышают плотность бетона путем уменьшения количества воды затворения, увеличивают расход цемента, используют специальные виды цементов (например, расширяющийся), вводят добавки (эмульсии, хлорное железо, алюминат натрия и др.), пропитывают затвердевший бетон полимерами, жидким стеклом, серой, покрывают поверхность пленкообразующими составами или наносят гидроизоляционный слой.

Стойкость бетона во времени (долговечность) является одной из важнейших характеристик, определяющих экономическую целесообразность его применения. Бетон является долговечным строительным материалом, если он работает в благоприятных условиях. Воздействие неблагоприятных факторов — замораживания и оттаивания, водонасыщения и высушивания, высоких температур, химически агрессивных сред и т. п. может резко сократить срок эксплуатации и привести к полному разрушению строительной конструкции.

Морозостойкость — способность бетона сохранять или увеличивать свою прочность при многократно повторяющихся замораживании и оттаивании. Напряжения в бетоне при замораживании возникают только в том случае, если поры бетона более чем на 85 % заполнены водой, увеличивающейся в объеме при переходе в лед на 9%- При полном насыщении пор водой в замкнутом объеме давление на стенки может возрастать до 250 МПа и неминуемо приведет к разрушению бетона. Однако в обычных условиях, как правило, это не наблюдается. Бетон замерзает слоями, параллельными охлаждающейся поверхности. Из более глубоких и теплых слоев влага в результате термодиффузионного процесса мигрирует к охлажденной зоне, способствуя более полному насыщению пор водой и появлению разрушающих напряжений при ее замерзании. Вследствие этого большое влияние на морозостойкость бетона оказывает характер его пористости— степень замкнутости и размер пор. Сообщающиеся поры повышают водонасыщение бетона и снижают морозостойкость. Вода в бетоне замерзает не одновременно. Вначале лед образуется в крупных порах, постепенно переходя в более мелкие. В гелевых порах вода не замерзает даже при минус 70°С. Наиболее опасными с позиций морозостойкости считаются сообщающиеся между собой капиллярные поры. По мнению проф. Г. И. Горчакова для высокой морозостойкости бетона необходимо, чтобы объем его капиллярных пор не превышал 5—7%. Большое влияние на морозостойкость оказывает присутствие в бетоне равномерно распределенных сферических воздушных пор, не заполняемых водой, в которые при расширении во время перехода в лед выдавливается из капилляров вода.

Морозостойкость бетона зависит от класса бетона, вида вяжущего, начального количества воды затворения, характера пористости, морозостойкости заполнителей, присутствия добавок (в частности гидрофобных) и т.д. Для оценки бетонов на морозостойкость применяют стандартную методику, предусматривающую попеременное замораживание и оттаивание насыщенных водой бетонных образцов. Критерием оценки морозостойкости бетонов является количество циклов, которые выдерживают образцы без потери прочности на сжатие более 25 % или массы более 5%. Строительными нормами и правилами (СНиП 2.03.01—84) в зависимости от вида бетона и области его применения определены марки по морозостойкости: тяжелого — F50; F75; F 100; F 150; напрягающего и мелкозернистого — F200; F300; F400; F500; легкого— F 25; F 35; F 50; F 75; F 100; F 150; F200; F300; F 400; F500; ячеистого и поризованнного — F 15; F25; F 35; F 50; F75; F 100.

Стойкость бетонов в агрессивных средах — природных водах, промышленных стоках, содержащих растворенные соли и кислоты, а также в воздушной среде с повышенным содержанием реакционноспособных газов, определяется в основном стойкостью цементного камня, так как заполнители бетонов оказываются значительно более стойкими к таким воздействиям. Скорость коррозии зависит не только от агрессивности среды, но и от других факторов: минералогического состава цементного камня, плотности бетона, скорости обновления агрессивной среды у поверхности конструкции и внутри бетона, температуры среды, одновременного воздействия мороза, увлажнения и высушивания, эксплуатационных нагрузок и т.п. Причинами коррозии являются: физическое растворение в пресной воде составных минералов портландцементного камня (в первую очередь, Са(ОН)г), взаимодействие их с кислотами, обменные реакции между гидратом окиси кальция, гидроалюминатами и гидросиликатами кальция с солями, содержащимися в минерализованной воде.

Повышение коррозионной стойкости бетонов при воздействии агрессивной среды достигается путем повышения плотности бетона, пропитки его полимерами, изменения минералогического состава клинкера, карбонизации и пуццоланизации, использованием сульфатостойко- го цемента.

Огнестойкость бетона—способность его сопротивляться кратковременному действию огня, например, при пожаре. Бетон относится к числу огнестойких материалов. Кратковременное воздействие высоких температур не приводит к значительному нагреванию железобетонной конструкции и находящейся под защитным слоем бетона арматуры, так как бетон имеет малую теплопроводность. Наибольшие повреждения наблюдаются при поливе нагретого бетона холодной водой при тушении пожара. Полив приводит к образованию трещин, разрушению защитного слоя и обнажению стальной арматуры, что может привести при дальнейшем воздействии огня к разрушению конструкции или сильному ее деформированию.

Сохранность стальной арматуры в бетоне является одним из факторов, определяющих долговечность работы железобетонных изделий и конструкций. С целью предупреждения коррозии стальной арматуры ее защищают слоем бетона толщиной 10—25 мм.

Коррозия стали объясняется электрохимическими процессами, возникающими в результате воздействия электролитов на неоднородную по химическому составу поверхность стали. В результате неоднородности металла и среды, соприкасающейся с ним, образуются гальванические элементы (микро- и макропары), имеющие электрический потенциал. Работа этих гальванических элементов, в процессе которой происходит окисление металла, вызывает коррозию арматуры. Скорость коррозии зависит от концентрации кислорода на поверхности стали, рН среды и количества в электролите растворимых солей железа. Наиболее интенсивно (при прочих равных условиях) коррозия протекает при переменном увлажнении и высушивании бетона.

Защита стальной арматуры от коррозии основана на пассивирующем действии щелочной среды, приводящей к образованию плотной пленки из гидроксида железа Fe(OH)3 и ограничению доступа кислорода и влаги к поверхности металла. Вода в бетоне на портландцементе имеет рН= 12,2—12,5, что обеспечивает сохранность арматуры при условии равномерного покрытия ее поверхности плотным слоем бетона. Из-за повышенной пористости легких и ячеистых бетонов, а также при использовании гипсовых вяжущих, не обладающих пассивирующим действием, стальную арматуру рекомендуется покрывать защитными обмазками.

Набор прочности бетона

Самым важным показателем качества бетонов является прочность материала. Согласно требованиям ГОСТ в условиях сжатия она может варьировать в диапазоне М50-800. Наибольшей популярностью пользуются марки цемента М100-500.

График набора прочности бетона

Временной интервал, на протяжении которого происходит обретение раствором необходимых эксплуатационных свойств, называется периодом выдерживания бетона, после которого можно наносить защитный слой бетона. График набора прочности отражает время, которое требуется бетону для достижения максимального значения прочности.

В нормальных условиях состав «созревает» за 28 дней. На протяжении первых 5-ти дней происходит интенсивное твердение бетона. Спустя 7 дней после заливки достигаются 70% прочности выбранной марки. Однако дальнейшие строительные работы специалисты советуют начинать лишь при достижении 100% – не ранее, чем через 28 дней после заливки.

Время набора прочности бетона для каждого отдельного случая может несколько отличаться. Для точного определения срока твердения состава проводят контрольные испытания образцов материала.

В теплое время года в монолитном домостроении для оптимизации процесса выдерживания состава и обретения им оптимальных механических и физические свойства достаточно следующих операций:

  • Выдерживание в опалубке бетона.
  • Дозревание состава после удаления опалубки.

Если мероприятия проводятся в холодное время года, для достижения должной марочной прочности следует обеспечить дополнительное обогревание бетона и его гидроизоляцию. Связано это с тем, что при снижении температуры происходит замедление процесса полимеризации.

Чтобы ускорить набор прочности и минимизировать время выдержки бетона рекомендуется использовать пескобетоны с низким водоцементным соотношением. При соотношении вода и цемент 1/4 сроки, приведенные в таблице, сокращаются в 2 раза. Для достижения такого результата в состав добавляются пластификаторы. Также сократить срок созревания состава можно, искусственно увеличив температуру.

Видео – Как ускорить твердение бетона

Контроль за набором прочности бетона

На протяжении первых 5-7 дней следует проводить мероприятия по обеспечению условий для выдержки бетона (увлажнение, электрообогрев, укрывание теплоизолирующими и влагозащитными материалами, обогрев тепловыми пушками). Далее следует уделить особое внимание увлажнению поверхности. При этом через неделю после окончания заливки (при условии, что температура воздуха составляет 25-30°С) конструкцию можно нагружать.

Классификация бетонов

  • тяжелые составы на традиционных плотных заполнителях и цементах (М50-М800);
  • легкие составы с пористыми заполнителями (к ним относят бетоны М50-М450);
  • ячеистые составы, относящиеся к разряду легких и особо легких смесей (М50-М150).

Установить проектную марку бетона необходимо на этапе создания проектной документации на возведение объекта. Эта характеристику получают на основании сопротивления осевому сжатию в эталонных образцах-кубах. В строящейся конструкции главным является осевое растяжение, при этом марка цемента определяется по сопротивлению на осевое растяжение.

Набор прочности бетонного состава на растяжение растет с повышением марки по прочности на сжатие, однако в диапазоне высокопрочных материалов происходит замедление роста сопротивления растяжению.

В зависимости от области применения состава определяют марку бетона и класс его прочности. Наименее прочными по праву считают материалы с обозначениями М50, М75, М100. Их используют в строительстве наименее ответственных конструкций.

В возведении зданий и сооружений, требующих большей прочности, применяют бетон М300. Для стяжки лучшим вариантом является состав М200. Цементы, начиная с М500, относят к разряду наиболее крепких.

Разница в прочности марок бетона объясняется их составом, а точнее пропорциями песка, цемента и щебня. Максимальные показатели достигаются за счет применения большей доли цемента.

Для перевода марки бетона в класс используются следующую формулу:

где В – класс, М – марка.

Ниже приведена таблица соответствия марок и классов бетона:

Твердение бетона в естественных условиях

Бетон используется практически при любом строительстве, поскольку является универсальным материалом. Дополнительным преимуществом перед другими вариантами является разумная стоимость, что весьма выгодно. Существует несколько способов использования бетона при осуществлении строительных работ. Наиболее простым вариантом является выполнение кладки из готовых блоков и плит. Подобный способ имеет свои сильные стороны, а также недостатки. Он может использоваться далеко не во всех случаях, что подразумевает необходимость укладки состава в специальные формы — опалубки. Их подготовка происходит заранее и требует соблюдения нескольких важных правил. После того, как состав был уложен в опалубку, начинается процесс его твердения, которое наиболее часто проводится в естественных условиях. Следует рассмотреть данный процесс детальнее, чтобы иметь о нём необходимое представление. В ходе естественного твердения бетона, прежде всего, происходит его схватывание. Этот процесс начинается после нескольких часов с момента укладки и подразумевает образование первичных связей. Начинается химическая реакция между водой и цементом в составе бетона, которая приводит к его постепенному затвердеванию. Конечной целью является сцепление всех элементов между собой застывшим вяжущим веществом. В зависимости от температуры, схватывание продолжается от нескольких часов до суток. В ходе его осуществления, не рекомендуется оказывать любые типы нагрузок, поскольку это негативно скажется на качестве конструкции.

По мере того, как происходит естественное твердение бетона, его прочностные характеристики увеличиваются. Они измеряются в давлении, которое необходимо оказать на единицу площади, чтобы вызвать необратимое разрушение. Процесс набора прочности происходит не в равномерном режиме, а с замедлением. Так, уже через несколько дней состав имеет 30 процентов от необходимого значения. К концу первой недели прочность составляет 70% от требуемого уровня. Стандартным временем, за которое происходит естественное твердение бетона до необходимого показателя, является календарный месяц. Только после этого срока можно осуществлять нагрузку на конструкцию без опасности её разрушения. Стоит отдельно отметить тот факт, что твердение может быть ускорено различными методами. Твердение бетона в естественных условиях является наиболее популярным вариантом осуществления подобных мероприятий, используемым в наши дни. Это позволяет добиться некоторых преимуществ и, прежде всего, следует отметить простоту осуществления подобных мероприятий. Нет необходимости использования специального оборудования или решения других аналогичных проблем. Твердение бетона в естественных условиях происходит без необходимости участия человека, за исключением тех случаев, когда условия окружающей среды считаются неоптимальными и необходимо обеспечить их соответствие норме. Это обеспечивает экономию денежных средств, а также некоторые другие плюсы.

Твердение бетона в естественных условиях имеет заданный интервал времени. Он составляет 28 суток, что является весьма продолжительным периодом. Столь длительное время подразумевает, что в процессе работ можно столкнуться с многочисленными проблемами. Если выполняется заливка фундамента или любой другой конструкции, то возникают проблемы. Необходимо прекратить работы на весь срок преобразования состава в монолитную массу. Это вызывает некоторые денежные затраты, что не является положительным фактором. Естественное твердение бетона считается наименее энергоёмком, что позволяет говорить о его у удобстве в ряде случаев. Процесс может быть замедлен при воздействии на него внешних факторов. Например, немалую роль играет температура окружающего воздуха и грунта. Когда данный показатель снижается, то химические реакции начинают протекать гораздо медленнее. При отрицательной температуре происходит практически полная остановка естественного твердения бетона. Процесс больше не может продолжаться и молекулярные связи прекращаются, что является серьёзной проблемой. Следует сказать, что это начинается с тех мест, где присутствует наибольшая площадь контакта с охлаждённой средой. Естественное твердение бетона замедляется, прежде всего, в углах опалубки и ребрах блоков.

Следует сказать о большой важности режима, который будет присутствовать в процессе набора прочности. При этом, следует принимать во внимание не только показатели температуры, но и влажности. Отсутствие учёта данного фактора повлечёт за собой некоторые проблемы, связанные с уменьшением эксплуатационных параметров. Необходимо отметить, что незначительные отклонения в малоэтажном строительстве имеют место быть, поскольку присутствует существенный запас прочности. Если естественное твердение бетона происходит на глинозёмном типе цемента, то присутствует выделение тепла в процессе осуществления химических реакций. Этот фактор не оказывает положительного воздействия и приводит к существенным проблемам, в числе которых присутствует снижение прочностной характеристики. Таким образом, если используется применение состава данного типа следует задуматься об обеспечении его охлаждения.

Вне зависимости от используемого способа, позволяющего набрать требуемую прочность, в любом случае понадобится осуществлять дополнительные мероприятия. Например, сюда относится регулярный полив. В большинстве случае, укладка производится летом и вода испаряется через поверхность. В зависимости от температуры и интенсивности солнечного излечения, полив проводится от одного до шести и более раз в сутки. Как правило, необходимо выполнять такие процедуры от трёх дней до одной недели. Тогда естественное твердение бетона обеспечит максимальное качество результата.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Строительство и ремонт
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Отказаться