Основные стадии затвердевания
Непосредственно процесс затвердевания монолита делится на два этапа. Сначала раствор схватывается, а затем твердеет. Первая стадия длится примерно сутки после приготовления смеси. На ее скорость влияет в основном только температура окружающего воздуха:
- Когда термометр показывает около 20° тепла, бетон схватится примерно через пару часов после замешивания. Окончательное же схватывание гарантировано через 3 часа. То есть, этап схватывания длится примерно час.
- Если температура воздуха 0°, такой процесс происходит дольше, может длиться даже 20 часов. Это связано с оттягиванием времени начала схватывания — процесс стартует только спустя 6–10 часов.
Рисунок 2. Бетон Одновременно фактором влияния, определяющим скорость схватывания, становятся специфические добавки. Они способны ускорять или замедлять химическую реакцию.
Все время, пока длится этап схватывания, бетон сохраняет подвижность. Он подвержен любым механическим воздействиям. При осуществлении любых мероприятий относительно еще не успевшего схватиться монолита, нужно понимать, что они удлиняют срок его первоначального схватывания.
Финальный этап получения качественного монолита — твердение раствора. Оно происходит незамедлительно после завершения предыдущей фазы. Сам такой процесс чрезвычайно медленный, нередко он тянет несколько лет. В самые первые дни твердения монолит еще динамичен, отличается нелинейностью состояния.
Влияние компонентов на гидратацию
Каждый из таких компонентов чрезвычайно важен, все они обладают специфическими характеристиками, помогающими влиять сначала на схватывание, а затем и твердение цемента. Одни начинают незамедлительно взаимодействовать с влагой, иные действуют постепенно, спустя определенное время. Рассмотрим, как на гидратацию влияет каждый ингредиент:
- Двухкальциевый силикат вступает в работу только спустя месяц после момента затвердения бетона. До этого он не участвует в процессе, ожидая своей очереди. Наличие специальных пластификаторов, присутствующих в бетонной смеси, помогает значительно сократить период бездействия без риска ухудшения прочности материала. Этот ингредиент функционируют в долгосрочной перспективе, позволяя укреплять со временем монолит бетонной заливки.
- Трехкальциевый силикат функционирует активно весь период существования цемента. Это вещество — основа смеси, именно оно запускает процесс, именуемый гидратацией. Когда он стартует, выделяется тепло, которое существенно повышает температуру смеси.
- Трехкальциевый алюминат обеспечивает процесс схватывания, поскольку он наиболее активный компонент. Это вещество обеспечивает неуклонное нарастание прочности монолита в самые первые несколько дней после заливки. Потом ингредиент работу прекращает.
- Четырехкальциевый алюмоферит, хотя и оказывает минимальное воздействие на твердение и набор прочности монолита, все равно чрезвычайно важен. Его работа стартует на финишном этапе, когда уже давно запущена процедура затвердевания цемента. Этот компонент улучшает достигнутые характеристики, тем самым завершая процесс.
Каждый перечисленный минеральный компонент определяет качество цемента, обеспечивает правильное течение процесса гидратации. Когда порошок смешивают с водой, внутри раствора немедленно появляются внутрикристаллические связи, которые определяют медленно нарастающую прочность, благодаря которой бетон в итоге приобретает состояние, схожее по параметрам с искусственным камнем.
Особенности гидратации
Из-за того, что период схватывания цемента быстротечен (45–90 минут), смесь требуется готовить незадолго до использования, оставляя время для выполнения заливки до финиша реакции, когда обрабатывать смесь уже невозможно либо бесполезно. Чтобы реакция гидратации полноценно произошла, пропорции объемов цемента с жидкостью должны соответствовать значению 3:2. Только четверть молекул воды химически связывают с порошком, остальные сохраняются в бетонных порах, имея связанный физически вид.
При уменьшении количества воды гидратация произойдет не полностью, в случае повышения ее объема — к развитию капиллярных пор внутри монолита, которые снизят его прочность. Инструкции к каждой конкретной марке цемента либо бетона всегда информируют о точных требуемых объемах составляющих.
Ложное схватывание цемента
При приготовлении бетонных растворов своими силами непосредственно на строительной площадке существует опасность ложного схватывания цемента. Лаборатории бетонных заводов четко отслеживают этот вредный показатель и принимают соответствующие меры. Поэтому приобрести готовый бетон с ложным схватыванием практически невозможно.
Определение ложного схватывания цемента – ложным схватыванием связующего принято называть сиюминутное загустевание бетона в течение нескольких минут после затворения. Причиной ложного схватывания, является нарушение технологии производства цемента либо наличие щелочи. В соответствии с ГОСТ 30515-2013 существуют следующие виды ложного схватывания
- Ложное схватывание I типа. Моментальная потеря подвижности цементным тестом, связанная с нарушением технологии производства. Устраняется с помощью повторного перемешивания смеси без добавления затворителя.
- Ложное затвердевание II типа. Временная либо частичная потеря подвижности цементной субстанции по другим причинам, также устраняемая с помощью повторного перемешивания смеси без добавления затворителя.
Факторы воздействия
Интенсивность протекания гидратации будет зависеть от марки бетона, для составов с аббревиатурой М15-М150, критические показатели равны 50%. С марками М200-М300 дело обстоит иначе, чтобы приступить к возведению стен потребуется дождаться набора 73% от марочных показателей. Отдельно стоит затронуть факторы воздействия, при которых застывает бетон, ведь про них также нельзя забывать.
Сезонность
Речь идет про показатели уличной температуры и возможные осадки на протяжении всего периода застывания основания. В холодный период, время твердения бетона и сроки гидратации будут больше. При оптимальных показателях в 18-22 градуса тепла, стоит придерживаться таких выведенных экспертами данных как: за 1-3 суток наберется 30% прочности, через 7-14 дней основание приобретет 60-80%, а по завершении 28 дней все 100%.
Трамбовка
Чем лучше рабочие уплотнят смесь в опалубке, тем качественней будет проходить химическая реакция, наполнители образуют твердый монолит
Важно помнить про один нюанс, трамбованные конструкции плохо поддаются сверлению и резке, для подобных манипуляций лучше использовать буры или круги с алмазным напылением, простые образцы насадок быстро выходят из строя
Состав
Время твердения и гидратация бетона напрямую зависят от внедрения добавок, марки цемента, а также размеров наполнителя. При заказе готовой смеси, производитель сможет предоставить все сведения о составе продукции
Но замешивая строительную массу самостоятельно, подготовке компонентов нужно уделить особое внимание, чтобы правильно рассчитать сроки набора критической прочности конструкции
Что влияет на качество бетона?
Большинство процессов и реакций обеспечивают компоненты, входящие в состав смеси и вносимые в него добавки. Так трехкальциевый алюминат включается в действие на той стадии, когда идет схватывание бетона. Ингредиент обеспечивает скорое увеличение прочности материала, не проявляя себя в тот момент, когда процесс достигает финала и начинается процесс твердения бетона. В этот момент в действие вступает двухкальциевый силикат, находящийся в состоянии спокойствия в первый месяц после изготовления продукции. Без его вовлечения протекает схватывание бетона и процесс его затвердевания. Компонент начинает активное воздействие после угасания реакии трехкальциевого силиката и закрепляет основную отличительную особенность продукции — ее прочность. Действие этого ингредиента длится годами. Четырехкальциевый силикат проявляет себя на самом позднем этапе твердения бетона.
Процесс создания продукции из цементной смеси требует соблюдения определенного алгоритма действия и производители строго следят за тем, чтобы при изготовлении соблюдались условия твердения бетона, которые влияют на прочность материала и его технические характеристики. Такие показатели как сцепление частиц смеси, гидратация и температура твердения бетона важны для получения финального продукта, соответствующего стандартам качества.
Если вы решили изготовить необходимый раствор самостоятельно, необходимо принять во внимание несколько факторов, которые помогут добиться желаемого результата:
- Твердение бетона будет происходить более активно и корректно, если исключить доступ влаги к только что уложенному бетону. Если вы только что залили опалубку, накройте ее пленкой или мешковиной, которая предотвратит попадание дождя на заготовку. В солнечную погоду стоит произвести те же действия, намочив ткань или обрызгав пленку водой. Таким образом будет исключено пересыхание.
- Если после укладки прошло от 1 до 2 суток, стоит увлажнить конструкцию посредством укрепления связи между кристаллами состава.
- Добавление антиморозных добавок позволит содержать влагу в составе в необходимом состоянии, и ускорят процессы подготовки оформленного состава твердение бетона.
- При заливке опалубки в зимнее время можно прибегнуть к использованию электродов и подогреваемой опалубки, которые помогут предотвратить замерзание материала и организуют необходимую прочность состава.
- Помните: то, каким образом протекает твердение бетона в первые дни после заполнения им формы серьезно влияет на последующую устойчивость конструкции и срок ее использования.
Время, отведенное на схватывание и твердение бетона должно выдерживаться с точностью и надлежащим вниманием, так как этот параметр может повлиять на дальнейшее состояние всего строения и комфорт работы или проживания в нем, если речь идет о здании. Транспортная предлагает вашему вниманию бетонную смесь высочайшего качества
Ее технические показатели и характеристики полностью соответствуют нормам и стандартам изготовления. Материал отличается расположенностью к отличному схватыванию и демонстрирует склонность к активному затвердению. Купив продукцию в нашей компании, вы по доступной стоимости получите товар, удовлетворяющий самым смелым надеждам. При необходимости наши менеджеры помогут выбрать необходимую марку материала, ответят на ваши вопросы и поспособствуют организации доставки продукции до места назначения
Транспортная предлагает вашему вниманию бетонную смесь высочайшего качества. Ее технические показатели и характеристики полностью соответствуют нормам и стандартам изготовления. Материал отличается расположенностью к отличному схватыванию и демонстрирует склонность к активному затвердению. Купив продукцию в нашей компании, вы по доступной стоимости получите товар, удовлетворяющий самым смелым надеждам. При необходимости наши менеджеры помогут выбрать необходимую марку материала, ответят на ваши вопросы и поспособствуют организации доставки продукции до места назначения.
Прочность цемента
Одно из основных свойств вяжущего – прочность, характеризуемая классом по новому ГОСТу 31108-2016, и маркой – по старому нормативу. Этот показатель определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов. Класс показывает давление, выраженное в МПа, марка – в кгс/см3.
В соответствии с новым стандартом выпускаются цементы следующих классов (марок):
- В22,5 (М300);
- В32,5 (М400);
- В42,5 (М500);
- В52,5 (М600).
Для цементов разных классов испытания проводят через 2, 7, 28 суток после изготовления образца. На этот показатель влияют: минералогический состав, наличие активных добавок, их свойства и процентное содержание.
Производители в паспорте обязаны указывать максимальную прочность вяжущего, определяемую в возрасте 28 дней.
Гидратация бетона
Твердение бетона – это существеннейший, можно сказать, ключевой момент в создании всякой бетонной конструкции. И оно невозможно без качественной пропитки влагой.
Бетон обретает прочность благодаря взаимодействию цемента и воды. А у воды есть одно неприятное (в данном контексте) свойство – она испаряется в тепле, и замерзает на холоде. А чтобы бетон набрал необходимую прочность, в его составе должно быть достаточное количество именно жидкой аш-два-о. Существует такое понятие как «критическая прочность бетона», характеризующая пороговое значение, при достижении которого конструкция становится практически прочной и готовой к нагрузкам. У более дорогих марок этот порог наступает раньше. У более дешевых – позже. И собственно возникает проблема: как заставить воду достаточное время оставаться жидкой в бетоне?
Особенно чувствителен бетон к влаге в период своей «молодости» – первые пару недель после заливки. И чем раньше, тем более чувствителен, а первые дни и вовсе критически важны для его прочности. Поэтому в первое время необходимо предпринимать ряд мер по удержанию влаги в жидком виде в только что отлитом бетоне.
Так, если идет речь о теплой погоде, то наш главный враг – испарение. Процесс гидратации – именно так называется твердение бетона – замедлится или вовсе остановится под жарким летним солнышком, если мы будем стоять сложа руки. Бетону не станет хуже, если вы будете его поливать сверху водичкой, наоборот. Также отлично защищает от испарения банальная пленка ПВХ, которой накрывают теплицы – аналогия та же, влаге некуда деваться, она испаряется и сразу же вновь оседает на поверхности твердеющего бетона. Можно и просто накрыть бетон мокрой тряпкой, периодически смачивая её водой.
А вот если речь идет о морозе, то тут проблема несколько сложнее. Во-первых, банально полить сверху застывающий бетонный блок водичкой не сработает, потому что, если она начнет проникать внутрь и замерзнет на полпути, то быть беде. Из курса школьной физики всем хорошо известно, что вода, замерзая, расширяется. А это означает, что вашему бетону придет капут – лед клиньями взломает поверхность блока.
Поэтому, чтобы сохранять влагу в жидком состоянии, необходимо использовать или обогрев – опалубки с обогревом, электроды, обогревательные пушки, что дорого и по карману только строительной организации, производящей массовую застройку, или же использовать химикаты – противоморозные добавки. Что любопытно, иногда замерзание влаги в толще бетона не считают проблемой, так как с наступлением весны вода вновь становится жидкой, и процесс гидратации начинается с того места, на котором остановился. Это, конечно, любопытное явление, но следует понимать, что до завершения процесса отвердения такой бетон с замороженными внутри крупицами льда совершенно не прочен, и его эксплуатация и нагрузка может привести к плачевным последствиям, к тому же стройка будет простаивать до весны. И, тем не менее, такая технология имеет место быть.
Широко распространено использование противоморозных добавок, замедляющих процесс замерзания воды и снижающих температуру замерзания до минусовых двадцати-тридцати. Учитывая, что в Беларуси сильные заморозки бывают редко, а зимой все больше нас радуют дожди и туманы, то использование противоморозных добавок – это отличное решение.
Сколько времени необходимо под строительство ленточного основания под дом
Почему нужно рассчитывать время высыхания бетона при строительстве фундаментных опор жилого дома? Все просто – если работы были начаты в конце лета, этот процесс (набор прочности опорной ленты) может сместиться к середине осени, что повлияет на скорость высыхания конструкции в опалубке.
Обычно смесь в опалубке подсыхает в летнее время за 28 дней, набирая требуемую прочность при средней t 20 С, влажности в пределах 68%. С понижением температуры в осенний период, время высыхания бетона в фундаментном поясе дома, увеличивается от 1,5 до 2 месяцев.
Поэтому для зимних работ с бетоном разработаны специальные рецептуры приготовления составов для заливки строительных конструкций. В сильные холода может потребоваться устройство специальной опалубки (теплой), иначе раствор не только не начнет набирать необходимую прочность, но даже не схватится.
Процесс высыхания смеси в опалубке
Начальная стадия высыхания бетона — схватывание
При заполнении опалубки фундамента для дома составом из бетона (возьмем для примера ленточный пояс), различают две стадии твердения:
Схватывание – бетонная смесь быстро теряет подвижность и пластичность, именно поэтому при заливке конструкций дома рекомендуется выполнять все работы по укладке очень быстро, не допуская образования в опалубке подсохших слоев, чтобы избежать образования внутри конструкции «мостиков холода».
Транспортировка бетона к месту укладки проводится при постоянном перемешивании смеси. Все технологические операции по укладке смеси в опалубку (выравнивание поверхности, уплотнение), следует выполнять без простоев и случайных перерывов. «Мостики холода», появляющиеся при подсыхании слоев уложенной смеси, могут повлиять на прочность и долговечность опоры дома.
Правильно приготовленная бетонная смесь высыхает в стандартные сроки
Но время застывания бетона в фундаменте зависит не только от погодных условий. Большое влияние на время отвердения смеси имеет качество цементного вяжущего, из которого замешан раствор
Немаловажное значение имеет отношение воды к цементу при замешивании раствора
Очень важно соблюдать рекомендуемые пропорции, если бетонная смесь для заливки фундамента дома готовится непосредственно на строительной площадке своими руками. Стоит заметить, что время высыхания фундаментов из монолита зависит от состава почвы на участке застройки, ведь твердение смеси при бетонировании – химический процесс, который протекает в зависимости от совокупности составляющих. Стоит заметить, что время высыхания фундаментов из монолита зависит от состава почвы на участке застройки, ведь твердение смеси при бетонировании – химический процесс, который протекает в зависимости от совокупности составляющих
Стоит заметить, что время высыхания фундаментов из монолита зависит от состава почвы на участке застройки, ведь твердение смеси при бетонировании – химический процесс, который протекает в зависимости от совокупности составляющих.
Как правильно рассчитать время застывания состава
Стоится ли монолитный ленточный фундамент под дом или баню, бетонная смесь в среднем достигает полного отвердения за 28 дней, но набор прочности на этом не прекращается
Еще долгое время фундаментное основание будет продолжать набирать прочность, поэтому очень важно соблюдать технологию укладки бетонной смеси в опалубку и ухода за ней
Процесс высыхания бетона требуется тщательно контролировать, принимая все меры к тому, чтобы не нарушить его раньше времени. За уложенной в опалубку смесью нужно тщательно ухаживать – увлажнять поверхность конструкции, и оберегать поверхность фундамента от солнечных лучей.
Посмотрите видео с комментарием эксперта о том, как правильно ухаживать за залитым основанием.
Что такое гидратация цемента и для чего нужно знать процессы, происходящие с ним
Гидратация цемента – это процесс прохождения реакции между компонентами смеси и водой. Без воды бетонный раствор получить не удастся, так как именно при ее добавлении начинается стадия схватывания цемента, а потом и твердения. Эти два этапа считаются основными для приобретения смесью заявленных характеристик (в первую очередь прочности, а также других важных параметров).
Согласно стандартам, начало схватывания портландцемента должно наступать через 45 и более минут после замеса смеси. После того, как процесс схватывания завершился (до 3 часов по регламенту), начинается твердение цементного раствора. Это более длительный процесс, который может занимать годы.
Знать о том, каким образом проходит схватывание и твердение портландцемента, нужно обязательно
Уделив внимание этим этапам, удастся избежать ошибок при замесе и заливке, которые часто приводят к потере раствором клеящей способности, понижению прочности, деформациям и другим неприятным последствиям. Немаловажны эти знания и для производства, использования разнообразных добавок к цементу, которые меняют определенные характеристики и свойства монолита, способны продлевать или сокращать стадии
Как влияет температура на твердение
Чтобы разобраться в этом вопросе, нужно рассмотреть все варианты проведения работ по отдельности. Какими отличительными сторонами будет обладать бетон при высоких температурах, когда на улице прохладно или наблюдаются пониженные показатели на термометре.
Высокие температуры
Сухой и теплый климат приведет к тому, что вода будет намного быстрее испаряться из основания, в итоге жидкости не хватит для качественного завершения гидратации. Без ухода за конструкцией попросту не обойтись, фундамент потребуется насытить достаточным количеством жидкости путем поливания бетона.
В прохладное время
При таком климате бетон будет схватываться медленно, что нередко приводило к растрескиванию основания из-за хрупкости. Нужно максимально оградить объект от всевозможных последствий небрежного отношения к фундаменту вплоть до момента набора критической прочности.
Отрицательные температуры
Важно четко понимать, что при показателях на термометре ниже 0 градусов, гидратация бетона полностью прекратится, поскольку вода начнет кристаллизоваться, не выполняя основные функции. Без специальных добавок и нагрева строительной массы попросту не обойтись, работы зимой продумываются намного тщательней, а произведение манипуляций усложняется утеплением и обогревом
Схватывание цемента
Это самый короткий этап набора прочности бетонной смеси, которая проходит первой. Сроки схватывания зависят от состава смеси (пластификаторы, присадки могут менять характеристики) и окружающей температуры воздуха. Чем более высокая температура, тем активнее проходят процессы.
Стандартные сроки схватывания цемента:
- При комнатной температуре – до 3 часов
- При низкой температуре – до 20 часов
- При высокой температуре (если бетон находится в камере пропаривания) – до 20 минут
Существуют разные типы цемента, которые выделяют в соответствии со временем схватывания. Медленный цемент начинает схватываться по истечении 2 часов после замеса, средний – через 45-120 минут, быстрый – через 45 минут. Даже если условия неблагоприятные для прохождения реакции, цемент схватывается максимум за сутки.
После того, как бетон схватился, он еще не обладает всеми параметрами по стандарту и продолжать строительные работы запрещено. Бетон может разрушаться даже при минимальных нагрузках, терять характеристики, неравномерно застывать и т.д. Поэтому в процессе набора прочности цемента нужно прекратить работы и обеспечить идеальные условия.
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.
Стадии набора прочности бетона
Как происходит превращение подвижного раствора в твердое вещество?
Чтобы понимать этот процесс, нужно представлять состав бетона.
Главным компонентом бетонной смеси является портландцемент. Это вяжущее составляющее, в основе которого 4 минерала:
- C2S двухкальциевый силикат,
- C3S трёхкальциевый силикат,
- C3A трёхкальциевый алюминат,
- C4AF четырёхкальциевый алюмоферрит.
Для приготовления бетонной смеси портландцемент смешивается с водой и заполнителями (шлак, гравий, щебень, песок). Иногда в смесь добавляются те или иные присадки, в зависимости от желаемых свойств бетона.
Минералы, входящие в состав цементного клинкера, при смачивании водой вступают в реакцию гидратации, в процессе которой образуются новые соединения, и бетон образует кристаллическую структуру.
Таким образом, твердение бетона – это кристаллохимический процесс.
В твердении бетона выделяют две стадии:
- схватывание бетона,
- набор прочности.
Бетон начинает схватываться уже через 2 часа, а через 60 минут после начала процесса он уже схватится. Пока бетон не схватился, его подвижность сохраняется.
После того, как бетон схватился, начинается процесс твердения.
Сколько времени требуется на застывание
Полное отвердевание бетона может продолжаться многие месяцы, но во время строительных работ нужны определенные ориентиры, которых можно придерживаться.
Расчетной прочностью бетона называют ту прочность, которую бетон определенного класса достигает при нормальных условиях через 28 дней.
Срок твердения бетона без добавок
Как быстро бетон наберет прочность, зависит от многих факторов. В нормальных условиях скорость отвердевания бетона без добавок зависит от класса бетона.
Таблица 1. Старая и новая маркировка бетона
Факторы, влияющие на твердение цементного раствора
Срок застывания бетона зависит от различных факторов:
- качества исходных материалов;
- количества заполнителей;
- жесткости смеси;
- температуры и влажности воздуха;
- обработки бетона (утрамбовывание, виброобработка);
- ухода за бетоном;
- использования специальных добавок.
Согласно ГОСТ, нормальными условиями твердения бетона являются:
- температура воздуха 18–22°С;
- относительная влажность воздуха 100%.
При изменении температуры меняется и скорость затвердевания бетона. При повышении температуры в диапазоне 0°С – 100°С каждые 10°С повышения температуры увеличивают скорость протекающих процессов в 2–4 раза.
График твердения бетона при разных температурах
Когда температура становится выше, схватывание и отвердение бетона ускоряются; при понижении температуры – замедляются. При температуре ниже 5° С процесс набора прочности резко замедляется, а при отрицательных температурах прекращается.
Уменьшение влажности воздуха замедляет процесс застывания, поскольку бетон быстрее сохнет, и воды становится недостаточно для гидратации.
