График набора прочности бетона

Процесс набора прочности

Процесс набора прочности также называют созреванием бетона. При его протекании происходит гидратация жидкого раствора в постепенным образованием искусственного камня, обладающего высокими прочностными параметрами. Надежный монолит может формироваться до 28 суток, а достижение бетонной конструкцией проектных характеристик может потребовать до 6 месяцев.

Этот процесс делится на две стадии: схватывание и твердение.

Схватывание бетона

Схватывание бетона — процесс, при котором раствор начинает твердеть, принимая свою окончательную форму. В этот период протекает реакция, в результате которой жидкая смесь превращается в твердый искусственный камень.

В соответствии с графиком набора прочности бетона его схватывание может протекать до 48 часов в зависимости от состава смеси, температуры, других параметров. Равномерное и протекание схватывания в нормативные сроки является важным условием качественного набора прочности.

Среднее время схватывания для растворов основных марок и классов приведено в таблице набора прочности бетона при 20 °

При высоких температурах окружающей среды схватывание ускоряется, при отрицательных — замедляется. Поэтому в зимний период принимают дополнительные меры при бетонировании для нагрева раствора. К таким решениям относятся:

• заливка смеси в теплую опалубку;
• прогрев электрическим током;
• воздействие паром;
• добавление извести-кипелки в состав смеси.

Кроме этого, зимой могут применяться специальные марки экзотермических цементов, которые выделяют теплоту при затворении. Также в состав раствора могут вводиться модифицирующие добавки ускоряющие схватывание.

Зависимость процесса схватывания и набора прочности бетона от температуры можно посмотреть по специальным диаграммам и температурным графикам.

Твердение бетона

Твердение — процесс полного набора критической прочности бетона. Он продолжается в среднем до 28 суток. В значительной мере нормальное протекание твердения зависит от уровня влажности бетона. При его недостатке материал не достигает проектной прочности, твердеет неравномерно по объему, что приводит к образованию трещин.

Оптимальная температура для затвердевания состава составляет 20 °C, относительная влажность воздуха — не менее 90 %. В таких условиях при твердении происходит постоянное равномерное нарастание прочности бетона. Скорость набора выше на начальном этапе. В период 7-14 дней после заливки он достигает 60-70 % проектной прочности. Далее твердение замедляется.

Среднее время набора прочности бетона при оптимальных температурных и влажностных условиях представлено в таблице:

При расчете времени нарастания прочности до проектных значений обязательно учитывают график твердения бетона в зависимости от температуры, который можно посмотреть по специальным диаграммам для каждой из марок раствора. Чем выше температура, тем быстрее протекает процесс. При ее отрицательных значениях график твердения бетона демонстрирует резкое замедление. Это связано с торможением процессов гидратации. Кроме этого, может замерзать вода в составе раствора, что создает дополнительные сложности. Поэтому при заливке в зимнее время для приготовления раствора используют специальные добавки или применяют прогрев разными методами при бетонировании.

Прогрев может применяться при проведении бетонирования и летом. Его используют при необходимости повысить скорость твердения. Он позволяет бетону быстрее набрать критическую прочность без избыточной усадки и растрескивания.

Скорость набора прочности

Нормативная скорость набора прочности бетона по дням — одно из главных условий его качественного созревания. Ее нужно учитывать при ведении строительных работ, связанных с бетонированием. Только после достижения проектных прочностных показателей бетонная конструкция может полноценно эксплуатироваться.

Для увеличения скорости набора прочности бетоном могут использоваться разные методы, в том числе:

• электроподогрев;
• контактный прогрев;
• термовлажностная обработка;
• введение в состав специальных добавок.

Электроподогрев осуществляется за счет воздействия на залитый раствор тока. При этом выделяется теплота, которая нагревает твердеющий материал. В результате нагревания ускоряется гидратация. Соответственно, график набора прочности бетона при электропрогреве демонстрирует увеличение скорости его созревания. Электрический подогрев может осуществляться внутренним и внешним способом. В первом случае ток пропускается непосредственно через бетон. При внешнем электроподогреве температура раствора повышается за счет воздействия контактных или инфракрасных электронагревателей.

Для контактного прогрева раствор помещают в теплую опалубку. Она постепенно нагревает залитую смесь. В результате ускоряется ее твердение. Для качественного набора прочности бетона при прогреве его необходимо накрывать пленкой. Это поможет исключить слишком быструю потерю влаги.

Термовлажностная обработка бетона проводится в специальных камерах, куда подается насыщенный водяной пар. Температура в камере достигает 90-100 °C. Она постепенно снижается с соблюдением предусмотренного технологией температурного режима. Общее время обработки в камере составляет 12-15 часов. После этого бетон приобретает до 70-100 % прочности 28-суточного твердения.

Ввод в состав смеси специальных добавок (ускорителей твердения) обеспечивает существенный рост скорости набора прочностных показателей в течение первых дней после заливки раствора. Далее нарастание прочности постепенно замедляется, и к периоду 28 суток действие добавок практически не сказывается на скорости созревания бетона. Эта закономерность хорошо прослеживается при сопоставлении кривых набора прочности бетона с добавками и без них.

Набор прочности бетона по суткам

В соответствии с нормами ГОСТ 26633-2012 срок достижения проектных прочностных показателей должен составлять 28 дней, если производителем не указан набор прочности бетона по суткам. При этом значительное влияние на процесс оказывает температура.

Как происходит твердение с учетом температурного режима, можно посмотреть в таблице набора прочности бетона по суткам для растворов марки М200-М300:

Какие факторы влияют на набор прочности бетона

Срок набора прочности бетона и полнота такого набора зависит от комплекса разных факторов. К основным из них относятся:

• марка используемого цемента, его характеристики;
• состав смеси, соотношение воды и цемента;
• технология приготовления раствора;
• технология укладки и уплотнения бетона;
• влажность окружающей среды;
• температура.

При выполнении бетонирования нужно учитывать весь комплекс этих факторов и их совместное влияние. Например, состав бетонного раствора непосредственно воздействует на скорость набора прочности. Если в качестве наполнителей для приготовления смеси используются песок и щебень или песок и гравий это будет способствовать быстрому испарению влаги. В результате может замедляться процесс набора прочности бетоном. Наоборот, использование шлака, керамзита, других пористых наполнителей приводит к задержанию влаги в составе раствора.

Качественное уплотнение позволяет добиться лучшего режима твердения бетона. Это связано с тем, что уплотненный раствор медленнее отдает влагу. Благодаря этому цемент в составе раствора успевает полностью вступить в реакцию с водой. Кроме этого, при уплотнении улучшается структура раствора, удаляются пузырьки воздуха, что помогает достичь оптимальной прочности за меньшее время.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

Одним из главных факторов, влияющих на скорость набора прочностных параметров, является температура раствора. Чем она выше, тем быстрее происходит нарастание прочности, обеспечивается достижение ее проектного значения. Об этом свидетельствуют графики, на которых отображается набор прочности бетона в зависимости от температуры.

Рекомендуется проводить бетонирование при температуре воздуха около +20 °C. Это оптимальные условия для затвердевания. При более высоких температурных показателях может потребоваться замедление процесса. Если раствор будет холодным, он будет твердеть намного медленнее по сравнению с нормативным временем. В результате бетонируемая конструкция может не набрать необходимых прочностных параметров.

Практически не происходит набор прочности бетона при отрицательных температурах. Это связано с остановкой гидратации и замерзанием воды в составе раствора. После нагревания замерзшей смеси процесс твердения возобновляется. Однако при этом материал уже не сможет набрать полную прочность, в его структуре могут появляться трещины.

Поэтому в зимнее время при бетонировании обязательно принимаются специальные меры. Это может быть применение специальных марок цемента, включение в состав смеси модифицирующих добавок. Кроме этого, может использоваться прогрев залитого бетонного раствора электрическим током или внешним электронагревателями, выполнение заливки в теплую опалубку. Эти меры позволяют материалу затвердеть в нормальном режиме и полностью набрать марочные прочностные показатели.

Если бетонирование производится при температуре воздуха выше 25 °C, приходится принимать дополнительные меры по предотвращению быстрого испарения влаги. Для этого в состав смеси вводятся специальные добавки, в том числе бетонит или мыльный состав. Кроме этого, в качестве более дешевой альтернативы добавкам для защиты от быстрого высыхания в жаркую погоду залитый состав покрывают гидроизоляционным покрытием. Чаще всего для этого применяют обычную полиэтиленовую пленку. Раствор накрывают пленкой сразу после схватывания. Обычно в зависимости от марки этот период составляет 1-2 часа. Пленку оставляют не менее чем на 20 суток. Каждые 3 дня пленку поднимают и поливают бетон под ней водой. Этот способ обеспечивает эффективную гидратацию цемента даже в самую жаркую погоду.

Набор прочности бетона различных марок

Марка бетонного раствора — один из важных критериев, который влияет на скорость набора прочностных параметров, что видно из соответствующих графиков и диаграмм. Бетон более высоких марок при сопоставимых условиях по температуре и влажности окружающей среды схватывается и твердеет быстрее материала менее высоких марок. Например, раствора марки М200 при +20 °C начинает схватываться в среднем через 2 часа после заливки. Состав марки М300 начинает схватываться через 1,5 часа после заливки, а М400 — через 1 час.

Нормативные документы, регламентирующие набор прочности бетона

Условия и сроки твердения и набора прочности бетона регламентируются нормативной документацией, которая содержит соответствующие таблицы и графики. Основным документом этой группы является ГОСТ 18105-2010. Также требования по выполнению бетонных работ устанавливаются нормами ГОСТ 26633-2012. Кроме этого, действуют дополнительные нормативные документы — ГОСТы, СНиПы, своды правил и другие.