Статья: время схватывания бетона

Бетонный раствор после заливки в опалубку или форму не просто твердеет, а в нем происходит химическая реакция гидратации, во время которой минеральные вещества цемента соединяются с кристаллами воды и образуют кристаллогидраты. Так как компоненты взаимодействуют с водой в разное время, процесс схватывания и затвердевания бетона продолжается около месяца, а прочность он может набирать в течение трех лет. 

В процессе схватывания активно участвуют 2 компонента:

• Трехкальциевый силикат запускает реакцию гидратации и не прекращает работу на всем протяжении набора прочности. При реакции воды с ним выделяется тепло, которое повышает температуру смеси.
• Трехкальциевый алюминат — активный компонент, который способствует нарастанию прочности цементного камня в первые дни после заливки, а затем прекращает работу.

Так как процесс гидратации продолжается 45–90 минут, готовить раствор нужно непосредственно перед использованием.

Схватывание бетона по времени зависит от температуры. При температуре около 20°С тепла раствор схватится через 2 часа после замешивания, а окончательное схватывание произойдет через 3 часа. Если размешивать раствор в миксере дольше, чем нужно, его качество ухудшится из-за необратимых процессов. 

Преждевременное загустевание в течение нескольких минут после перемешивания называется ложным схватыванием бетона. Это происходит из-за дегидратации гипса, но исправить ситуацию можно. Достаточно активного перемешивания без добавления воды, чтобы свойства смеси восстановились.

 

Время схватывания бетона в зависимости от температуры

Время полного схватывания бетона зависит от температуры. Оптимальная температура — 20°С, если она будет выше 30 градусов, то застывание наступит преждевременно, а при низких температурах, наоборот, затянется.

Таблица времени схватывания бетона:  

Температура °С	Начало схватывания после затворения	Завершение схватывания	Длительность процесса (час)
+30			1
+20	2	3	1
0	6-10	15-20	9-10
-5	14	21	7

Таблица времени схватывания разных марок:

Марка	Время схватывания (час)
М200-М250	2-2,5
М300	1,5-2
М400-М500	1-2

 

Процесс схватывания бетона при низких температурах замедляется, поэтому для сохранения качества готовой конструкции нужно обеспечить гидро- и теплоизоляцию с использованием электроподогрева, полиэтиленовых пленок и утеплителей, временных сборных укрытий, а также использовать противоморозные добавки.

На жаре из бетона быстро испаряется влага, которая необходима для процесса гидратации. Некоторые цементы при температуре 35°С разлагаются и теряют прочность. Необходимо защищать бетон с помощью укрытий и поливать водой, чтобы не пересыхал. 

 

Как замедлить схватывание бетона

В некоторых случаях требуются добавки замедляющие схватывание бетона:

• при изготовлении бетона высоких марок, так как в них высокий процент вяжущих компонентов;
• при транспортировке на дальние расстояния, чтобы смесь не потеряла качество;
• при поэтапной заливке, чтобы увеличить срок хранения смеси;
• при температуре воздуха до +30°C для продления периода подвижности

Замедлители схватывания бетона, которые добавляют в раствор во время приготовления позволяют исключить расслаиваемость, снизить усадку, повысить прочность, улучшить поверхность готовой конструкции, снизить расход цемента.

Замедлители по типу мытого бетона используются поверхностно для придания бетону фактуры декоративного камня. Лак наносят на свежеуложенный бетон на дорожки, площадки, лестницы и другие поверхности. Поверхностный замедлитель схватывания бетона можно сделать своими руками. 

Как ускорить схватывание бетона

Период схватывания зависит от марки, водо-цементного соотношения, температуры, влажности воздуха. Ускорение процесса может потребоваться для:

• организации бетонирования в зимнее время, чтобы уменьшить затраты на прогрев конструкции;
• более быстрого завершения работ, более ранней распалубки;
• производства большого количества тротуарной плитки и других мелких изделий;
• увеличения прочности материала.

Уменьшить время застывания можно с помощью снижения воды или добавления присадок в бетон для быстрого схватывания. Присадки повышают растворимость компонентов цемента, и образование камня проходит активнее. 

Ускорители производят на основе калия, кальция, натрия, фосфора и других веществ, каждое из которых влияет на качество бетона. Например, добавки на основе карбоната калия придают материалу пористую структуру, на основе хлористого кальция нельзя использовать для изделий с тонкой арматурой. Отличными качествами обладают комплексные добавки, в составе которых находится несколько активных компонентов. 

Твердение (время схватывания) бетона в зависимости от температуры

Заливка бетона в холодное и жаркое время года требует особых навыков и знаний, т.к. работы с цементной смесью осложняются, а период ее высыхания резко уменьшается или возрастает. Изменение скорости твердения бетона в зависимости от температуры обусловлено замедлением процессов гидратации и удержанием большого количества жидкости в толще материала.

Для ускорения застывания и предупреждения дефектов используются специальные строительные приемы, полимерные и противоморозные добавки.

Главные параметры по которым выбираются добавки для бетонного раствора — это назначение будущей конструкции, температура и сменяемость окружающей среды, потребность в декоре т. е чистовой или черновой слой.

Содержание

• 1 Стадии набора прочности бетонной конструкцией
  • 1.1 Стадия схватывания
  • 1.2 Стадия твердения
• 2 Стандартный срок затвердевания бетона
• 3 Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси
• 4 Специальные добавки
• 5 Набор прочности бетона в зависимости от температуры
  • 5.1 При высоких температурах
  • 5.2 В прохладное время
  • 5.3 При отрицательной температуре
• 6 Снижение вязкости раствора
• 7 Зависимость уровня набора прочности от показателей температуры материала
• 8 Рекомендации по ускорению процесса

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Схватывание и твердение растворов на основе цемента обусловлено его химическим взаимодействием с водой. Силикаты, алюминаты и алюмоферриты, которые входят в состав портландцемента, обеспечивают повышение прочности на различных стадиях отверждения.

Скорость химических реакций зависит от наличия катализаторов (специальных добавок) и температуры.

Бетонные конструкции бывают разные, исходя из этого следует рассчитывать соотношение компонентов раствора и предполагать сроки схватывания и твердения.

Стадия схватывания

В состав цементного порошка входит трехкальциевый алюминат (3СаО*Al2O3), трехкальциевый силикат (алит, 3СаО*SiO2), двухкальциевый силикат (белит, 2CaO*SiO2) и алюмоферрит. Алит, который занимает большую часть массы портландцемента, участвует в обеих стадиях отверждения. При затворении водой и в начале стадии схватывания он выделяет тепло, которое увеличивает скорость реакции.

Однако более активным компонентом цемента на этапе схватывания является трехкальциевый алюминат. В течение 24 часов после смешивания он интенсивно реагирует с водой, формируя первичные связи в бетоне. После окончания схватывания алюминат полностью утрачивает влияние на прочность цемента.

Итоговая прочность бетона в зависимости от марки, времени затвердевания и температуры воздуха.

Стадия схватывания проходит в первые часы после заливки опалубки.

Скорость начала реакции и длительность процесса зависят от состава смеси и температуры воздуха. При нормальных температурах (+18…+22°С) бетон схватывается через 2,5-3 часа. Из них 1,5-2 часа проходит до начала реакции, а 1 час уходит непосредственно на схватывание.

При снижении температуры начало реакции может отодвинуться на 4-8 часов, а ее продолжительность — увеличиться до 15-20 часов.

В горячей среде схватывание происходит активнее и начинается более быстро. Весь процесс может занять менее 1-2 часов, из которых реакция — 15-20 минут.

Стадия твердения

Стадия формирования бетонного камня начинается по завершении схватывания. Твердение материала происходит за счет удаления свободной воды. Часть жидкости испаряется во внешнюю среду, а другая — связывается с молекулами силикатов и алюминатов, образуя стойкие комплексы.

Чтобы не нарушить баланса между связываемой и испаряющейся водой, нужно обеспечить оптимальную влажность и температуру среды.

Основным реагентом на стадии твердения является алит. Белит обеспечивает постепенное упрочнение материала в процессе эксплуатации: за счет его свойств прочность материала через 2-3 года может составлять до 250% прочности после твердения.

Стандартный срок затвердевания бетона

Стандартное время застывания бетона составляет 28-30 дней. Нормальные условия для отверждения — температура +15…+22°С и влажность 60-100%. Длительность отверждения зависит от условий процесса, марки бетона и наличия дополнительных добавок в растворе.

Корреляция прочности бетона с временем выдерживания и температурой среды.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Повышение прочности бетона на сжатие коррелирует с увеличением вязкости смеси. Это означает, что с увеличением марки материала время схватывания и твердения сокращается.

Продолжительность реакций для бетона разных марок

Марка материала	Время схватывания, часов	Время твердения, суток
М100	3-3,5	До 30
М200	2-2,5	14-25
М300	1,5-2	7-14
М400	1-2	4-7
М500	<1	2-4

Продолжительность набора прочности зависит от состава смеси, влажности, температуры внешней среды и материала.

Марка и назначение раствора определяют и критическую прочность бетонного камня. Это значение, по достижении которого конструкция продолжит твердеть после замерзания без потери эксплуатационных свойств. Данный показатель зависит от марки следующим образом:

• для бетона М100 и М150 он соответствует 50%;
• для М200, М250, М300 и М350 — 40%;
• для М400, М450 и М500 — 30%;
• для нагруженных конструкций (вне зависимости от марки) — 70%.

Если в момент замерзания образец имеет соответствующий уровень прочности на сжатие, то температурные перепады незначительно повлияют на его прочность. При замерзании на ранних стадиях твердения без применения противоморозных добавок прочность готовой конструкции падает не менее чем на 50%. Например, для марки М200 критической точкой прочности является 80 кгс/см² или 8 МПа.

Наиболее часто для фундаментов и нагруженных конструкций используются марки бетона от М300. Снятие опалубки со стандартных конструкций допускается через 4-5 дней при наличии щелей между щитами формы и бетоном. Для перекрытий и лестниц длиной не более 6 м время выдержки продлевается до 14 дней, для длинных лестниц — до 28 дней. Мосты, дамбы и другие ответственные и тяжело нагруженные конструкции выдерживаются в форме до 90 дней.

Специальные добавки

Стремительное или слишком медленное схватывание и твердение смеси снижает прочность бетона. Медленное застывание дополнительно увеличивает расходы на уход за конструкцией. Для коррекции скорости отверждения применяются добавки, которые регулируют кинетику процесса.

Существует два типа добавок, регулирующих процесс твердения раствора:

1. Ускоряющие. Реагенты этого типа сокращают время до начала схватывания на 30-40%, ускоряют затвердевание и улучшают прочностные свойства материала. Они добавляются в смесь при промышленной штамповке бетонных изделий, заливке фундаментов, перекрытий и иных строительных конструкций при пониженных температурах. Наиболее дешевые ускоряющие добавки — это хлористый кальций и поташ (углекислый калий). В перечень востребованных строительных составов для ускорения отверждения входят: Релаксор, Аддимент В3, Форт-УП2, Поззолит-100, Конкрит-Ф и др.
2. Замедляющие. Пластификаторы и замедлители схватывания положительно влияют на удобоукладываемость и подвижность раствора. Они применяются при доставке бетона в передвижных смесителях, задержках в строительстве и заливке конструкций при температуре выше +25…+30°С. Пластифицирующие свойства замедлителей позволяют отказаться от виброуплотнения при укладке бетона с малой подвижностью. Наиболее распространенными замедляющими добавками являются НТФ-кислота, цитрат и глюконат натрия, Линамикс, SikaPlast 520 N, Frem Linas 200 и др.

При заливке в условиях низких температур используются противоморозные реагенты. Они понижают температуру замерзания воды, препятствуя ее фазовым переходам при 0…+4°С.

В зависимости от вида и концентрации добавок они позволяют работать с бетонным раствором при температуре до -15…-25°С. К морозоустойчивым реагентам относятся нитрит натрия, нитрат-нитрит кальция, карбамид и др.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры

Температура окружающей среды определяет скорость реакций, которые формируют бетонный камень. Повышенная температура воздуха смещает баланс в сторону испарения жидкости, а пониженная — тормозит процессы гидратации в растворе.

При высоких температурах

В сухом и горячем воздухе испарение воды происходит быстрее, а оставшейся жидкости может не хватить для полноценной гидратации. В результате снижается надежность конструкции, а ее прочность на сжатие в верхних и центральных слоях существенно различается.

Для профилактики неравномерности и быстрого высыхания в бетон добавляются замедляющие добавки, а готовая конструкция смачивается в процессе застывания.

Высокая температура и влажность применяются при производстве стандартных бетонных изделий в автоклавах. Такие условия обеспечивают быстрое схватывание и максимальное твердение конструкций.

В прохладное время

При низких температурах раствор долго схватывается, а затем в течение длительного времени остается хрупким по сравнению с марочной прочностью. Химические реакции происходят до температуры фазовых превращений воды.

При отрицательной температуре

Когда температура среды опускается ниже 0°С, вода замерзает, а гидратация в растворе — прекращается. При прогреве воздуха процесс отверждения возобновляется, но прочность конструкции после перерыва может снизиться.

Набор прочности бетона при различных температурах

Срок застывания, суток	Доля от 28-суточной прочности, достигнутой при оптимальных условиях твердения
	При -3°С	При 0°С	При +5°С	При +10°С	При +20°С	При +30°С
1	3	5	9	12	23	35
2	6	12	19	25	40	55
3	8	18	27	37	50	65
5	12	28	38	50	65	80
7	15	35	48	58	75	90
14	20	50	62	72	90	100
28	25	65	77	85	100

В таблице рассмотрен набор прочности материала марок М200 и М300.

Снижение вязкости раствора

Во время схватывания бетонный раствор сохраняет свою пластичность. При движении в стационарной или подвижной бетономешалке смесь проявляет свойство тиксотропии — уменьшения вязкости состава при постоянной динамической нагрузке.

Характеристики действия пластификаторов на примере одного из наиболее популярных.

Слишком длительное перемешивание приводит к «перевариванию» бетона и снижению конструктивной прочности готовой конструкции. Чтобы сохранить подвижность раствора и избежать негативных эффектов, в смесь добавляются пластификаторы. Они удлиняют периоды схватывания и застывания.

Снизить вязкость смеси на стадии затвердевания нельзя. Механическое воздействие на застывающий бетонный камень приводит к формированию дефектов и растрескиванию конструкции. До достижения минимально допустимого уровня прочности застывающий бетон следует предохранять от ударов, вибрации и др.

Зависимость уровня набора прочности от показателей температуры материала

Низкая температура ингредиентов отрицательно влияет на эксплуатационные характеристики бетонного камня. Если для смешивания используется холодная вода и наполнитель, то последующий уход за конструкцией не сможет обеспечить марочную прочность.

Учитывайте, как может измениться температура окружающей среды пока бетон будет затвердевать.

При температуре менее 10°С рекомендуется подогревать воду, которая применяется для изготовления. Если показатель термометра соответствует -5…0°С или ниже, то необходимо подогревать и мелкий наполнитель (речной песок).

Для сокращения времени схватывания и расходов на подогрев бетона в опалубке компоненты разогреваются до предельно допустимого уровня. Максимальное значение определяется составом и маркой портландцемента. При нагреве выше этой температуры готовая смесь будет реагировать менее интенсивно, что скажется на прочности конструкции.

Предельная температура компонентов бетонного раствора

Вид цемента	Максимальная температура воды для затворения, °С	Предельная температура наполнителя, °С	Максимальная температура бетонного раствора после вымешивания, °С
Глиноземистый	40	20	25
Портландцемент марки М400 и выше Пуццолановый цемент марки М300 и выше	60	40	35
Портландцемент марок М300 и М350 Цемент с пуццоланой М200	80	50	40
Шлакопортландцемент М200 и М300	90	60	45

Рекомендации по ускорению процесса

Соблюсти необходимые условия для заливки не всегда возможно: в жаркую и холодную погоду температура отклоняется от оптимальной не менее чем на 15-20°С, а влажность может составлять ниже 60%.

Чтобы избежать пагубного влияния низкой влажности, высоких и низких температур, бетонщики прибегают к специальным методам ухода. К ним относится обработка горячим влажным паром, применение теплых опалубок, закладка электродов и греющих проводов в тело бетонного изделия и др.

При заливке фундамента строители прибегают к мерам защиты бетона на этапе смешивания, но редко дополнительно подогревают готовую конструкцию. Это обусловлено тем, что основа здания должна пройти этапы усадки и стабилизации грунта. В этом случае возникшие дефекты не скажутся на прочности дома, а будут устранены с помощью дополнительного слоя бетона.

Схватывание бетона: время застывания, скорость застывания

Схватывание бетона – химический процесс, первый этап гидратации состава. При взаимодействии с водой цемент, входящий в состав бетона, твердеет, превращается в цементный камень. Вода проникает в цементные зёрна, и минералы, содержащиеся в их составе, вступают с ней в химическую реакцию и превращаются в гидросиликаты калия.

СодержаниеСвернуть

• От чего зависит схватывание бетона
• Влияние марки бетона
• Влияние температуры
• Как можно влиять на скорость схватывания
• Как замедлить схватывание бетона
• Как ускорить схватывание бетона
• Заключение

На первом этапе гидрации бетон обретает 70% крепости, а остаток набирает примерно через месяц после заливки. Этот этап важен, поскольку от него зависит, насколько прочным и безопасным будет изделие из бетонной смеси.

От чего зависит схватывание бетона

На процесс схватывания бетона влияют многие факторы. Наиболее важные среди них: вид бетона и температура окружающего воздуха.

Влияние марки бетона

Таблица ниже отображает зависимость скорости схватывания бетона от его марки.

Класс бетона	Время схватывания (час)
М200	2-2,5
М300	1,5-2
М400	1-2

Влияние температуры

Температура схватывания бетона влияет на скорость этого процесса. Таблица ниже демонстрирует, через сколько часов он запускается и завершается в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Температура (0С)	Через сколько часов начинается схватывание с момента затворения цементного раствора	Через сколько часов завершается схватывание с момента затворения цементного раствора	Общая длительность процесса (час)
+30			1
+20	2	3	1
0	6-10	15-20	9-10
-5	14	21	7

Схватывание бетона при низких температурах существенно замедляется, а вместе с ним набор прочности. Важно обеспечить бетону тепло- и гидроизоляцию сразу после заливки. Слишком большая длительность этого процесса пагубно влияет на прочность и долговечность.

При высоких температурах, дополнительном подогреве скорость процесса значительно повышается, но это может негативно сказаться на его качестве. Влага испаряется слишком быстро, из-за чего страдает прочность.

На графике указана зависимость схватывания бетона от температуры:

 

При температуре ниже -10⁰С не рекомендуется заливать бетонное основание при строительстве дома или иных построек на частной территории. Вода, входящая в состав раствора, замерзает и увеличивается в объёме. Так она разрушает структуру бетона изнутри, его прочность уменьшается, а процесс отвердения может вовсе прекратиться.

В промышленном строительстве заливка при минусовых температурах допустима, поскольку бетонную конструкцию постоянно подогревают.

Как можно влиять на скорость схватывания

Скорость схватывания влияет на качество бетонной смеси. Любое отклонение от стандартов негативно отражается на прочности и долговечности.

Как замедлить схватывание бетона

Отсрочить схватывание требуется в следующих случаях:

• При заливке бетона в жаркую погоду.
• При транспортировке бетонной смеси на большие расстояния.
• При затруднённом, интенсивном движении на дорогах, когда автобетоносмесителю приходится длительное время стоять в пробках.
• При поэтапной заливке бетона, чтобы смесь находилась в изначальном состоянии длительное время.

С помощью замедлителей удаётся отложить химическую реакцию между цементными зёрнами и водой на несколько часов, от 48 до 72. При этом сохраняются свойства бетонной смеси, включая прочность и долговечность. Применяются следующие замедлители схватывания бетона:

• Линамикс;
• Полипласт Ретард;
• Sika Retarder.

Как ускорить схватывание бетона

При проведении строительных работ в зимнее время и при изготовление железобетонных изделий время схватывания бетонной смеси искусственно сокращается с помощью специальных добавок. В состав добавляют ускорители схватывания бетона в нужной пропорции. Не допускается превышение предельного уровня, который устанавливается в строительных лабораториях экспериментальным путём.

Применяются следующие вещества:

• Сульфат натрия. Предельный показатель применения – 2%. Этот ускоритель применяется при изготовлении бетонных смесей и железобетонных конструкций.
• Соль азотной кислоты. Верхний лимит – 4%.
• Хлорид кальция. Предельно допустимый уровень – 3%.

Если применение ускорителей объединять с автоклавной обработкой, время на схватывание ещё больше сократится. Плиты и прочие железобетонные изделия помещаются в автоклав-парилку, где они пропариваются под большим давлением.

Чтобы бетонная смесь гарантированно схватилась в зимнее время, её готовят из предварительно подогретых материалов, а затем нагревают электротоком и паром. Смесь в процессе приготовления нагревают до 80⁰С, после чего укрывают утеплителем, чтобы тепло сохранялось в течение 2-5 суток.

Заключение

Свежеуложенным бетонным конструкциям необходим тщательный уход: защита от вибрации, механического воздействия, резких температурных колебаний. Первые часы после заливки самые важные, поэтому с таким вниманием регулируется время схватывания бетона. С помощью специальных добавок удаётся замедлить или ускорить этот процесс при сохранении качества и долговечности состава.

Что нужно знать о схватывании бетона

В соответствии со стандартом ASTM C125–20: Стандартная терминология, касающаяся бетона и бетонных заполнителей, схватывание бетона — это «процесс, обусловленный химическими реакциями, происходящий после добавления воды для затворения, который приводит к постепенное развитие жесткости вяжущей смеси».

Другими словами, бетон подвергается процессу, называемому гидратацией, при котором основные соединения в цементе образуют химические связи с молекулами воды. Гидратация заставляет бетон затвердевать и становиться достаточно прочным для использования по назначению. Период схватывания начинается с момента укладки бетона и продолжается до тех пор, пока он не приобретет желаемые свойства.

В зависимости от конкретного применения, для которого будет использоваться бетон, он должен иметь относительную влажность более 80% и температуру более 10°C (50°F) в течение 3-14 дней. Это можно проверить с помощью датчика схватывания бетона.

Схватывание бетона оказывает значительное влияние на свойства затвердевшего бетона, в том числе:

• Прочность
• Проницаемость
• Сопротивление истиранию
• Стабильность объема
• Склонность к раннему растрескиванию
• Стойкость к замораживанию и оттаиванию и противогололедным химикатам 

Влияние погоды на схватывание бетона 

Строительные проекты было бы намного легче выполнять, если бы они были подвержены идеальным погодным условиям для заливки и схватывания бетона круглый год. Реальность такова, что подрядчики, инженеры и руководители проектов должны приспосабливаться к различным погодным условиям, чтобы строить прочные бетонные конструкции. При экстремальных погодных условиях важно следить за температурой вашего бетона, чтобы не повредить структурную целостность вашего бетона.

В Американском институте бетона (ACI) 306: Руководство по бетонированию в холодную погоду «холодная погода» определяется как три или более дней подряд низких температур, в частности, температура наружного воздуха ниже 40°F (4°C) и температура воздуха ниже 50°F (10°C) в течение более чем 12-часового периода. Если температура окружающей среды слишком низкая, гидратация цемента резко замедлится или полностью прекратится.

Холодная погода замедляет процесс схватывания или полностью останавливает его, что отрицательно сказывается на наборе прочности бетона. Кроме того, если бетон схватывается при отрицательных температурах, вода в бетоне замерзает и вызывает его растрескивание, что значительно снижает его прочность и срок службы конструкции.

Бетонирование в жаркую погоду не является исключением и также может привести к повреждению бетона. Высокие температуры приводят к быстрому испарению воды и, как следствие, более высокой начальной прочности. Более высокая начальная прочность создает менее прочные конструкции в долгосрочной перспективе и ставит под угрозу структурную целостность вашего бетона. Бетон испытает снижение прироста прочности и может треснуть. Однако причиной в данном случае является быстрое испарение воды.

Нажмите, чтобы узнать больше о температуре бетона в экстремальных погодных условиях!

Как состав смеси влияет на схватывание бетона 

Состав вашей бетонной смеси состоит из цемента, крупных и мелких заполнителей, добавок, воды и воздуха. Каждый из этих элементов играет огромную роль в сеттинге. Вот несколько советов по составлению вашей бетонной смеси, которые оптимизируют схватывание бетона:

• Использование крупных заполнителей более экономично, так как уменьшает количество цемента на единицу объема, но может вызвать проблемы с удобоукладываемостью смеси. .
• Более низкое водоцементное отношение повысит прочность бетона и обеспечит лучшую долговечность. Однако это также может значительно снизить удобоукладываемость бетона.
• Когда бетонная конструкция подвергается воздействию замораживающих или противообледенительных солей, повышенное содержание воздуха увеличивает долговечность бетона, поскольку это позволяет воде расширяться в захваченном воздухе при замерзании.
• Использование пуццоланового материала, такого как летучая зола, пары кремнезема или шлак, для замены части цемента является более экологичным и экономичным. Как правило, он замедляет процесс схватывания и придает бетону улучшенные свойства.

Состав бетонной смеси является неотъемлемой частью вашего бетонного проекта. Поиск правильной комбинации элементов гарантирует, что вы оптимизируете свою бетонную смесь, придавая вашей конструкции прочность, долговечность, удобоукладываемость и другие желаемые свойства. Программное обеспечение Giatec SmartMix ™ – это веб-панель, которая позволяет производителям оптимизировать бетонные материалы и прогнозировать характеристики своих смесей. С помощью панели управления SmartMix производители могут регулировать пропорции своих бетонных смесей, например, использование химических добавок и количество цемента. С помощью Roxi ™ (программа искусственного интеллекта ) предложения на приборной панели гарантируют, что эти корректировки будут соответствовать расчетной прочности смеси на сжатие и другим критериям производительности.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше об оптимизации состава бетонной смеси!

Как проверить схватывание бетона 

Проверка и контроль температуры вашего бетона с помощью соответствующего устройства для мониторинга бетона на протяжении всего процесса схватывания имеет важное значение для вашего строительного проекта. Есть много способов сделать это, один из наиболее эффективных способов — использование метода зрелости и датчика схватывания бетона!

Метод зрелости представляет собой точный и неразрушающий способ измерения кумулятивного воздействия времени и температуры на свойства бетона и, таким образом, позволяет оценить прочность монолитного бетона. Применение метода зрелости требует мониторинга температуры бетона на месте в конструкции с течением времени и расчета влияния температурно-временной динамики на зрелость бетона на месте.

Использование датчика схватывания бетона, такого как SmartRock ^TM , позволяет точно и в режиме реального времени собирать необходимые данные без необходимости использования более дорогостоящих и трудоемких методов. Просто установите его непосредственно на арматуру без громоздких проводов или дорогостоящих регистраторов данных. После заливки и схватывания бетона показания температуры и прочности сразу же отправляются в мобильное приложение для просмотра.

Чтобы дать вам больше возможностей на рабочей площадке, вы даже можете использовать SmartHub™, систему удаленного мониторинга, для доступа к данным датчиков SmartRock в любом месте и в любое время. Он автоматически собирает данные о вашем бетоне, чтобы вы могли анализировать их, даже не находясь физически на рабочей площадке.

Благодаря тому, что SmartRock установлен более чем на 8000 рабочих мест по всему миру, беспроводные датчики быстро становятся предпочтительным методом измерения схватывания бетона благодаря их экономии в долгосрочной перспективе и оптимизации графиков проектов.

**Примечание редактора. Этот пост был первоначально опубликован 21 августа 2020 года и обновлен для обеспечения точности и полноты.

Время схватывания цементного бетона — Этапы и процессы

🕑 Время чтения: 1 минута

Действие по переходу смешанного цемента из жидкого состояния в твердое состояние называется схватыванием цемента, а время, необходимое для его схватывания, называется временем схватывания цемента. Время схватывания цемента такое же, как время схватывания бетона. Обсуждаются этапы схватывания цемента, время схватывания цемента и факторы, влияющие на начальное и конечное время схватывания различных цементов, а также различные вовлеченные процессы. Когда вода смешивается с цементом с образованием пасты, начинается реакция. В чистом виде тонкоизмельченный цемент чрезвычайно чувствителен к воде. Из трех основных соединений, т.е. C3A, C3S и C2S быстро реагируют с водой с образованием желеобразного соединения, которое начинает затвердевать и происходит схватывание цемента.

Содержание:

• Стадии установки цемента
  • 1. Стадия гидролиза и гидратации
  • 2. Стадия коллоизации
  • 3. Стадия кристаллизации
• Время установки цемента
  • 1. Время начальной настройки
  • 2
  • . Окончательное время схватывания
• Факторы, влияющие на время схватывания цемента
• Начальное и конечное время схватывания различных типов цемента.

Этапы схватывания цемента

Процесс схватывания цемента начинается при его смешивании с водой. Химическое явление, которое имеет место, делится на 3 стадии,

1. Стадия гидролиза и гидратации

Процесс схватывания начинается после добавления воды. В этом процессе четыре соединения цемента (C ₃ S, C ₂ S, 3CA1, 4CAFe) гидратируются. C ₃ S соединение цемента гидратируется и образует сложные гидросиликаты.

2. Стадия коллоидизации

Продукты, образовавшиеся на вышеуказанной стадии, выделяются в виде геля, который постепенно загустевает и действует как клей вокруг агрегатов. Тем самым инициируя схватывание цемента. На этом этапе раствор (цементно-водно-песчаная паста) становится полностью насыщенным и больше не может впитывать воду.

3. Стадия кристаллизации

Как видно из названия стадии, большинство компонентов гелеобразного или коллоидного состояния переходят в кристаллическое состояние. Наименее стабильные соединения, такие как гидроалюминат трикальция и гидроксид кальция, должны переходить в стабильную кристаллическую фазу. Почти одновременно затвердевает и гель гидросиликата кальция. Это почти одновременное развитие кристаллов и затвердевание геля приводит к образованию прочной и сросшейся массы кристаллов и гелей.

Время схватывания цемента

1. Начальное время схватывания

Время начального схватывания определяется как период, прошедший между временем, когда вода добавляется в цемент, и временем, в течение которого игла с квадратным сечением 1 мм не может проткнуть испытательный образец на глубину около 5 мм от дна формы. . Минимальное время начального схватывания, установленное ISI для обычного и быстротвердеющего портландцемента, составляет 30 минут, а для низкотемпературного цемента – 60 минут.

2. Время окончательного схватывания

Время окончательного схватывания определяется как период, прошедший между временем, когда вода добавляется в цемент, и временем, когда игла квадратного сечения 1 мм с насадкой диаметром 5 мм производит отпечаток на испытательном образце. 600 минут – это максимальное время, указанное для окончательного схватывания всех вышеперечисленных портландцементов. IS: 269-1976 указывает прочность на сжатие на стандартный раствор-куб.

Рис. 1: Прибор Вика для определения времени схватывания цемента

Факторы, влияющие на время схватывания цемента

Многие факторы влияют на время схватывания цемента после смешивания с водой.

• Композиция цементная.
• Количество гипса в цементе
• Тонкость цемента
• Отверждение
• Водоцементное отношение
• Тип используемой добавки
• Хранение цемента

Начальное и конечное время схватывания различных видов цемента.

Таблица 1: Начальное и конечное время схватывания различных типов цемента.

Тип/наименование цемента	Начальное время схватывания в мин	Время окончательного схватывания в мин.
ОРС(33)	30	600
ОРС(43)	30	600
ОРС(53)	30	600
Цемент, устойчивый к сульфатам	30	600
Портланд-пуццолановый цемент	30	600
Быстротвердеющий цемент	30	600
Шлакопортландцемент	30	600
Высокоглиноземистый	30	600
Суперсульфатированный	30	600
Низкотемпературный	60	600
Кладочный цемент	90	1440

Подробнее о Цемент

«Прямая установка»… Диагностика проблем схватывания бетона

Решение проблем, связанных со сроками схватывания бетона, может оказаться неприятным опытом. Есть ряд факторов, которые могут повлиять на это, и, чтобы сделать это еще более запутанным, существует ряд различных эффектов, которые все подпадают под общую категорию проблем «настройки». Понимание реальной проблемы, с которой мы имеем дело, является ключом к пониманию того, что следует исследовать и какие возможные корректирующие действия можно предпринять.

Гидратация цемента — невероятно сложное явление. В процессе гидратации происходит множество химических реакций и ряд конкурирующих механизмов, которые могут мешать друг другу, особенно в первые несколько минут, когда вода попадает на порошок!

Портландцемент состоит в основном из силикатов, алюминатов и сульфатов кальция, реакционная способность которых определяется количеством и качеством этих минералов, крупностью, щелочностью, поверхностью раздела минерал-вода и температурой. Некоторые из этих минералов хорошо растворимы и быстро начинают растворяться в воде. Гипс добавляется в процессе измельчения цемента, чтобы создать временное покрытие вокруг этих минералов, чтобы замедлить процесс и дать подрядчику возможность уложить бетон. В конце концов, однако, цемент продолжает растворяться в поровом растворе, который затем становится перенасыщенным этими ионами цемента, и они в конечном итоге начинают объединяться и осаждаться из раствора … переплетаясь и связываясь друг с другом, чтобы бетон застыл и в конечном итоге набрал свою прочность. .

Кроме того, у нас есть химические добавки, которые взаимодействуют с некоторыми из этих цементных фаз, ускоряя или замедляя процесс, а также любое количество условий окружающей среды или окружающей среды, которые могут иметь огромное влияние на то, что происходит. Поверьте мне, когда я говорю, что это простая версия того, что происходит… есть учебники на 500 страниц, написанные по гидратации цемента, и они все еще не охватывают все!

Итак, когда мы сталкиваемся с конкретными проблемами настройки, как мы должны их решать? Ну, во-первых, нужно выяснить, с какой реальной проблемой вы имеете дело, чтобы вы могли правильно определить и устранить истинную первопричину.

Flash Set

Меня это бесит. Меня это беспокоит, потому что вы часто слышите эту фразу в полевых условиях, но на самом деле это относительно редкое явление. «Flash Set» на самом деле имеет техническое определение, характерное для химии цемента. Обычно это происходит, когда в процессе помола цемента добавляется слишком мало гипса, и зерна цемента не покрываются должным образом при смачивании. Мгновенное схватывание – это явление схватывания бетона практически сразу после смешивания, и это необратимый процесс. Но не беспокойтесь – на цементных заводах это строго контролируется. Они не только регулярно проверяют время схватывания, но еще чаще проверяют химический состав цемента, чтобы убедиться, что это не приведет к склонности к мгновенному схватыванию, и контролируют скорость подачи материала в режиме реального времени. Если быстрое схватывание представляет собой проблему, производитель цемента может легко диагностировать ее по образцу цемента. Хотя это может произойти, существует ряд процедур сдержек и противовесов, которые помогают гарантировать, что этого не произойдет.

False Set

На самом деле эта проблема может возникать немного чаще, но во многих случаях она действительно не проблематична или даже не заметна. В процессе измельчения часть гипса может обезвоживаться из-за выделения тепла и образовывать гипс. Это новообразованное соединение очень активно взаимодействует с водой, быстро образуя кристаллические «пальцы», которые удерживают зерна цемента на их месте. Точно так же слишком много гипса в цементе может привести к объединению сульфатных осадков. Однако при смешивании бетона эти сцепляющиеся пальцы разрушаются, и смесь снова становится пригодной для работы. Обычно это не проблема для товарного бетона, поскольку они смешиваются в течение периода времени, в течение которого эти соединения должны были образоваться. Это может быть более серьезной проблемой при коротком времени смешивания для заводов по производству сборных железобетонных изделий или особенно для мобильных смесителей, где материал смешивается всего за несколько секунд. Опять же, это параметр, на который проверяют производители цемента, контролируя гипсовую смесь и температуру помола.

Быстрое или увеличенное время установки

С этой проблемой может быть трудно справиться. Это зависит не только от дизайна и материала, но и от погоды. Нередко есть отдельные зимние и летние смеси. Температура оказывает огромное влияние на характеристики схватывания цемента. Изменение температуры всего на 10 градусов по Цельсию достаточно, чтобы вдвое или вдвое сократить время схватывания бетона. Вдобавок к этому, более высокое содержание цемента ускорит (и нагреет) процесс, а более высокое содержание SCM может потенциально замедлить процесс, особенно в более прохладную погоду. Важно не только для производителя внести соответствующие коррективы в состав смеси с учетом сезонных колебаний, но и для подрядчика, чтобы следовать надлежащим методам работы с бетоном в жаркую или холодную погоду, а также для того, чтобы они оба могли общаться друг с другом по поводу производительности.

Помимо температурных эффектов, есть еще несколько факторов, которые следует учитывать. Чрезмерное добавление воды на месте, что неудивительно, может привести к увеличению времени схватывания. Поскольку матрица цементной пасты разбавляется, этим связям требуется больше времени, чтобы сформироваться друг с другом. Добавки также могут оказывать огромное влияние на характеристики схватывания, особенно химикаты, снижающие содержание воды, а также замедлители и ускорители схватывания. Замедлители схватывания и химикаты, снижающие содержание воды, построены на аналогичном химическом каркасе — они абсорбируются определенными химическими фазами в цементе и придают поверхностный заряд. Чрезмерные дозы этих материалов могут иногда привести к значительному замедлению времени схватывания и мгновенному схватыванию в других случаях из-за конкуренции с гипсовыми фазами. Замедлители и ускорители также имеют некоторое сходство в том, что они повышают растворимость одних минералов и препятствуют растворимости других. Если дозировка неверна, на самом деле возможно, что неправильный эффект заменит другой и даст вам противоположный эффект.

Кроме того, в течение первых нескольких минут смешивания между цементом и добавками происходит много химии. Крайне важно, чтобы последовательность партий и время смешивания были стандартизированы для обеспечения однородности вашего продукта. Даже 30-секундная задержка добавления добавки может существенно повлиять на пластические характеристики бетона и тенденции схватывания. Вот почему рекомендуется всегда просматривать информацию и инструкции поставщика добавок и развивать хорошие отношения с вашими поставщиками добавок и цемента.

Быстрая потеря осадки

Это не связано со схватыванием бетона, а скорее связано с потерей удобоукладываемости с течением времени. Обычно это более распространено в бетонных смесях более высокого класса, но компании-производители добавок вносят ряд усовершенствований в свои технологии, чтобы смягчить это. Это нормально, что со временем теряется некоторая удобоукладываемость, а эффект уменьшения количества воды исчезает. Как правило, когда мы видим изменение нормальной скорости потери устойчивости, мы обычно смотрим на фактор окружающей среды. Как мы все знаем, температура оказывает огромное влияние на скорость химических реакций, и гидратация цемента ничем не отличается. Обеспечение того, чтобы бетон замешивался при допустимых температурах, помогает поддерживать требуемую удобоукладываемость.

Также жизненно важно, чтобы производитель контролировал влажность заполнителя и использовал эту информацию при формировании партии. Часто также помогает смачивание свай из заполнителя, потому что, когда они полностью высохнут, они будут поглощать часть воды из смеси, что может привести к высыханию изначально «влажной» бетонной смеси через некоторое время. Точно так же большие расстояния перемещения или чрезмерное перемешивание бетона приведут к потере удобоукладываемости с момента его первого замеса, если не используется стабилизатор гидратации или замедлитель схватывания.

Сушка поверхности

Этот параметр также не имеет прямого отношения к схватыванию бетона, но его очень часто путают с ним, и это одна из наиболее распространенных проблем, с которыми вы столкнетесь, особенно в климате, подобном нашему. Некоторые погодные условия, особенно если жарко, ветрено или сухо, могут привести к быстрому испарению воды с поверхности бетона. Это может привести к высыханию поверхности, но нижележащий бетон все еще остается относительно пластичным, особенно если земля все еще холодная.

Эта конкретная проблема, по-видимому, наиболее распространена весной из-за вышеуказанных условий и частично из-за изменения восприятия от более холодной погоды к более теплой. Часто вы также можете увидеть, как пластиковая усадка растрескивается или растрескивается вместе с этим. Теперь, что касается того, что можно сделать, есть несколько направлений, на которых мы можем атаковать. Важно, чтобы подрядчик принял защитные меры для уменьшения поверхностного испарения. Наиболее распространенный метод заключается в использовании ингибитора испарения с поверхности, когда на бетон наносится тонкая пленка, чтобы предотвратить испарение воды, пока бетон пластичен. Кроме того, для производителя бетона также важно убедиться, что в бетоне достаточно воды для замешивания, чтобы ее количество на поверхности не опускалось ниже этого критического уровня. Еще один трюк, который может изменить ситуацию, заключается в использовании частичной дозы ускорителя в бетоне — это может заставить нижнюю часть отскочить, когда верхняя часть начнет сохнуть, и выровнять дифференциальное схватывание бетона. Использование замедлителей для борьбы с этими условиями на самом деле приведет к противоположному результату и может усугубить ситуацию.

Короткая версия?

Так что же может повлиять на характеристики схватывания бетона? Довольно «просто»…

… температура, погода, соотношение воды и цемента, содержание цемента, тип цемента, изменения состава смеси, типы и дозировка химических добавок, время добавления добавок, время и интенсивность смешивания. , использование дополнительных материалов, время в пути, условия на месте и многое другое.

Последнее слово?

Итак, у нас есть краткое обсуждение того, что происходит с гидратацией цемента, и обсуждение общих проблем схватывания, как их диагностировать, что может их вызвать и как с ними бороться.