Как происходит процесс затвердевания бетона

В своей самой простой форме бетон — это смесь пасты и наполнителей. Паста, сделанная из портланд-цемента и воды, покрывает поверхность наполнителя. Во время химической реакции под названием «гидратация», паста затвердевает и «набирает силу», формируя камнеподобный материал, известный как бетон.

В этом процессе и заключается отличительная особенность бетона: он пластичен и гибок, когда только что смешан, и надежен и прочен после затвердевания. Это объясняет, почему из одного материала — бетона — строят небоскребы, мосты, тротуары, суперхайвеи, дома и дамбы.

Пропорции материалов в бетоне

Ключ к изготовлению надежного, крепкого бетона — тщательный подбор пропорций и смешивание материала. Смесь, в которой недостаточно пасты, чтобы заполнить всю пустоту между частицами наполнителя, будет трудно размещать, она даст неровные поверхности и пористый бетон.

Смесь с переизбытком цемента размещать будет легко, а ее поверхность будет гладкой; однако в результате бетон не оправдает свою стоимость и будет легко трескаться.

Химия портланд-цемента начинает действовать в присутствии воды. Цемент и вода формируют пасту, покрывающую каждую частицу наполнителей  — камней и песка. В результате бетон затвердевает и становится крепче.

Качество пасты определяет характеристики бетона. Прочность пасты, в свою очередь, зависит от отношения воды к цементу. Оно рассчитывается делением веса воды на вес цемента. Для получения хорошего бетона нужно понизить это отношение насколько возможно, не жертвуя при этом «работоспособностью» свежего бетона, позволяющей ему должным образом размещаться, схватываться и выравниваться.

Подобранная как следует смесь обладает желаемой гибкостью в свежем виде и надежностью в затвердевшем. Обычно смесь состоит из 15% цемента, 60-75% наполнителей и 15-20% воды. Также она может содержать 5-8% воздуха.

Другие ингредиенты

Почти любая природная питьевая вода без ярко выраженного вкуса и запаха может использоваться как компонент для бетона. Излишние примеси не только могут повлиять на время схватывания и прочность бетона, но и привести к изменению его цвета, пятнам, коррозии арматуры, нестабильности объема и уменьшению прочности. В требованиях к бетонным смесям также установлены ограничения на хлориды, сульфаты, алкалиды и твердые частицы в воде для тех случаев, когда определить влияние примесей на бетон невозможно с помощью тестов.

Хотя почти любая питьевая вода подходит для бетонных смесей, наполнители выбирают очень тщательно. Они составляют 60-70% общего объема бетона. Тип и размер используемых наполнителей зависит от плотности и цели конечной бетонной продукции.

Процесс гидратации бетона

Вскоре после того, как наполнители, вода и цемент соединяются, смесь начинает затвердевать. Все портланд-цементы — гидравлические. Они затвердевают благодаря гидратации — химической реакции с водой. При этой реакции на поверхности каждой частицы цемента формируется узел. Он растет и расширяется, пока не связывается с узлами других цементных частиц или близлежащим куском наполнителя.

Когда бетон тщательно перемешан и готов к использованию, его нужно поместить туда, где смесь затвердеет.

При размещении бетон закрепляют, чтобы лучше заполнить форму и чтобы избавиться от потенциальных недостатков, таких, как «соты» и «воздушные карманы».

Для брусков бетон оставляют до тех пор, пока влажная пленка на поверхности исчезнет, после чего его выравнивают специальным деревянным или металлическим «поплавком». Это дает относительно гладкую, но слегка шершавую текстуру, которая не скользит и зачастую является конечной стадией для строительного бетонного бруса. Если же требуется совсем гладкая, твердая, плотная поверхность, после этого его разглаживают стальным мастерком.

Уход за бетоном нужно начинать, когда поверхность достаточно затвердела, чтобы сопротивляться повреждениям. Он помогает убедиться, что гидратация продолжается и цемент все еще набирает силу. Бетонные поверхности обрызгивают водой или используют влагосохраняющие ткани, такие как брезент или хлопок.

Другие методы ухода предотвращают испарение воды, запечатывая поверхность пластиковыми или другими специальными спреями, называемыми «смеси для ухода».

Специальные технологии ухода используются при экстремально жаркой или холодной погоде, чтобы защитить бетон. Чем дольше он остается влажным, тем сильнее и прочнее он станет. Время затвердевания зависит от состава и однородности цемента, пропорций смешивания и температурных условий. В основном, гидратация и затвердевание бетона происходит в первый месяц жизненного цикла бетона, но он продолжает гидрироваться на протяжении многих лет, хоть и медленнее.

Время твердения бетона в зависимости от температуры

Твердением цемента

называют процесс превращения цементного теста, состоящего из смеси цемента с водой, в камневидное тело — цементный камень.

Содержание

Химия твердения бетона. Образование цементного камня

Прочность цементного камня при нормальных условиях (теплая и влажная среда) продолжает нарастать многие годы. Опыты показали, что прочность его в воденарастает в течение 30 лет (дальнейшие систематические исследования не производились).

Твердению предшествует схватывание, т. е. процесс, в течение которого цементное тесто постепенно теряет пластичность, загустевает, но еще не приобретает прочности.

В соответствии с теорией твердения цемента, созданной академиком А. А. Байковым и развитой в дальнейшем другими советскими учеными (профессорами В. Н. Юнгом, Ю. М. Буттом, А. Е. Шейниным), процесс твердения представляет собой сложное физико-химическое явление: в составе цементного камня образуются новые соединения, которых не было в цементном клинкере.

Основное химическое соединение, входящее в состав цементного клинкера трехкальциевый силикат —- подвергается гидролизу разложению водой) и гидратации (соединению с водой) с образованием двух новых соединений: двухкальциевого гидросиликата 2СаО • SiO2 ад и гидрата окиси кальция.

Разложение идет по следующей реакции:

ЗСаО • SiO2+nН,О=2СаО • SiO2(n

—1 )Н2 О + Са(ОН)2.

Таким образом, при твердении цемента выделяется свободный гидрат окиси кальция Са(ОН)2. Это легко установить при помощи фенолфталеина, при действии которого получается яркомалиновое окрашивание.
Другое соединение в цементном клинкере — двухкальциевый силикат—гидратируется очень медленно и образует

2СаО • SiO2 •mh3O.

Трехкальциевый алюминат подвергается быстрой гидратации по реакции:

ЗСаО • А12О3+6Н2О=ЗСаО • А12О3 • 6Н2О.

Под воздействием воды на поверхности цементных частиц образуются двухкальциевый гидросиликат, гидрат окиси кальция и трехкальциевый гидроалюминат. Гидросиликат кальция почти нерастворим в воде и выделяется в коллоидальном состоянии, в виде студенистых оболочек, на поверхности црментных частиц.

Гидроокись кальция и трехкальциевый гидроалюминат растворяются в воде, но в небольшом количестве, и раствор быстро становится насыщенным, а в дальнейшем пересыщенным. Вследствие этого при продолжающейся химической реакции новые порции гидроокиси кальция и трехкальциевого гидроалюмината выделяются также в коллоидальном состоянии. Все указанные вещества образуют вокруг частиц цемента оболочку так называемого геля (студня).

Гель обладает склеивающей способностью, которая тем больше, чем меньше он разжижен водой, т. е. чем меньше водоцементное отношение ; -гель склеивает частицы цемента, а в цементно-песчаном растворе и зерна песка. В результате цементное тесто начинает густеть и терять пластичность — оно схватывается.

В дальнейшем гидроокись кальция и трехкальциевый гидроалюминат из коллоидального состояния переходят в более устойчивое мелкокристаллическое; выделяющиеся микрокристаллы пронизывают гель и срастаются. Одновременно гель, состоящий теперь главным образом из гидросиликата кальция, уплотняется, отчасти потому, что высыхает (если цемент твердеет на воздухе), отчасти из-за что внутрь цементных частиц отсасывается вода. Вода проникает в глубь частиц цемента постепенно, и в результате все и новые его порции вступают в химическую реакцию.

Гидросиликат кальция может в дальнейшем частично выкристаллизоваться. Соотношение между объемами гелеобразной и кристаллической частей твердеющего цементного камня в каждый данный момент влияет на его прочность, усадку, ползучесть и другие свойства, как это доказано проф. А. Е. Шейкиным.
Если цемент твердеет на воздухе (всегда содержащем углекислый газ), то имеет место еще карбонизация гидроокиси кальция:

Са(ОН)2+СО=СаСО3+Н2О.

Она происходит главным образом с поверхности цементного камня или бетона. Это доказывается тем, что при действии фенолфталеина на поверхность затвердевшего цементного камня он не окрашивается в малиновый дает; если же разломать этот камень и подействовать фенолфталеином на место свежего излома, то легко обнаружить, что свободная гидроокись кальция содержится в середине образца, а по краям ее нет.

Процессы образования геля, его кристаллизации и уплотнения, а также карбонизации приводят к превращению цементного теста в искусственный высокопрочный каменный материал. Эти процессы протекают сначала быстро, затем медленнее; в особенности медленно гель уплотняется. В соответствии с этим прочность цементного камня в первые 3—7 дней нарастает быстро, затем медленнее, а спустя 3 месяца — очень мало. Прочность цемента обычно испытывают через 3, 7 и 28 дней.
Даже через несколько месяцев твердения цемента внутренняя часть его зерен, наиболее крупных, еще не успевает вступить в реакцию с водой. При повторном помоле затвердевшего цемента и смешивании с водой он может снова твердеть, но прочность получается уже невысокой.

Нарастание прочности цементного камня

Нарастание прочности цементного камня имеет большое значение для строительства, так как позволяет постепенно увеличивать нагрузки на сооружения. Однако такое непрерывное повышение прочности может происходить только при твердении цементного камня в теплой и влажной среде. Если цементный камень будет находиться в сухой среде, то после испарения воды и уплотнения геля твердение приостановится.
При твердении в течение длительного срока в воде цементный камень получается более прочным, чем при твердении на воздухе.

Нормальными условиями для твердения бетона считаются: температура 15—20° и относительная влажность окружающего воздуха 90—100%, создаваемая в специальной камере или путем засыпки бетона песком либо опилками, которые постоянно увлажняют.

Твердение бетона в зависимости от температуры

Если бетон твердеет все время в воде, то он в конечном счете получается более прочным, чем при твердении на воздухе. В сухой среде через некоторое время после того, как окончится поглощение воды цементом и оставшаяся свободная вода испарится, твердение бетона прекращается. Обычно это происходит через несколько месяцев.

Бетон твердеет постепенно, причем прочность его при благоприятных температуре и влажности непрерывно повышается. В первые 7—14 дней после изготовления прочность бетона (на обыкновенном цементе) нарастает быстро, в дальнейшем же, особенно после 28 дней, это нарастание, как показывают результаты опытов, замедляется.

Твердение бетона при температуре ниже нормальной (ниже 15°) замедляется, а при температуре ниже 0° практически прекращается; наоборот, при повышенной температуре и достаточной влажности (в горячей воде с температурой до 80°, во влажном, паре с температурой 60—80° или в автоклаве при действии насыщенного водяного пара высокого давления и температуры) твердение идет значительно быстрее, чем в нормальных условиях.
Это имеет большое практическое значение при бетонных работах зимой и при изготовлении бетонных и железобетонных деталей. Прогревают бетон паром или электрическим током. Кроме ускорения твердения бетона при помощи тепла часто применяют химические средства; в воду при изготовлении бетонной смеси вводят химические ускорители — хлористый кальций или др.

Для расчета состава бетона заданной прочности в любой срок, а также для решения вопроса о возможности распалубки и загрузки сооружений можно применять простую формулу, полученную на основании опытов. Установлено, что прочность бетона при нормальных условиях твердения повышается приблизительно пропорционально логарифму времени:

Rn=R28 • lgn/lg28
где: Rn — прочность бетона (предел прочности при сжатии) в любой срок;
R‘28 — прочность бетона в возрасте 28 дней;

lgn—десятичный логарифм возраста бетона, выраженного в днях.

Эта формула применима только для обыкновенного портландцемента средних марок и дает удовлетворительные данные, начиная с n=3. Действительная прочность бетона может быть определена только испытанием контрольных образцов, твердеющих в условиях, аналогичных имеющимся в бетонном сооружении, или, еще точнее, испытанием бетона в самом сооружении.

Ускоритель твердения бетона

При повышении температуры среды или воды, на которой затворяется цемент, схватывание его значительно ускоряется. При понижении температуры схватывание замедляется, а при температуре ниже нуля прекращается, если только не добавлены соли, снижающие точку замерзания воды

На строительстве часто (например, для быстрой распалубки, при зимних бетонных работах и т. п.) требуется ускорить твердение цемента, а следовательно, и бетона.

Для этого пользуются химическими ускорителями, обогревают бетон паром или применяют электропрогрев.

Из химических ускорителей наиболее часто используют хлористый кальций СаСl2.

Эта дешевая соль, получающаяся на химических заводах как побочный продукт при производстве соды или хлора, применяется на бетонных работах в виде раствора, вводимого при изготовлении бетонной смеси.

Хлористый кальций берется в небольшом количестве — от 1,5 до 3% от веса цемента. Оптимальный процент добавки хлористого кальция устанавливается для каждого цемента при помощи специальных опытов. При правильно выбранном проценте добавки прочность цемента или бетона повышается по сравнению с прочностью материала без добавки:

• при сроке твердения 3 дня — примерно в 2 раза;
• 7 дней -— в 1,5 раза;
• 28 дней — в 1,1 раза.

Если добавки взято слишком много, то схватывание может недопустимо ускоряться, а прочность, быстро нарастая в первые дни, окажется в дальнейшем ниже, чем у цемента без добавки.

Схватывание цемента с добавкой хлористого кальция должно ускориться не более, чем в 2 раза.

Действие хлористого кальция основано на соединении его с гидроокисью кальция, выделяющейся при твердении цемента, и образовании мало растворимой хлорокиси кальция.
Хлористый кальций ускоряет твердение не только обыкновенного портландцемента, но также шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента.

При отсутствии хлористого кальция можно применять слабый раствор соляной кислоты (1—2%-ный раствор НС), так как она, реагируя с гидроокисью кальция в твердеющем цементе, вызовет образование хлористого кальция по реакции:

Са(ОН)2+2НСl = СаСl2+2Н3О.

Усадка бетона при твердении

Усадку и расширение бетона учитывают при проектировани бетонных конструкций. Процесс твердения бетона сопровождается изменением его объема

При твердении на воздухе бетон дает усадку, при твердении в воде он не изменяется в объеме или незначительно разбухает.

В больших массивах бетон может расширяться вследствие нагревания до 30—60° (в силу внутреннего выделения тепла). Величина этого расширения значительно превосходит усадку. Коэффициент температурного расширения обычного бетона равен 0,00001. Коэффициент усадки в расчетах обычно принимается равным 0,00015, т. е. на 1 м длины бетонного сооружения усадка составляет 0,15 мм.

Усадка вызывается давлением воды в капиллярах цементного камня при ее испарении. Опытами установлено следующее:

1. усадка бетона тем больше, чем выше содержание в нем цемента и воды;
2. быстро схватывающиеся и высокопрочные портландцементы, а также пуццолановый портландцемент обычно вызывают большую усадку бетона;
3. усадка больше при мелкозернистых и пористых заполнителях;
4. влажный режим твердения и специальные покрытия не дают бетону быстро высыхать с поверхности, тем самым устраняются последствия большой и неравномерной усадки (трещины)

Усадку и расширение бетона учитывают при проектировани конструкций и производстве бетонных работ в сооружения большой длины устраивают специальные швы, в массивных сооружениях бетон укладывают отдельными блоками, применяют цементы с минимальными тепловыделением и усадкой. Это особенно важно при выборе цементов для гидротехнических сооружений

автоклавная обработка, использование затвердителя. Особенности отвердения при низких температурах

Основной особенностью бетона является прочность на сжатие – именно это его свойство отображено в марке. Однако достигается марочная прочность не сразу, а в процессе постепенного затвердевания. Далее мы подробней рассмотрим,как твердеет бетон, какие факторы влияют на данный процесс и как от этого зависит прочность материала.

Затвердевший бетон

Особенности затвердевания

Что такое отвердение бетона и как оно происходит

Как известно, в качестве связующего вещества, в бетоне используют цемент. При его взаимодействии с водой возникает химическая реакция, которая приводит к возникновению каменистых новообразований, которые и скрепляют друг с другом наполнитель – щебень и песок.

Отрезок времени, во время которого образуются начальные связи между наполнителем, называется схватыванием. Однако, сразу после образования этих связей твердость бетона очень низкая. Поэтому для набора прочности им требуется еще некоторое время.

Так как процесс затвердевания достаточно долгий, за это время вода, без которой набор прочности невозможен, успевает улетучиться. Чтобы не допустить высыхание раствора раньше времени, после заливки его укрывают полиэтиленовой пленкой или рубероидом, а также периодически смачивают водой.

График затвердевания бетона и набора прочности

Обратите внимание!
Крайне важно, чтобы масса высыхала равномерно и умеренно.
В противном случае это приведет к снижению прочности материала и его растрескиванию.

Время затвердевания

Домашних мастеров, которые впервые занимаются бетонными работами, всегда интересует – сколько твердеет бетон? Данный процесс зависит от ряда факторов, таких как температура окружающей среды, влажность воздуха и т.д. Однако, при нормальных условиях этот срок составляет 28-30 суток.

После окончания срока затвердевания, конструкцию можно подвергать расчетным нагрузкам. Надо сказать, что даже после окончательного затвердевания, материал продолжает набирать прочность. Этот прирост дает гарантию надежности бетонных конструкций.

Наиболее же активный набор прочности происходит в первые 5-7 суток после заливки. За этот срок материал набирает до 70 процентов прочности.

Надо сказать, что при увеличении срока затвердевания раствора, характеристики материала улучшаются. Поэтому в некоторых случаях срок затвердевания бетона специально замедляют. Как правило, это происходит при возведении сооружений, которые впоследствии будут подвергаться воздействию влаги.

К таким относятся:

• Пирсы;
• Плотины;
• Дамбы и т.д.

На фото — обработка бетонных блоков в автоклаве

Ускорение застывания

В некоторых случаях скорость застывания раствора необходимо увеличить, к примеру, при проведении строительных работ в зимнее время или при производстве строительных материалов из бетона.

На сегодняшний день существует два способа ускорения застывания раствора:

• При помощи автоклавной обработки;
• При помощи специального затвердителя.

Автоклавная обработка

Термовлажностная обработка, которую еще называют запаркой или автоклавной обработкой, позволяет укорить процесс затвердевания в десятки раз. Для этого используют специальные печи (автоклавы), в которые на определенное время помещаются бетонные изделия.

Благодаря пропариванию под высоким давлением, раствор набирает прочность за 12-16 часов.

К недостаткам данной технологии можно отнеси следующие моменты:

• После пропарки материал перестает набирать прочность. Однако, в настоящий момент данный метод настолько усовершенствован, что автоклавный бетон практически не уступает по прочности обычному.
• Невозможно обработать крупные конструкции. Поэтому в условиях стройки данная технология неприменима.

Жидкийзатвердитель для бетона

Использование затвердителя

Отвердитель для бетона представляет собой жидкую добавку, которая позволяет ускорить время схватывания раствора. Это единственный эффективный способ повлиять на данный процесс на строительной площадке.

Надо сказать, что подобные добавки улучшают и некоторые другие свойства бетона:

• Увеличивают раннюю морозостойкость и раннюю прочность материала.
• Пластифицируют раствор.
• Увеличивают прочность материала на сжатие при отрицательных температурах.
• Позволяют заниматься строительными работами при отрицательных температурах. Допустимый температурный предел может быть разным, в зависимости от типа состава. Данную информацию содержит инструкция на упаковке.

В результате всех этих свойств, применение отвердителей получило в последнее время широкое распространение.

Антиморозная добавка для бетона

Отвердение бетона при низких температурах

Для обеспечения нормального застывания бетонного раствора температура окружающей среды не должна опускаться ниже +5 градусов, особенно на стадии схватывания. Если произойдет замерзание бетона при затвердевании – последствия будут необратимыми.

Связано это с тем, что в составе имеется вода, которая при замерзании кристаллизуется. Причем, эти кристаллы способны разрушать структуру бетона, поэтому после цикла замерзания/оттаивания прочность материала серьезно снизится, а также ухудшатся прочие его свойства. Соответственно, продолжать строительство в таком случае нельзя.

На сегодняшний день строителями придумано много способов по недопущению замерзания. Один из них мы рассмотрели выше – можно использовать быстротвердеющий бетон, чтобы он не успел замерзнуть на морозе. Кроме того, в состав добавляют специальные присадки, которые понижают температуру замерзания воды.

Обогрев бетона

Некоторые добавки позволяют заниматься строительными работами при температуре до -25 градусов по Цельсию. Также следует отметить, что цена таких составов вполне доступная, благодаря чему стоимость строительства не увеличивается.

Кроме того, смесь зачастую обогревают прямо в опалубке. Для этого могут использоваться внешние обогреватели для бетона или обогревающие провода, которые монтируются своими руками на арматуру. Также распространен метод пропускания электричества через бетон.

Совет!
После окончательного застывания, бетон становится настолько прочным, что его механическая обработка вызывает определенные трудности, особенно если он армирован.
Поэтому единственным эффективным вариантом является использование инструмента с алмазными насадками, примером того является алмазное бурение отверстий в бетоне или резка железобетона алмазными кругами.

После того как раствор схватится, низкие температуры ему будут не страшны, поэтому самое главное защитить его от замерзания на первых этапах отвердения.

Вывод

Застывание бетона является важным процессом, так как от него зависит итоговое качество материала, а значит и прочность всего сооружения. Поэтому при выполнении бетонных работ необходимо обеспечить оптимальные условия затвердевания состава, а также дождаться набора его марочной прочности.

Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме.

загрузка…

Набор прочности бетоном. Время твердения бетона.

Тепловыделение раствора (цемента, бетонной смеси). Затвердевание раствора бетона.

Таблицы DPVA.ru — Инженерный Справочник	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Материалы / / Строительные материалы. Физические, механические и теплотехнические свойства. / / Бетон. Бетонный раствор. Раствор. Свойства и характеристики.  / / Набор прочности бетоном. Время твердения бетона. Тепловыделение раствора (цемента, бетонной смеси). Затвердевание раствора бетона. Поделиться:    Набор прочности бетоном. Время твердения бетона. Тепловыделение раствора (цемента, бетонной смеси). Затвердевание раствора бетона. Когда можно нагружать бетон? Вариант для печати. В отсутствие воды никакого набора прочности не происходит (нужно поливать). То есть высохший бетон перестает набирать прочность и замерзший бетон перестает набирать прочность (нужно нагревать или использовать присадки-добавки). Если бетон потом нагреть или разморозить он продолжит набирать прочность, но наберет ее тем больше от номинала, чем позже произошла остановка твердения. Считается, что при температуре 20 °С бетон (при доступе влаги = если не высох) набирает марочную прочность за 28 суток по волшебной формуле: Прочность бетона на день n = Марочная прочность *(lg(n) / lg(28)) , где n не менее 3 дней За первые трое суток при нормальных условиях бетон набирает не более 30% марочной прочности. Через 1-2 недели (7-14 суток) бетон при нормальных условиях набирает 60-80% марочной прочности. Через 4 недели (28 суток) бетон при нормальных условиях набирает 100% марочной прочности. Через 3 месяца (90 суток) бетон при нормальных условиях набирает 120% марочной прочности. В дальнейшем, при доступе влаги, бетон продолжит набирать прочность, но очень медленно. Снижение температуры сильно замедляет твердение бетона, если не применять специальные добавки. Повышение температуры резко ускоряет твердение бетона, но следут не допускать высыхания бетона. Если бетон греть водяным паром при температуре 80oС в течение 16 часов, то бетон наберет 60-70% марочной прочности (заводская пропарка — изготовление свай и т.д.) Нагревать бетон свыше 90 oС нельзя. Теперь последует важное замечание: Схватывание и твердение цемента это экзотермические процессы, т. е при наборе прочности бетоном выделяется весьма существенное количество тепла, что на практике увеличивает риск высыхания бетона и существенно снижает риск замерзания бетона. Характерными (оценочными) величинами тепловыделения являются: 200 кДж = 50 ккал на каждый килограмм портландцемента за 7 суток. 200 кДж = 50ккал на каждый килограмм глиноземистого цемента за 1 сутки . Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Выгодное предложение по аренде трансформатора для прогрева бетона в Москве от прокатной компании ПрокатМаркет

С наступлением холодов многие останавливают строительство в связи с погодными явлениями (мороз, сильный ветер и дождь). Если на улице дождь и ветер, то это временное явление. Можно на несколько дней взять паузу. Однако мороз может продержаться до середины весны, а это 4-6 месяцев простоя, что является непозволительной роскошью.

Конечно, можно проводить строительные работы и в мороз, но дело в том, что бетонный раствор затвердевает только при положительной температуре. При отрицательной вода, которая находится в составе бетонной смеси, расширяется и превращается в кристаллы. Это явление полностью угнетает свойства бетона. В результате он теряет прочность.

Чтобы можно было заниматься полноценным строительством даже зимой, необходим постоянный прогрев бетона на этапе его застывания. Это можно сделать с помощью специального оборудования. Вам будут полезны трансформатор и прогревочный кабель, которые обеспечат прогрев бетона и его последующее затвердевание.

Причем сейчас аренда трансформатора для прогрева бетона  предлагается на довольно выгодных условиях.

Трансформаторы для прогрева бетона бывают двух видов — сухие и масляные. Более подробно рассмотрим оба вида:

• Сухие. Охлаждение происходит за счет вентилятора, то есть естественного воздуха. Такой тип трансформаторов уязвим к воде и влаге. Оборудованию необходим особый уход, защита от влаги и воды. Оно хорошо работает под навесом.
• Масляные. Предлагаются в автоматической вариации и механической. Первый вариант может нагревать бетон для необходимой температуры и потом отключается. За вторым необходимо следить самостоятельно. Такой тип трансформаторов не требует особого ухода, может эксплуатироваться даже в неблагоприятных погодных условиях.

Трансформаторы для прогрева бетона — довольно дорогое оборудование, что вполне оправданно. Однако бывают ситуации, когда нет возможности покупать устройство или оно необходимо на небольшой срок. Тогда идеальным вариантом станет аренда. О преимуществах данной услуги мы сейчас поговорим.

Почему стоит арендовать технику:

• Дешевле и удобнее оплачивать аренду, чем покупать трансформатор. Особенно в том случае, если данное оборудование требуется время от времени, а не на постоянной основе.
• Не нужно постоянно думать о транспортировке, так как обычно арендодатель доставит оборудование туда, куда необходимо, то есть на строительный объект. Потом компания забирает его в оговоренное время.
• Отсутствие затрат на техническое и сервисное обслуживание. Все это производит собственник.
• Многообразие. При каждом заказе трансформатора можно экспериментировать и выбирать каждый раз разную модель. Однако лучше соблюдать общие рекомендации для своего объекта.
• Отсутствие необходимости искать место для хранения и складирования трансформатора, обеспечивать ему безопасность во время простоя. Когда вам не нужно, оборудование находится у арендодателя. Все заботы о нем — это его ответственность.
• Если устройство во время работ по каким-либо причинам вышло из строя, вам организуют замену в кратчайшее время, чтобы вы не понесли убытки.

При выборе подрядчика для аренды трансформатора нужно подойти серьезно к данному вопросу. Крайне важно, чтобы компания ПрокатМаркет, которая предоставляет услуги аренды оборудования, была его собственником, а не субподрядчиком. У собственников трансформаторов для прогрева бетона и цены ниже, и гарантии. В этом случае сотрудничество будет вас устраивать по всем параметрам. Однако обращайтесь в компании с положительной репутацией и опытом работы в данной сфере.

Условия твердения бетона и уход за ним

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

Вода проникает вглубь частиц цемента постепенно, в результате все новые его порции вступают в химическую реакцию. Поэтому 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 увлажняемым песком либо опилками.

При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7-14 дней после изготовления 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 массивного бетона вследствие тепловыделения 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. Ускорение твердения необходимо, когда требуется быстрое нагружение конструкции эксплуатационной нагрузкой или раннее распалубливание, а главным образом при работах зимой и при изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Для ускорения твердения бетона применяют добавки-ускорители (хлористый кальций, хлористый натрий, нитрат кальция, поташ, сернокислый глинозем, хлорное железо, строительный гипс), вводимые при приготовлении бетонной смеси. Процентное содержание добавок устанавливается экспериментальным путем или принимается в соответствии с указаниями специальных инструкций.

Добавка хлористых солей (хлористого кальция, хлористого натрия или хлорного железа) допускается к бетону неармированных конструкций не более 3% от веса цемента, к бетону армированных конструкций — не более 2%. Также по  этой теме можно дополнительно почитать в разделе Бетон с противоморозными добавками.

Добавки-ускорители не допускается вводить в бетонные смеси, предназначенные для изготовления:

• предварительно напряженных железобетонных изделий и конструкций с проволочной арматурой диаметром 5 мм и менее;
• железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации при относительной влажности воздуха более 60%, а также утеплителя для кровельных покрытий в случае применения хлористых солей;
• конструкций, на поверхности которых не может быть допущено образование высолов, если при экспериментальной проверке установлено их появление;
• изделий автоклавного твердения;
• бетонных и железобетонных конструкций, которые возводятся в зонах блуждающих токов.

Добавки-ускорители запрещается вводить в бетонные смеси, приготовляемые с использованием глиноземистых цементов.

В производстве сборного железобетона, а в холодное время года и для монолитного бетона широко применяют для ускорения твердения прогревание бетона паром или электрическим током.

Иногда при аварийных восстановительных работах применяют 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.

Чтобы свежеуложенный бетон получил требуемую прочность в назначенный срок, за ним необходим правильный уход: поддёржание 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 примененных материалов, правильно подобранный состав бетона 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 и систематической поливкой. Для этого открытые поверхности свежеуложенного бетона укрывают влагоемким покрытием (мешковиной, слоем песка, опилок и др.). 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 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 крутонаклонные 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 изготовлен на глиноземистом цементе, и 14 суток при изготовлении 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 торкретные слои допускается вместо укрытия и поливки покрывать специальными покрасочными 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 покрасочным 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 достигнет прочности 15 кг/см². 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 температурного режима в бетоне массивных конструкций с начала укладки бетонной смеси до момента замоноличивания межблочных швов и режимы охлаждения бетона устанавливаются в проекте сооружения или в проекте производства работ.

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

1. Бетоноведение
2. Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
3. Бетонные работы в зимних условиях
4. Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
5. Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
6. Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
7. Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке

Схватывание и твердение бетона и цемента

Цемент твердеет при взаимодействии с водой и очень важно знать, почему это происходит. Изучение этого процесса позволяет создавать новые химические добавки повышать положительные характеристики материала без вреда для самого процесса схватывания и твердения железо-бетонного (ЖБИ), цементного и бетонного сырья.

Производители используют добавки для формирования линейки продуктов с разными свойствами. Среди положительных эффектов добавок в бетон можно отметить:

• сокращение энергозатрат при пропаривании ЖБИ за счет добавок для ускорения набора прочности;
• при использовании пластификаторов уменьшение трудозатрат на вибрирование;
• увеличение оборачиваемости формоснастки или опалубки;

В итоге все это дает экономию цемента и снижение себестоимости продукта.

Основные стадии набора прочности бетона:

Схватывание бетона — короткий этап времени длительностью до 24 часов. При комнатной температуре (20 градусов Цельсия) схватывание начинается через 2 часа после затворения раствора и заканчивается всего через 2-3 часа. При нулевой температуре процесс занимает уже 15-20 часов. Соответственно повышенные температуры (например, процесс пропаривания ЖБИ в специальных камерах) позволяет сократить время схватывания бетона всего до 15-20 минут.

Вторая стадия — это твердение бетона. Когда после укладки в опалубку, бетон схватывается, сразу начинается процесс твердения материала, который длится несколько лет. Необычно, ведь кажется, что уже через сутки железо-бетонная конструкция затвердела и готова к использованию. Это отчасти так, но замечательное свойство бетонных изделий заключается в способности наращивать прочность и твердость еще несколько лет подряд. Что же касается срока в 28 суток, то этот период нужен, чтобы гарантировать требуемую по ГОСТу твердость для конкретной марки бетона.

Годами набирать твердость бетону помогает процесс гидратации цемента, но прежде чем рассказать о нем, стоит отметить и еще одну, возможную, стадию жизни бетонных материалов, которую допускать нельзя. Это «сваривание» бетона.

Необратимые негативные изменения в свойствах стройматериала происходят при плохой организации работ. Например, жаркий июньский день, стоит «молотилка» с бетоном и ждет 10 часов начала разгрузки. В это время с бетоном уже идут процессы, резко понижающие его технические качества. Поэтому очень важно доверить профессионалам доставку и разгрузку цемента и бетона на стройплощадку.

Итак, процесс гидратации. Его обеспечивают всего четыре минерала в составе цемента. Рассмотрим их подробнее.

C3S 3-кальциевый силикат (3CaO x SiO2) — главный элемент цементного раствора. Трехкальциевый силикат вступает в реакцию с выделением тепла и разогревает раствор с момента затворения. После начала схватывания температура постепенно снижается. Прочность через регламентированные 28 дней должен обеспечить именно этот минерал.

C2S 2-кальциевый силикат 2CaO x Si02 вступает в игру через месяц после затворения цемента в бетонной смеси, принимая эстафету у 3CaO x SiO2. Впрочем, можно и сократить срок начала реакции с помощью определенных добавок. Но независимо от этого действие данного минера длится несколько лет подряд.

C3A 3-кальциевый алюминат 3CaO x Al2O3 является самым активным элементом в составе цементного раствора. Он помогает бетону набрать прочность в первые дни после заливки. Зато потом роль алюмината сводится практически на нет. Быстро пробежав дистанцию, этот «спринтер» уступает дорогу своим напарникам.

Наконец, C4AF 4-кальциевый алюмоферит (4CaO x Al2O3 x Fe2O3). Это четвертый элемент системы по набору прочности, причем элемент на первый взгляд практически бесполезный. В реакцию он не вступает очень долго. Лишь через многие годы этот «ленивец» вступает в дело и позволяет еще чуть-чуть повысить прочность и твердость бетонной конструкции.

Полезный совет от специалистов «Люкс-Строй»:

Пока бетон или раствор цемента подвижны, они дольше переходят в стадию твердения. Поэтому заказывать доставку этих стройматериалов нужно в бетоносмесителях. У нашей компании есть собственный автопарк для доставки цемента и бетона, что позволяет доставить клиентам качественный бетон без эффекта сваривания.

Что такое затвердевший бетон | Свойства затвердевшего бетона

Что такое затвердевший бетон?

Затвердевший бетон — это прочный тип бетона, способный выдерживать приложенные к нему конструкционные и эксплуатационные нагрузки. Затвердевший бетон является одним из самых прочных и долговечных строительных материалов.

Затвердевший бетон – это бетон, который полностью застыл и способен выдерживать нагрузки. В этой статье мы рассмотрим свойств затвердевшего бетона.

---

---

Свойства затвердевшего бетона

Существуют следующие свойства затвердевшего бетона.

1. Прочность затвердевшего бетона

Прочность бетона играет жизненно важную роль в строительстве любого здания. Прочность бетона помогает определить, можно ли использовать бетон в строительстве или нет.

Прочность бетона определяется как максимальная нагрузка, которую может выдержать бетон. Прочность считается одним из важнейших и ценных свойств бетона.

Прочность бетона дает общее представление о качестве бетона и материалов, используемых при производстве бетона.

Бетон испытывается на три типа прочности: прочность на сжатие , прочность на растяжение, и прочность на изгиб .

Когда мы говорим о прочности бетона, мы обычно рассматриваем прочность на сжатие, потому что мы знаем, что бетон сильный на сжатие и слабый на растяжение .Бетон в основном используется из-за его прочности на сжатие.

Прочность бетона на изгиб определяется как мера прочности недоармированной бетонной балки или плиты на разрушение при изгибе.

Факторы, влияющие на прочность бетона

Ниже приведены факторы, влияющие на прочность бетона.

1.1. Тип агрегатов

Заполнители являются важной составной частью бетона. Он придаст объем бетону.Заполнители, которые используются при производстве бетона, должны иметь высокую прочность на сжатие, чтобы из них можно было получить бетон с хорошей прочностью.

Заполнитель с острыми краями и шероховатой текстурой образует прочную связь между цементом. Заполнители с гладкой текстурой и округлой формой приводят к более слабой связи между цементом и заполнителем.

1.2. Водоцементное отношение

Прочность бетона зависит от водоцементного отношения, используемого при производстве бетона.Прочность бетона на сжатие снижается с увеличением водоцементного отношения.

Оптимальное содержание воды должно быть использовано для обеспечения полной гидратации цемента.

1.3. Тип цемента

Цемент — вяжущий материал, который используется для связывания песка и заполнителей друг с другом для образования затвердевшего бетона. Чем мельче размер частиц цемента, тем больше будет предел прочности при сжатии.

Цемент с более высоким содержанием трехкальциевого силиката позволяет получить бетон с более высокой прочностью.

1.4. Типы используемых добавок

Добавки добавляются в бетон для достижения желаемых свойств бетона. Добавки в бетон помогают улучшить прочность на сжатие.

1.5. Погодные условия

Погодные условия также являются одним из факторов, влияющих на прочность бетона на сжатие. Бетон, залитый в жарком климате, и бетон, залитый в холодном климате, имеют разные значения прочности на сжатие.

1.6. Условия отверждения

Для получения максимальной прочности бетона на сжатие необходимо обеспечить надлежащее и адекватное отверждение. Неполное отверждение может привести к снижению прочности бетона на сжатие.

1.7. Метод приготовления

Метод, используемый при приготовлении бетона, также играет жизненно важную роль, влияющую на общую прочность бетона.

Поэтому очень важно, чтобы при производстве бетона работал квалифицированный рабочий, иначе мы не сможем достичь желаемой прочности, несмотря на использование цемента и заполнителей в бетоне.

Также читайте: Марки цемента | Типы марок цемента | Цемент какой марки используется для плиты

2. Герметичность затвердевающего бетона

Непроницаемость — это одно из свойств затвердевшего бетона , которое противостоит потоку воды через его поры. Проницаемость напрямую влияет на долговечность бетона, поэтому очень важно, чтобы бетон был менее проницаемым.

Превышение водоцементного отношения может привести к образованию пор или полостей в бетоне, что сделает бетон проницаемым.

Также прочтите: Разница между предварительным натяжением и постнатяжением | Что такое предварительное напряжение | Методы предварительного напряжения

3. Прочность затвердевшего бетона

Прочность

также является важным фактором, влияющим на качество затвердевшего бетона . Долговечность бетона можно определить как способность бетона выдерживать все силы разрушения.

Долговечность также известна как срок существования бетона без неблагоприятного воздействия агрессивных условий окружающей среды.

Существуют различные причины, влияющие на долговечность затвердевшего бетона: воздействие мороза, химическая реакция, щелочно-агрегатная реакция.

Действие мороза вызывает ухудшение состояния бетона в холодном климате. Причина морозостойкости связана с замерзанием воды в порах бетона в условиях чрезвычайно комфортного холодного климата.

Бетон подвержен воздействию различных кислот, а также кислот и солей, которые могут разрушить структуру бетона.

Также прочтите: Что такое ловушки | Что делает ловушка | 14 типов ловушек в сантехнике

4. Изменение размеров затвердевшего бетона

Стабильность размеров также является одним из свойств затвердевшего бетона . Стабильность размеров бетона есть не что иное, как поведение бетона под действием различных сил.

Бетон не является полностью эластичным или полностью пластичным материалом.Когда затвердевший бетон подвергается нагрузке, он подвергается деформации.

Необратимое изменение размеров затвердевшего бетона происходит из-за нагрузки в течение более длительного периода, что обычно известно как Ползучесть . Его значение в основном зависит от напряжения и возраста бетона во время нагрузки.

Также читайте: 14 видов штукатурки (перечень штукатурок)

5. Усадка затвердевшего бетона

Существует три типа усадки, которым подвергается затвердевший бетон и которые важны с точки зрения его размерной стабильности.

• Пластиковая усадка
• Усадка при высыхании
• Термическая усадка

5.1. Пластиковая усадка

Пластическая усадка – вид усадки, которому подвергается свежеуложенный на строительной площадке бетон до полного схватывания.

Этот тип усадки также широко известен как начальная усадка, и чрезмерная усадка бетона на начальной стадии может повлиять на прочность бетона.

Скорость пластической усадки в основном зависит от скорости испарения воды и температуры во время заливки бетона. Пластическая усадка бетона тем выше, чем больше содержание цемента в бетоне.

5.2. Усадка при высыхании

Усадка при высыхании — это вид усадки, который происходит после того, как бетон полностью схватится и затвердеет. Имеются некоторые изменения объема после схватывания цемента, что связано с сокращением гелевой структуры.

Основной причиной усадки при высыхании является потеря содержания воды из-за испарения из свежезатвердевшего бетона , который подвергается воздействию окружающей среды.

5.3. Термическая усадка

Термическая усадка – это тип усадки, возникающий из-за падения температуры бетона с момента его укладки до полного затвердевания.

Также прочтите: Разница между предварительным натяжением и постнатяжением | Что такое предварительное напряжение | Методы предварительного напряжения

---

Часто задаваемые вопросы

Затвердевший бетон

Затвердевший бетон  – это бетон , который должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать конструкционные и эксплуатационные нагрузки, и должен быть достаточно прочным, чтобы соответствовать экологическим рискам, для которых он предназначен.Это самый прочный и долговечный строительный материал.

Определение затвердевшего бетона

В основном прочность бетона обеспечивают заполнители, особенно крупные заполнители, которые действуют так же, как кости в теле.

Что заставляет цемент затвердевать?

Цемент затвердевает при контакте с водой. Это отверждение представляет собой процесс кристаллизации. Бетон  полностью жидкий до того, как цемент  схватывается, затем постепенно затвердевает .Смесь цемента и воды, которая кристаллизовалась таким образом, окружает частицы заполнителя и образует плотный материал.

Что вызывает затвердевание бетона?

Вода вызывает отверждение бетона  в результате процесса, называемого гидратацией. Гидратация — это химическая реакция, в которой основные соединения цемента образуют химические связи с молекулами воды и становятся гидратами или продуктами гидратации. … Заполнители представляют собой химически инертные твердые тела, удерживаемые вместе цементом .

Почему твердеет бетон?

Цемент затвердевает при контакте с водой. Это отверждение представляет собой процесс кристаллизации. Бетон  полностью жидкий до того, как цемент  схватывается, затем постепенно затвердевает . Смесь цемента и воды, которая кристаллизовалась таким образом, окружает частицы заполнителя и образует плотный материал.

Почему бетон со временем становится тверже?

Со временем эти молекулы реагируют с углекислым газом в атмосфере с образованием карбоната кальция, что называется карбонизацией.Развитие карбоната кальция дополнительно увеличивает прочность на сжатие и изгиб бетона .

Как предотвратить затвердевание бетона?

 способы предотвращения испарения включают отверждающие одеяла, пластиковую пленку или мембранообразующие напыляемые отверждающие составы. Отверждение компаундов может быть достаточно эффективным, если испарение не слишком велико. Тем не менее, лучший способ отверждения бетона — это отверждение водой .

Как затвердевает бетон?

Бетон затвердевает и твердеет в результате химического процесса, называемого гидратацией. Вода вступает в реакцию с цементом , который связывает другие компоненты вместе, создавая прочный материал, похожий на камень.

Как затвердевает цемент?

Цемент затвердевает при контакте с водой. Это отверждение представляет собой процесс кристаллизации. Бетон  полностью жидкий до того, как цемент  схватывается, затем постепенно затвердевает .Смесь цемента и воды, которая кристаллизовалась таким образом, окружает частицы заполнителя и образует плотный материал.

Свойства затвердевшего бетона

1. Прочность : Затвердевший бетон обладает рядом свойств, включая механическую прочность, в частности прочность на сжатие. Прочность обычного бетона варьируется от 25 до 40 МПа.
2. Непроницаемость:  Непроницаемость затвердевшего бетона может быть определена как свойство противостоять проникновению воды.Это свойство достигается за счет использования дополнительного количества цемента в бетонной смеси. Бетон в затвердевшем состоянии должен быть непроницаемым.
3. Долговечность: Бетон чрезвычайно устойчив к физико-химическим воздействиям окружающей среды (мороз, дождь, атмосферное загрязнение и т. д.). Он особенно хорошо подходит для конструкций, подвергающихся тяжелым и экстремальным условиям.
4. Изменение размеров: Бетон не является полностью эластичным материалом или. полностью пластиковый материал.Когда затвердевший бетон подвергается нагрузке, он подвергается деформации.
5. Усадка: Уменьшение объема, которое происходит в основном из-за потери влаги после затвердевания бетона, называется усадкой при высыхании.

Механические свойства бетона

Характеристики бетона оцениваются по механическим свойствам , которые включают усадку и ползучесть, прочность на сжатие, прочность на растяжение, прочность на изгиб и модуль упругости.

Свойство бетона

1. Прочность : Затвердевший бетон обладает рядом свойств, включая механическую прочность, в частности прочность на сжатие. Прочность обычного бетона варьируется от 25 до 40 МПа.
2. Непроницаемость: Непроницаемость затвердевшего бетона может быть определена как сопротивление проникновению воды. Это свойство достигается за счет использования дополнительного количества цемента в бетонной смеси. Бетон в затвердевшем состоянии должен быть непроницаемым.
3. Долговечность: Бетон чрезвычайно устойчив к физико-химическим воздействиям окружающей среды (мороз, дождь, атмосферное загрязнение и т. д.). Он особенно хорошо подходит для конструкций, подвергающихся тяжелым и экстремальным условиям.
4. Изменение размеров: Бетон не является полностью эластичным материалом или. полностью пластиковый материал. Когда затвердевший бетон подвергается нагрузке, он подвергается деформации.
5. Усадка: Уменьшение объема, которое происходит в основном из-за потери влаги после затвердевания бетона, называется усадкой при высыхании.

Испытания затвердевшего бетона

• Испытание на прочность при сжатии (наиболее распространенное) – DT.
• Модуль упругости – НК.
• Испытание на разрыв – DT.
• Испытание на прочность при изгибе — DT.
• Испытание молотком на отскок – неразрушающий контроль.
• Испытание на сопротивление проникновению – неразрушающий контроль.
• Ультразвуковой тест скорости импульса – неразрушающий контроль.
• Тест на зрелость – неразрушающий контроль.

Затвердевание бетона

Цемент  затвердевает при контакте с водой. Это отверждение представляет собой процесс кристаллизации. Бетон полностью жидкий до того, как цемент схватится, а затем постепенно затвердевает. Смесь цемента и воды, которая кристаллизовалась таким образом, окружает частицы заполнителя и образует плотный материал.

Что такое свежий и затвердевший бетон?

Целью испытания на осадку является определение содержания воды в бетоне и его удобоукладываемости. Консистенция: консистенция или текучесть бетона является важным компонентом удобоукладываемости и в некотором роде относится к влажности бетона .

Как затвердевает бетон?

Цемент затвердевает при контакте с водой. Это отверждение  является процессом кристаллизации. Кристаллы формируются (после определенного промежутка времени, известного как начальное время затвердевания) и сцепляются друг с другом. Бетон  полностью жидкий до того, как цемент  схватывается, затем постепенно затвердевает.

Каковы различные свойства свежего и затвердевшего бетона?

Свежий бетон расположен в металлическом конусе.Когда конус отделяется, бетон оседает на определенную величину в зависимости от его текучести. влажная, мягкая смесь оседает сильнее, чем более сухая и жесткая. Бетон с высокой посадкой очень жидкий, тогда как бетон с низкой посадкой более сухой и твердый.

Нравится этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Предлагаемое чтение –

Роль отверждения бетона

Отверждение играет важную роль в развитии прочности и долговечности бетона.Отверждение происходит сразу после укладки и отделки бетона и включает поддержание желаемых условий влажности и температуры как на глубине, так и у поверхности в течение продолжительных периодов времени. Правильно затвердевший бетон имеет достаточное количество влаги для постоянной гидратации и развития прочности, объемной стабильности, устойчивости к замерзанию и оттаиванию, а также стойкости к истиранию и образованию накипи.

Продолжительность достаточного времени отверждения зависит от следующих факторов:

• Пропорции смеси
• Заданная прочность
• Размер и форма бетонного элемента
• Окружающие погодные условия
• Будущие условия воздействия
• Условия будущего воздействия
• е. г. тротуары, тротуары, автостоянки, подъездные пути, полы, облицовка каналов) и конструкционный бетон (например, мостовые настилы, опоры, колонны, балки, плиты, небольшие фундаменты, монолитные стены, подпорные стены) требуют минимального периода отверждения в течение семи дней при температуре окружающей среды выше 40 градусов по Фаренгейту ¹ .

  Комитет 301 Американского института бетона (ACI) рекомендует минимальный период отверждения, соответствующий бетону, достигающему 70 процентов от указанной прочности на сжатие ² .Часто указанное семидневное отверждение обычно соответствует примерно 70 процентам указанной прочности на сжатие. 70-процентный уровень прочности может быть достигнут раньше, если бетон отверждается при более высоких температурах или при использовании определенных комбинаций цемента и добавок. Точно так же может потребоваться больше времени для различных комбинаций материалов и/или более низких температур отверждения. По этой причине комитет ACI 308 рекомендует следующие минимальные периоды отверждения ³ :
  

  • Цемент ASTM C 150 типа I семь дней
  • Цемент ASTM C 150 типа II десять дней
  • Цемент ASTM C 150 типа III три дня
  • ASTM C 150 цемент типа IV или V 14 дней
  • ASTM C 595, C 845, C 1157 цементы варьируются

  Влияние продолжительности отверждения на развитие прочности при сжатии представлено на рисунке 1.
  

  Рисунок 1. Время отверждения во влажном состоянии и увеличение прочности на сжатие

  Более высокие температуры отверждения способствуют быстрому увеличению прочности бетона, но могут снизить его 28-дневную прочность. Влияние температуры отверждения на развитие прочности на сжатие представлено на рисунке 2.
  

  Рисунок 2. Влияние температуры отверждения на прочность на сжатие 1) Сохранение воды затворения в бетоне в процессе раннего твердения

  
  

  Заливка и погружение
  Заливка обычно используется для отверждения плоских поверхностей при выполнении небольших работ.Следует соблюдать осторожность, чтобы поддерживать температуру воды для отверждения не более чем на 20 градусов по Фаренгейту ниже, чем у бетона, чтобы предотвратить растрескивание из-за термических напряжений. Погружение в основном используется в лаборатории для отверждения образцов бетона.

  Распыление и распыление
  Распыление и распыление используются, когда температура окружающей среды намного выше точки замерзания и влажность низкая. Запотевание может свести к минимуму растрескивание при пластической усадке до тех пор, пока бетон не достигнет окончательного схватывания.

  Влажные покрытия
  Влажные покрытия, пропитанные водой, следует использовать после того, как бетон достаточно затвердеет, чтобы предотвратить повреждение поверхности.Они должны быть постоянно влажными.

  Оставленные на месте опалубки
  Оставленные на месте опалубки обычно обеспечивают удовлетворительную защиту формованных бетонных поверхностей от потери влаги. Формы обычно остаются на месте до тех пор, пока позволяет график строительства. Если формы сделаны из дерева, их следует поддерживать во влажном состоянии, особенно в жаркую и сухую погоду.
  

  2) Уменьшение потерь воды затворения с поверхности бетона
  

  Покрытие бетона непроницаемой бумагой или пластиковыми листами
  Непроницаемые бумажные и пластиковые листы можно накладывать на тщательно смоченный бетон. Бетонная поверхность должна быть достаточно твердой, чтобы предотвратить повреждение поверхности при укладке.

  Нанесение мембранообразующих отвердителей
  Мембранообразующие отвердители используются для замедления или уменьшения испарения влаги из бетона. Они могут быть прозрачными или полупрозрачными и иметь белый пигмент. Для жарких и солнечных погодных условий рекомендуются составы с белым пигментом для отражения солнечной радиации. Отвердители следует наносить сразу после окончательной отделки.Отвердитель должен соответствовать требованиям ASTM C309 ⁴ или ASTM C1315 ⁵ .
  

  3) Ускорение набора прочности за счет тепла и дополнительной влаги
  

  Острый пар
  Острый пар при атмосферном давлении и пар высокого давления в автоклавах — это два метода паровой обработки. Температура пара для острого пара при атмосферном давлении должна поддерживаться на уровне около 140 градусов по Фаренгейту или ниже, пока не будет достигнута желаемая прочность бетона.

  Нагревательные змеевики
  Нагревательные змеевики обычно используются в качестве встроенных элементов вблизи поверхности бетонных элементов. Их назначение – защита бетона от замерзания при бетонировании в холодную погоду.

  Опалубки или прокладки с электрическим нагревом
  Опалубки или прокладки с электрическим нагревом в основном используются производителями сборного железобетона.

  Бетонные покрытия
  Бетонные изоляционные покрытия используются для покрытия и изоляции бетонных поверхностей, подвергающихся воздействию отрицательных температур в период отверждения.Бетон должен быть достаточно твердым, чтобы предотвратить повреждение поверхности при покрытии бетонным покрытием.
  

  Другие формы отверждения включают внутреннее влажное отверждение с легкими заполнителями или абсорбирующими полимерными частицами. Для элементов из массивного бетона (обычно толщиной более 3 футов) обычно разрабатывается план теплового контроля, помогающий контролировать тепловые напряжения. Дополнительную информацию можно найти в отчете Комитета 308 ACI Руководство по отверждению бетона ³ . Для специальных бетонов рекомендуется обращаться к другим отчетам ACI следующим образом:
  

  • Огнеупорный бетон ACI 547.1R
  • Огнеупорные бетонные ACI 547.1R
  • Изоляционный бетон ACI 523.1R
  • Expansive Cement Bone ACI 223
  • Roller-Compacted бетон ACI 207.5R
  • Архитектурный бетон ACI 303R
  • Shinccrete ACI 506.2
  • Усиленный волокном бетона ACI 544.3 R
  • Вертикальная скользящая опалубка ACI 313

  Отверждение в холодную или жаркую погоду требует особого внимания. В холодную погоду некоторые из процедур включают в себя обогреваемые корпуса, понизители испарения, отвердители и изолирующие одеяла.Температура свежего бетона должна быть выше 50 градусов по Фаренгейту. Период отверждения холодного бетона дольше, чем стандартный период из-за снижения скорости набора прочности. Ожидается, что прочность на сжатие бетона, отвержденного и поддерживаемого при температуре 50 градусов по Фаренгейту, будет набирать прочность в два раза быстрее, чем у бетона, отвержденного при 73 градусах по Фаренгейту. В жаркую погоду отверждение и защита имеют решающее значение из-за быстрой потери влаги из свежего бетона. Отверждение фактически начинается до укладки бетона путем смачивания поверхности основания водой.Для укладки бетона в жаркую погоду можно использовать солнцезащитные и ветрозащитные средства, средства от запотевания и ингибиторы испарения. Поскольку набор прочности бетона в жаркую погоду происходит быстрее, время твердения может быть сокращено. Дополнительную информацию можно найти в ACI 306.1, Стандартная спецификация для бетонирования в холодную погоду , ACI 306R, Бетонирование в холодную погоду , ACI 305.1, Спецификация для бетонирования в жаркую погоду и ACI 305R, Бетонирование в жаркую погоду
  Образцы для испытаний на отверждение бетона Отверждение образцов бетона для испытаний обычно отличается от отверждения бетона, уложенного во время строительства. Американское общество испытаний и материалов (ASTM) разработало два стандарта изготовления и отверждения образцов бетона. ASTM C192 ⁶ предназначен для лабораторных образцов, а ASTM C31 ⁷ предназначен для полевых образцов. Оба документа содержат стандартизированные требования к изготовлению, отверждению, защите и транспортировке образцов бетона в полевых или лабораторных условиях соответственно.

  ASTM C192 обеспечивает процедуры для оценки различных смесей в лабораторных условиях.Обычно он используется на начальном этапе проекта или в исследовательских целях.

  ASTM C31 используется для приемочных испытаний, а также может использоваться в качестве инструмента принятия решения об удалении формы или крепления. В зависимости от предполагаемого назначения стандарт определяет два режима отверждения: стандартное отверждение для приемочных испытаний и отверждение в полевых условиях для удаления формы/подпорки. Изменение стандартного отверждения испытательных образцов может существенно повлиять на измеренные свойства бетона. По данным Национальной ассоциации товарных бетонных смесей ⁸ (NRMCA), прочность бетона, отвержденного на воздухе в течение одного дня с последующим 27-дневным отверждением во влажном состоянии, будет примерно на 8 процентов ниже, чем у бетона, отвержденного во влажном состоянии в течение всего периода.Снижение прочности составляет 11% и 18% для образцов бетона, первоначально выдержанных на воздухе в течение трех и семи дней соответственно. Для тех же комбинаций отверждения воздух/влажность, но при температуре отверждения на воздухе 100 градусов по Фаренгейту, 28-дневная прочность будет примерно на 11%, 22% и 26% ниже соответственно.
  

  Список литературы

  Стиве kosmatka et al, Дизайн и контроль бетонных смесей, 15-е издание, EB001, PCA Engineering Bulletin EB 001, PCA цементное объединение, Skokie, IL 2002
  

  Технические характеристики для структурного бетона , АКИ 301 (www.бетон.org)
  

  Руководство по отверждению бетона , ACI 308R-01 (www. concrete.org)
  

  ASTM C309, Стандартные технические условия на жидкие мембранообразующие составы для отверждения бетона (www.astm.org) (www.astm.org) Лаборатория (www.astm.org)
  

  ASTM C31 / C31M, Стандартная практика изготовления и отверждения образцов бетона для испытаний в полевых условиях (www.astm.org)
  

  Затвердевший бетон – обзор

  Попадание хлоридов

  Хлориды могут присутствовать в свежей смеси или проникать в затвердевший бетон. В процессе эксплуатации конструкций хлориды могут проникать с поверхности в бетон из различных источников. Наиболее важными из них являются морская вода, соли против обледенения и пожары из ПВХ (поливинилхлорида).Хлориды проникают в бетон в виде ионов через частично или полностью заполненные водой поры. Они частично химически или физически связаны с цементной матрицей.

  В отличие от проникновения карбонизации, проникновение хлорида не связано с отчетливым фронтом реакции. Напротив, профиль хлоридов с уменьшением содержания хлоридов от поверхности бетона к внутренней части обычно обнаруживается в условиях воздействия хлоридов (Brite/EuRam, 2002).

  При проникновении хлоридов в затвердевший бетон задействованы следующие основные транспортные механизмы (Lay, 2006):

  •

  диффузия чистых ионов хлорида

  •

  конвекция во входящей воде e.г. капиллярное всасывание)

  •

  диспергирование (из-за неравномерного распределения скоростей транспортировки воды).

  Другими механизмами являются замедление (эффект фильтра), обратное перемещение (в фазах сушки), связывание хлоридов, взаимодействие ионов и самоуплотнение бетона.

  При оценке проникновения хлоридов в бетон и связанного с этим риска коррозии арматуры необходимо различать два основных влияющих параметра:

  •

  диффузионное сопротивление бетона проникновению хлоридов, которое описывается формулой коэффициент диффузии бетона; это сопротивление диффузии зависит прежде всего от распределения размеров пор бетона

  •

  связывающей способности бетона по отношению к ионам хлора (физическое и химическое связывание). Эта связывающая способность влияет как на скорость проникновения, так и на соотношение связанных и свободных ионов хлорида в поровой воде.

  Связующая способность бетона имеет особое значение, так как риск коррозии арматуры определяется исключительно свободными хлоридами в поровой воде. Следовательно, свободные хлориды в поровой воде или соотношение связанных и свободных хлоридов на поверхности стали являются решающими факторами при оценке риска коррозии арматуры.

  Диффузия чистого хлорида может быть описана согласно второму закону диффузии Фика. Чтобы учесть изменения проницаемости бетона с течением времени и реальные условия воздействия, закон диффузии Фика был значительно изменен. Широко используемая модифицированная модель, учитывающая практические наблюдения, связанные с попаданием хлоридов, согласно Gehlen (2000):

  с dapp, ct = ke⋅drcm, 0⋅kt⋅at

  ke = expbe1tref-1treal

  и

  AT = T0TA

  C ( x , T ) = Содержание хлоридов в бетоне на глубине х и моменте т , [мас. -%/c] как результат уравнения [16.4]

  C ₀ = начальная концентрация хлоридов в бетоне из-за хлоридсодержащих компонентов (например, заполнителя) [масс.-%/c]

  C C C S , Δx , Δx = Концентрация хлоридов на глубине Δx , в зависимости от хлористого удара [мас .-% / C]

  x = Глубина с соответствующим содержанием хлоридов C ( x , t ) [мм]

  Δx = глубина слоя бетона, в котором процесс проникновения хлоридов отличается от второго закона диффузии Фика [мм] 7 7 6 9073

  3

  3

  3

  D D , C , C , C ^{= очевидный коэффициент хлористого диффузии бетона в момент T [M 2 / S]}

  K _E = подпункта, учитывая депе NDENCE D

  приложение , C , C на температуре [-]

  B _E = регрессионная переменная [K]

  T _REF = эталонная температура [ K]

  T _real = температура окружающего воздуха соответственно части конструкции [K]

  D _{коэффициент миграции бетона хлорида измерено в отчетный период t 0 на образцах, которые были изготовлены и хранились в точно определенных условиях [m ² /s]}

  k _t = переменная, которая преобразует ускоренные условия измеренный коэффициент миграции хлоридов (Rapid Chloride Migration, D _{RCM ,0} ) в коэффициент диффузии хлоридов, при этом образец ns подвергались воздействию естественных условий (метод определения профиля хлоридов, D _{CPM ,0} ) [–]

  A ( t ) = подфункция с учетом старения [00 9 739 ]

  a = старение показатель a ]

  t = время воздействия [ a ]

  Коррозия на арматуре может возникнуть, когда превышено так называемое «критическое содержание хлоридов» в бетоне на арматуре. В принципе возможны два определения «критического содержания хлоридов»:

  1.

  Критическое содержание хлоридов, при котором начинается депассивация стальной поверхности, независимо от того, приводит ли это к видимым коррозионным повреждениям на поверхности бетона

  2.

  Критическое содержание хлоридов, которое со временем приводит к явлению коррозии, классифицируемому как повреждение.

  Критическое содержание хлоридов может быть значительно выше согласно определению 1, чем определению 2, поскольку коррозионное повреждение происходит только в том случае, если, помимо депассивации стальной поверхности, другие условия, способствующие соответствующему ускорению скорости коррозии (например,г. подача кислорода, влажность) выполнены (см. раздел 16.2.3).

  Из современных знаний очевидно, что критическое содержание хлоридов не является фиксированным значением, а зависит как от качества бетонного покрытия (тип цемента, водоцементное соотношение, отверждение, толщина), так и от условий окружающей среды. Таким образом, в бетоне в постоянно сухих условиях окружающей среды, а также в условиях постоянного водонасыщения критическое содержание хлоридов по определению 2 намного выше, чем в часто меняющихся условиях воздействия (например,г. зона разбрызгивания воды). Часто критикуемое содержание хлоридов в 0,4% по отношению к содержанию цемента было получено в результате исследования способности бетона связывать хлориды (Richartz, 1969) и, как правило, является безопасным. При определенных условиях гораздо более высокое содержание хлоридов может быть некритичным.

  Таким образом, продолжительность начальной стадии проникновения хлоридов будет увеличена за счет:

  •

  увеличения бетонного покрытия арматуры

  •

  использования бетонной смеси с низкой проницаемостью (с соотношение и, что гораздо важнее, соответствующий тип цемента, например, доменный шлак или зольный цемент, адекватное отверждение)

  •

  повышение вяжущей способности бетона (увеличение содержания C ₃ A (C ₃ A = трикальцийалюминат) цемента)

  •

  уменьшение содержания воды в бетоне и глубина изменения содержания воды, вызванного условиями воздействия (зона брызг или зона аэрозольного тумана)

  •

  снижение температуры окружающей атмосферы

  •

  увеличение срока службы бетона при первом воздействии хлоридов, как более старый бетон е имеет более высокую стойкость к проникновению хлоридов, чем более молодой бетон (т. г. защищая молодой бетон от воздействия хлоридов).

  Усовершенствованная методология испытаний и проектирования

  Раннее растрескивание (EAC) является хорошо известной проблемой, когда речь идет о бетонных конструкциях. Движущими силами EAC являются термическое расширение и аутогенная деформация, но EAC также сильно зависит от материала и геометрических свойств, таких как тепловыделение при гидратации, предел прочности при растяжении, модуль упругости, ползучесть, размеры поперечного сечения и степень ограничения.Текущий документ содержит описание методологии проектирования EAC, которая в настоящее время внедряется в Норвегии. Основой методологии является определение и описание свойств материала данного бетона посредством лабораторных испытаний и последующей подгонки модели. Полученные параметры материала затем оцениваются и калибруются путем сравнения (1) развития напряжения, измеренного на машине для температурно-нагрузочных испытаний, с (2) развитием напряжения, рассчитанным с использованием полученных свойств материала и различных многофизических подходов к расчету EAC. Особое внимание уделяется влиянию реалистичных температурных режимов отверждения на различные свойства материала и, следовательно, на EAC.

  1. Введение

  Раннее растрескивание (EAC) может оказаться проблемой, когда речь идет о бетонных конструкциях. Основной проблемой, когда речь идет о EAC, является «сквозное растрескивание», которое может пройти через всю толщину бетонного элемента и в дальнейшем привести к проблемам с функциональностью, долговечностью и эстетическими проблемами. EAC индуцируется ограниченными изменениями объема, происходящими в фазе закалки, где движущими силами являются термическое расширение (TD) и аутогенная деформация (AD).EAC также сильно зависит от материала и геометрических свойств, таких как тепловыделение при гидратации, коэффициент теплового расширения (CTE), предел прочности при растяжении, модуль упругости, ползучесть, размеры поперечного сечения и степень ограничения. Оценка ранних возрастных трещин представляет собой комбинацию структурного анализа и материаловедения; изменение объема бетона и связанный с ним риск растрескивания можно предсказать с помощью методов расчета для оценки структурного поведения бетона на ранних этапах старения, где важными входными параметрами являются описанные выше материал и геометрические свойства. На основе таких расчетов EAC и в сочетании с хорошим знанием свойств материалов соответствующих бетонов можно принять правильный выбор типа бетона, минеральных добавок и методов выполнения на месте, чтобы свести к минимуму или даже избежать растрескивания.

  В литературе можно найти различные подходы к расчету ЭАС. Примерами руководств и действующих правил, касающихся растрескивания и проектирования в предельном состоянии пригодности к эксплуатации (SLS) в отношении изменений объема в раннем возрасте, являются Eurocode 2, CIRIA C766, Model Code 2010, CEOS.fr, NS3473, Руководство JCI и Руководство BAW [1–7]. В то время как некоторые подходы к проектированию EAC просто представляют собой оценку того, будет ли бетон трескаться или нет, другие подходы также предоставляют методы расчета, которые предсказывают размер последующей ширины возникающих трещин. Общим для всех методов расчета EAC является то, что точность результата очень зависит от качества и правильности параметров материала, используемых в качестве входных данных. Поэтому точная характеристика развития соответствующих свойств материала имеет большое значение, когда речь идет о конструкции EAC.

  Материальные свойства бетона можно определить с помощью лабораторных экспериментов или, чаще, с помощью моделей, приведенных в руководствах и нормах. Последнее автоматически приведет к некоторой неопределенности результатов расчета EAC, поскольку некоторые из требуемых входных параметров материала являются сложными и зависят от состава смеси, водоцементного соотношения, времени, степени гидратации, температуры отверждения и т. д. Например, недостатком большинства карт свойств бетонных материалов является то, что они основаны на изотермических условиях 20°C и не учитывают реальный температурный режим отверждения [8].Это противоречит тому факту, что в нескольких исследованиях утверждается, что реалистичный режим отверждения может влиять на свойства материала, такие как AD, CTE, предел прочности при растяжении, модуль упругости и прочность на сжатие бетона, таким образом, что это не может быть объяснено принципом зрелости [9–10]. 16].

  Хотя это и не очень распространено, развитие стресса в раннем возрасте можно измерить с помощью специально разработанного экспериментального оборудования. В 1969 году в Мюнхене, Германия, была разработана система Cracking Frame [17]. Cracking Frame измеряет реакцию бетона на напряжение в раннем возрасте на изменение температуры в образце бетона с высокой, но неизвестной степенью жесткости.В 1984 г. Springenschmid et al. разработала усовершенствованную машину для испытаний на температурную нагрузку (TSTM), которая контролировала температуру и деформацию, обеспечивая 100% ограничение. В настоящее время в мире встречается несколько различных вариантов ТСТМ и других подобных устройств для измерения развития напряжений в твердеющем бетоне [12, 18–25]. ТСТМ в НТНУ был построен в 1995 г., а в 2012 г. он был реконструирован с новой измерительной установкой и новым программным обеспечением, что, среди прочего, дало уникальную возможность определять и моделировать заданную степень ограничения во время испытаний [15, 26]. .TSTM в NTNU контролируется по температуре и сконструирован для измерения одномерного образования напряжения в запечатанном образце бетона в фазе затвердевания при выбранной степени ограничения. Применяя репрезентативную степень ограничения и температурную историю, TSTM может напрямую моделировать развитие напряжения с течением времени для данного участка бетонной конструкции. Таким образом, в сочетании с мультифизическим анализом EAC и «обратными расчетами» TSTM предоставляет уникальную возможность преодолеть разрыв между лабораторными экспериментами и реальным поведением на строительной площадке.

  Исследования в области EAC значительно расширились на международном уровне с начала 90-х годов, когда конференция RILEM в Мюнхене стала отправной точкой [27]. Это привело к проведению нескольких крупных конференций, посвященных непосредственно этой теме или в качестве специальных сессий на более крупных собраниях [28–34]. Кроме того, большое количество статей было опубликовано в обычных журналах. После конференции RILEM в Мюнхене в 1994 г. группа по бетону в NTNU принимала активное участие в области EAC как в области материалов, так и в экспериментальных и вычислительных аспектах.Работа велась как в рамках ЕС, так и национальных проектов с участием промышленных, институциональных и университетских участников. Результатом стали многочисленные публикации, участие в международных конференциях и семинарах, а также несколько докторских диссертаций. диссертаций [12, 15, 35–38].

  Несмотря на вышеописанные исследования в этой области, специальные расчеты EAC традиционно не включались в проектирование конструкций в Норвегии. Вместо этого решающими были требования относительно максимального повышения температуры и температурных градиентов по поперечному сечению бетона [39].Однако за последнее десятилетие внимание к проектированию EAC возросло из-за растущей осведомленности в отрасли, а также из-за более часто встречающегося варианта обхода температурных требований путем выполнения специальных расчетов EAC. В связи с этим, в последние годы в рамках исследовательских проектов COIN [40] и DACS [41] был разработан и разработан представленный в настоящее время подход к характеристике свойств материалов и проектированию EAC. Методология направлена ​​на то, чтобы быть прагматичной в том смысле, что она включает в себя высокую активность в лаборатории, и она основана на тесном сотрудничестве между исследованиями и промышленностью в Норвегии.Общая цель заключалась в том, чтобы сделать метод точным и продвинутым, но при этом практичным и простым в применении для подрядчиков и проектировщиков конструкций. Основой методологии является определение и описание свойств материала данного бетона посредством обширных лабораторных испытаний и последующей подгонки модели. Полученные параметры материала дополнительно оцениваются и калибруются путем сравнения (1) развития напряжения, измеренного в TSTM, с (2) развитием напряжения, рассчитанным с помощью многофизических подходов расчета EAC с использованием полученных свойств материала. В текущем исследовании особое внимание было уделено влиянию реалистичного температурного режима отверждения на различные свойства материала и, следовательно, на риск EAC.

  Основные цели текущей работы заключались в разработке и совершенствовании описанной выше методологии проектирования EAC и соответствующей характеристики бетона, включая методы лабораторных испытаний. Лабораторная работа включает в себя определение решающих параметров для оценки ранних возрастных трещин, исследование параметров содержания летучей золы, чтобы показать актуальность метода, а также несколько испытаний в TSTM, которые составляют основу работы.Общая цель состояла в том, чтобы сделать методологию проектирования EAC и полученные данные доступными для норвежской бетонной промышленности. Потребность в надежной и эффективной характеристике характеристик бетона и методологии проектирования EAC также связана с экологическим аспектом. В ближайшие годы бетон изменится из-за его нынешнего вклада в выбросы CO ₂ и использования природных ресурсов. Промышленность должна быть готова к характеристике свойств и проектированию EAC для следующего поколения бетонов с низким содержанием CO ₂ цементов и переработанного заполнителя [42].

  2. Экспериментальное оборудование

  Экспериментальное оборудование, используемое в данном исследовании, описано ниже.

  Тепловыделение бетона при гидратации измеряли полуадиабатическими калориметрическими испытаниями. Образцы бетона объемом 15 литров были отлиты в фанерные ящики, изолированные со всех сторон пенополистиролом толщиной 100 мм. Во время испытаний ящик хранился на воздухе при температуре 38°C, при этом температура воздуха и бетона непрерывно измерялась в течение 5 дней. Измеренное развитие температуры было преобразовано в изотермическое развитие тепла в зависимости от зрелости.Потери тепла в окружающую среду рассчитывали, предполагая, что тепловой поток из коробки пропорционален разности температур между бетоном и окружающей средой. Метод широко используется в Норвегии и описан в NS 3657:1993 [43].

  Прочность на сжатие исследованных бетонов определялась на кубах со стороной 100 мм, которые являются стандартным образцом для испытаний на прочность на сжатие в Норвегии. Испытания проводились в соответствии с NS-EN 12390-3:2009.

  Прочность на растяжение и модуль упругости при растяжении определяли испытаниями на одноосную прочность в электромеханической испытательной системе INSTRON 5985 [44], которая в течение нескольких лет является стандартным методом определения прочности на одноосное растяжение в SINTEF/NTNU в Норвегии [45 ].К каждому концу вертикально ориентированного образца размером 100 × 100 × 600 мм прикладывалась растягивающая нагрузка с помощью специально разработанных захватов, предназначенных для обеспечения равномерного распределения напряжения. Развитие растягивающего напряжения измеряли непосредственно от центра оси нагрузки с помощью системы тензодатчиков до тех пор, пока образец не разорвался при растяжении. Во время испытаний два датчика смещения, установленные на противоположных сторонах образца, измеряют деформацию на 100-мм миделе. Скорость деформации при испытаниях составляла примерно 100 × 10 ⁻⁶ в мин.Кривая нагрузка-деформация, полученная во время испытания на прочность при растяжении, также использовалась для расчета модуля упругости при растяжении. Модуль упругости при растяжении определяли как отношение напряжение/деформация между 10% и 40% разрушающей нагрузки.

  Развитие напряжения в фазе закалки было измерено на машине для испытаний на напряжение и температуру (TSTM) в NTNU. Система TSTM состоит из установки для расширения и TSTM, которые подключены к системе контроля температуры (Julabo FP45), которая обеспечивает точный контроль температуры бетона во время испытаний.

  Установка для расширения — это «фиктивная» установка после TSTM (рис. 1). Он измеряет свободную деформацию, то есть TD и AD, горизонтально ориентированного образца бетона размерами 100 × 100 × 500  мм. Опалубка буровой установки выполнена из медных пластин толщиной 5 мм, окруженных медными трубами диаметром 5 мм с циркуляционной водой, подключенной к узлу терморегулирования. Опалубка и медные трубы покрыты изоляцией. Подвижные торцевые пластины из полистирола и стали соответственно размещаются на каждом коротком конце опалубки, что позволяет торцевым пластинам и, следовательно, образцу бетона свободно перемещаться во время эксперимента.Измерительные болты из инварной стали залиты непосредственно в каждый короткий конец бетонного образца. После отливки на каждом коротком конце монтируется индуктивный датчик перемещения (LVDT), обеспечивающий свободное соединение между измерительными болтами и LVDT. Изменение длины измерительных болтов под воздействием температуры рассчитывается и компенсируется в каждом эксперименте. Измерения температуры начинаются сразу после заливки, а измерения изменения длины начинаются примерно через 2 часа, в зависимости от бетона и его характеристик раннего затвердевания.Во время испытаний образец бетона тщательно запечатывают пластиком и алюминиевой фольгой.

  
  

  TSTM измеряет развитие напряжения в фазе закалки при заданной степени ограничения, R . TSTM состоит из внешней стальной рамы, которая почти без трения поддерживает две подвижные траверсы и подвижную среднюю секцию (рис. 1 и 2). Вместе две траверсы и мидель образуют опалубку, в которую отливается горизонтально ориентированный образец бетона.Опалубка TSTM устроена так же, как и опалубка буровой установки, с медными пластинами толщиной 5 мм, окруженными медными трубами диаметром 5 мм (содержащими циркулирующую воду с регулируемой температурой), покрытыми изоляцией. Траверсы и верхние крышки также контролируются по температуре, что обеспечивает равномерную температурную историю во всем образце бетона во время испытаний. Образец бетона TSTM имеет форму «собачьей кости». Центральные 700 мм миделя, измеряемая длина, имеют прямоугольное поперечное сечение с размерами 88 мм (ширина) х 100 мм (высота).За пределами измерительной длины ширина поперечного сечения бетона линейно увеличивается с обеих сторон, пока не достигнет 100 мм на траверсах. Ширина поперечного сечения продолжает постепенно увеличиваться до 225  мм в пределах траверсы, обеспечивая ограничение бетонного образца. Перед заливкой в ​​миделе ТСТМ устанавливаются два мерных болта на расстоянии 700 мм, определяющих мерную длину. Измерительные болты проходят через форму с регулируемой температурой и заделываются в бетон во время заливки.Деформация образца бетона измеряется как изменение длины между двумя измерительными болтами с помощью двух индуктивных датчиков смещения (LVDT), по одному с каждой стороны образца бетона (см. рис. 1). Весоизмерительный датчик, установленный на правой траверсе, рис. 2, измеряет сдерживающую силу, передаваемую через поперечное сечение бетона во время испытаний. Во время испытаний образец бетона тщательно запечатывают пластиком и алюминиевой фольгой.

  
  

  Программное обеспечение подключено к LVDT и тензодатчику, а также к высокоточному винту, перемещающему левую траверсу (рис. 2).Величина перемещения траверсы, вызванного программным обеспечением, определяется (1) изменением длины бетона, измеренным LVDT, (2) нагрузкой, измеренной тензодатчиком, и (3) пользовательскими параметрами в программном обеспечении. Благодаря этому TSTM контролируется как деформацией, так и нагрузкой. Кроме того, новое программное обеспечение позволяет пользователю выбирать желаемую степень ограничения в диапазоне от 0 до 100%, где степень ограничения определяется как отношение между ограниченной и полной деформацией в тестах TSTM, умноженное на 100%.Для испытаний TSTM с реалистичным температурным режимом отверждения R обычно устанавливается на 50%, что представляет типичные условия ограничения для стены на плите [47]. Степень сжатия 50 % обеспечивает более длительный период измерения до того, как образец разорвется при растяжении, и, таким образом, дает больше данных, чем если бы образец был полностью закреплен.

  Система TSTM имеет несколько областей применения. После ограниченного стресс-теста коэффициент теплового расширения (КТР) можно определить, применив к системе TSTM серию температурных шагов ±3°C вокруг начальной температуры 20°C.Кроме того, результаты ограниченных стресс-тестов в TSTM можно использовать для вывода дополнительного развития модуля упругости с течением времени, а также времени начала развития напряжения t ₀ [46]. TSTM также может использоваться для других экспериментальных целей, кроме ранее описанных измерений ограниченного напряжения. Испытания на ползучесть и релаксацию, а также определение ограничивающих напряжений вследствие усадки при высыхании могут быть выполнены в ТСТМ [38, 46, 48]. Подробное описание системы TSTM и ее возможностей дано в [15].

  Следует отметить, что в данном исследовании образцы бетона были тщательно герметизированы, поэтому было решено пренебречь усадкой при высыхании. Для массивных бетонных конструкций и в краткосрочной перспективе усадка при высыхании будет небольшой, и ее можно вообще не учитывать.

  3. Программа расчета и испытаний бетонной смеси

  Текущее исследование включает четыре бетона: один эталонный бетон без летучей золы (ANL ref.) и три бетона с различным содержанием летучей золы (ANL FA17, ANL FA33 и ANL FA45). ).Состав бетона, а также общее содержание летучей золы приведены в таблице 1. Эталонный бетон, ANL ref., не содержит летучей золы и изготовлен из портландцемента CEM I «Norcem Anlegg» [49]. Бетоны с летучей золой, с другой стороны, изготавливаются из портландцементов с летучей золой CEM II/A-V «Norcem Anlegg FA», где 17% золы-уноса перемолоты с клинкером. Все бетоны были изготовлены с водо-вяжущим отношением 0,4 и объемом цементного теста 292 л/м ³ . Содержание летучей золы было увеличено путем замены цемента на летучую золу 1 : 1 по массе при сохранении соотношения воды и вяжущего и объема цементного теста постоянными.Содержание летучей золы указано в процентах от общего количества цемента + летучей золы. Подробный состав цемента можно найти в [15].

  ANL ref. ANL FA17 ANL FA33 ANL FA45 Цемент (кг / м 3 ) 372,3 365,3 284,3 229,8 FA CEM (ЖК в составе цемента) (кг/м 3 ) 0. 0 60.6 47.2 47.1 38.1 (дополнительный Fa добавлен) (кг / м 3 ) 0 ) 0.0 0.0 71.1 118.5 силика кг / м 3 ) 18.6 18.6 18.3 17.6 17.499 Бесплатная вода (кг / м 3 ) 163.8 160.7 156.2 153.3 0–8 (кг/м 3 ) 1216.3 1216.3 1216.3 1216.3 9 гравий 8-16 (кг / м 3 ) 614.1 614.1 614.1 614.1 Platificizer (кг / м 3 ) 2,05 2,01 1,56 1,56 Предполагаемое содержание воздуха (%) 2,0 2,0 2,0 2,0 плотность Теоретически (кг / м 3 ) 2390 2390 2390 2360 2360 99 Total Fa Content, FA / (CEM + FA) 0% 25% 33% 45% контент дыма диоксида кремния, кремнезем / (CEM + FA) 5% 5% 5% 5% 900 02 Описанная в настоящее время методология проектирования EAC является результатом тесного сотрудничества между исследователями и промышленностью Норвегии. Следовательно, исследуемые бетоны и содержание летучей золы были выбраны на основе общепринятой практики норвежской бетонной промышленности. Исключение составляло содержание летучей золы 45%, которое было включено, чтобы «бросить вызов» национальным нормам. Норвежский стандарт допускает до 35% летучей золы, в то время как NPRA (Норвежское управление дорог общего пользования) допускает до 40% летучей золы. В смесь был добавлен микрокремнезем, поскольку он является абсолютным требованием для любого бетона, используемого для инфраструктурных объектов в Норвегии [39]. В таблице 2 представлена ​​экспериментальная программа, выполненная в текущем исследовании. Программа включает выделение теплоты гидратации, развитие прочности на сжатие, прочность на прямое одноосное растяжение и модуль упругости при растяжении, а также испытания на свободную деформацию и ограниченное напряжение в TSTM. 9 Бетон7 Тест Тестовый тест Количество образцов Тестовый век (дней) 7 Anl Ref. Разработка тепла 1 0-5 9 Прямой прочности на растяжение ANL FA17 9114 2 + 2 2 + 2 2, 28 Compress Cube Simple 3 · 8 1, 1,5, 2, 3 , 4, 5, 7, 28, 90 TSTM (летние условия) 3 — Разработка тепла 1 0-5 Прочность на прямое растяжение 2 + 2 2, 28 Кубическая прочность на сжатие 3 · 8 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 71115 9 TSTM (лето + зима) 2 + 1 — ANL FA33 Разработка тепла 1 0-5 9 Прямой прочность на растяжение 2 + 2 2 + 2 2, 28, 911 9 Compress Cube Simple 3 · 8 1, 1,5, 2, 3, 4, 5 , 7, 28, 90 9 TSTM (лето)99 1 — ANL FA45 Тепловое развитие 1 0-5 Прямая прочность на растяжение 2 + 2 3, 28, 91 Кубическая прочность на сжатие 3 · 8 1, 1. 5, 2, 3, 4, 5, 7, 28, 91 TSTM (лето + зима) 1 + 1 —

  нынешнее исследование ориентируется на растрескивание в раннем возрасте, когда модуль упругости при растяжении является основным свойством материала. Кроме того, сопоставимое приращение модуля упругости в TSTM в основном основано на приложении растягивающей нагрузки. В связи с этим в текущей статье сообщается только модуль упругости при растяжении. Соответствующие модули упругости при сжатии для исследованных бетонов приводятся и сравниваются с представленными в настоящее время модулями упругости при растяжении в [15].

  Испытания TSTM проводились в полуадиабатических условиях, т. е. каждый бетон подвергался воздействию своей собственной полуадиабатической температурной истории, представляющей собой участок стены толщиной 800 мм, подвергнутый норвежским летним или зимним условиям. ANL FA17 и ANL FA45 также были протестированы в температурных режимах, соответствующих норвежским зимним условиям. Норвежские летние условия предполагают температуру свежего бетона 20°C и температуру окружающей среды 20°C, в то время как норвежские зимние условия представлены температурой свежего бетона 10°C и температурой окружающей среды 5°C.Температурные истории были определены с помощью программы CrackTeSt COIN с использованием полученного тепловыделения гидратации для каждого бетона и геометрии стены в качестве входных данных.

  4. Методология проектирования EAC

  Существующая методология проектирования EAC является прагматичной в том смысле, что она включает в себя высокую активность в лаборатории. Основное внимание уделялось тому, чтобы сделать этот метод точным и продвинутым, но при этом практичным и простым в применении для подрядчиков и проектировщиков конструкций. Основой методологии является определение и описание данного бетона посредством лабораторных испытаний и последующей подгонки модели.Полученные параметры материала затем оценивают и калибруют путем сравнения (1) развития напряжения, измеренного на машине для температурно-напряженных испытаний, с (2) развитием напряжения, рассчитанным с помощью различных подходов к расчету EAC с использованием полученных свойств материала. Основные этапы методологии проектирования EAC показаны на рис. 3 и описаны следующим образом: (a) свойства материала, такие как изменение теплоемкости, прочности и модуля упругости с течением времени, определяются в ходе специальных лабораторных испытаний исследуемого бетона (b ) Выбранные модели материалов адаптируются к результатам испытаний для предоставления численных описаний различных свойств (c) Создана база данных материалов, включающая свойства материалов и соответствующие параметры модели для данного бетона (d) Испытание на ограниченное напряжение выполняется в TSTM , где образцы подвергаются температурному режиму отверждения, представляющему выбранный участок стеновой конструкции толщиной 800 мм (e) Развитие напряжения TSTM «рассчитывается обратно» с помощью различных подходов к расчету EAC на основе установленной базы данных материалов (f) база данных материалов оценивается и калибруется путем сравнения рассчитанного развития напряжения с развитием напряжения, измеренным в TSTM

  
  

  вышеописанные шаги приводят к созданию базы данных материалов, которую можно использовать для оценки образования трещин на раннем этапе старения и проектирования конструкции для данного бетона. Тесты в TSTM представляют собой ценную калибровку и проверку установленной базы данных материалов. Кроме того, тесты TSTM включают влияние режима реального температурного отверждения на EAC и соответствующие параметры материала. 5. Модели материалов и расчет напряжения в раннем возрасте Модель FIP MC 1990 [50] (см. [51–53]): где свойство как функция срока погашения , свойство в 28 дней, s и n параметры аппроксимации кривой, а t ₀ – время начала развития стресса (время созревания).

  Следовательно, уравнения, описывающие прочность на сжатие, прочность на растяжение и модуль упругости, представлены в уравнениях (2)–(4) соответственно. Параметр s одинаков для всех свойств, а параметр n варьирует [51, 52]: испытания TSTM как время зрелости, когда измеренное стесненное напряжение достигает 0,1   МПа для испытаний, проведенных при реальной (летней) температуре.Остальные параметры модели были найдены путем подгонки описанных выше моделей к соответствующим результатам испытаний методом наименьших квадратов.

  Развитие одноосного напряжения в TSTM было рассчитано, т. е. смоделировано, с использованием трех различных подходов к расчету: TSTM-sim, CrackTeSt COIN и DIANA. TSTM-sim служит специально разработанным низкопороговым методом обратного расчета развития напряжения, измеренного в TSTM, с целью калибровки и/или проверки используемых параметров материалов и моделей.Альтернативные методы расчета CrackTeSt COIN и DIANA были включены для оценки и проверки подхода TSTM-sim. В то же время TSTM-sim в сочетании с ограниченными стресс-тестами в TSTM представляет собой оценку DIANA и CrackTeSt COIN для практических целей.

  TSTM-sim — это специально разработанная процедура одномерных вычислений, запрограммированная в Excel и Visual Basic. Программа моделирует развитие напряжения в TSTM с использованием следующих входных параметров: (1) параметры материала, описывающие данный бетон, (2) температура, измеренная в TSTM, (3) свободная деформация и температура, измеренные в параллельной расширительной установке, и ( 4) степень ограничения, примененная в тесте TSTM. TSTM-sim применяет принцип зрелости и рассчитывает модуль упругости и изменение прочности на растяжение с течением времени. Затем рассчитываются ползучесть и развитие напряжения с течением времени. Зависимая от времени реакция бетона на напряжение описывается на основе линейной вязкоупругости для стареющих материалов, что подразумевает, что деформации ползучести при постоянном напряжении линейно связаны с уровнем напряжения. Эта линейность была смоделирована функцией податливости в сочетании с законом двойной степени [54]: где t (дней) — конкретный возраст, — конкретный возраст, в котором было приложено фактическое напряжение, — модуль упругости при , — эквивалентный возраст (зрелость) при , φ ₀ , d и p – параметры модели ползучести.

  Принцип суперпозиции приложенного старения бетона можно интерпретировать как «… деформации, возникающие в любой момент времени t за счет приращения напряжения, приложенного к возрасту   <   t, не зависят от воздействия какого-либо напряжения, приложенного ранее или позже [9]. Комбинируя теорию линейной вязкоупругости с принципом суперпозиции, общая деформация для переменной истории напряжений может быть выражена в дискретной форме уравнением (6), которое является основой для обратных расчетов TSTM в TSTM-sim [15] : где общее приращение деформации, создаваемое за интервал времени, определяется фактической степенью ограничения в TSTM, является функцией податливости, представляет собой приращение напряжения, вызванное в момент времени, и представляет собой свободную деформацию, измеренную в расширительном стенде.

  Модель ползучести, используемая в TSTM-sim, не уникальна, и в литературе можно найти несколько альтернативных подходов (например, [55–57]). Используемая в настоящее время модель представляет собой упрощение реальных характеристик материала, и она была выбрана на основе предыдущего опыта в NTNU, где она оказалась подходящей и достаточно точной при оценке результатов испытаний на ползучесть и выполнении расчетов EAC.

  Специальная 2D-программа CrackTeSt COIN [58] также использовалась для моделирования развития напряжений в ТСТМ в процессе испытаний. CrackTeSt COIN рассчитывает температуру, прочность, напряжение и риск растрескивания с течением времени в твердеющих бетонных конструкциях. Расчет напряжения в раннем возрасте в CrackTeSt COIN состоит из анализа теплового потока, за которым следует структурный анализ. Зависящая от времени реакция напряжения описывается цепной моделью Максвелла, т. е. расчеты основаны на кривых релаксации. Поэтому параметры ползучести были преобразованы в данные релаксации с помощью программы RELAX [59] перед моделированием TSTM в CrackTeSt COIN.В обратных расчетах TSTM изменение температуры бетона было смоделировано как история внешней температуры с течением времени. Свободное расширение, измеренное на установке для расширения, было применено к модели TSTM следующим образом: (1) тепловое расширение, вызванное принудительным повышением температуры, и (2) аутогенная деформация, применяемая в качестве усадки бетона.

  DIANA [60], хорошо известная многоцелевая программа 3D FEM, была третьим подходом, используемым для моделирования развития напряжения в TSTM. В DIANA TSTM-моделирование выполнялось в виде ступенчатого анализа текучести-напряжения.Это включает в себя анализ переходного теплового потока с последующим структурным анализом. Также для анализов DIANA изменение температуры в смоделированном образце бетона использовалось как изменение внешней температуры во времени. Измеренное свободное расширение в установке для расширения было применено к модели TSTM как заданное смещение, зависящее от времени; следовательно, тепловое расширение и деформация усадки в модели материала были установлены равными нулю, поскольку они уже были учтены измерениями на установке для расширения.В DIANA для описания ползучести/релаксации бетона доступны как двойная степенная зависимость, так и цепи Максвелла. В отличие от ранее описанного расчета в Excel коэффициент ползучести в DIANA не зависит от зрелости. Для расчетов на основе цепочек релаксации и Максвелла данные параметры ползучести были преобразованы в релаксационные данные по программе RELAX [59].

  Используемые в настоящее время подходы к расчету напряжения в раннем возрасте более подробно описаны в [15].

  6. Результаты и обсуждение

  Результаты испытаний и полученные параметры модели для исследованных бетонов представлены в таблице 3 и на рисунке 4. Параметры энергии активации A и B в таблице 3 были определены на основе испытаний прочности на сжатие на образцы, отвержденные при 5°С, 20°С и 35°С соответственно. Эти тесты и последующие выводы подробно описаны и описаны в [15].

  (GPA) В T 0 сек п т н E E F C 28 (MPA) F T T 28 (MPA) E E TSTM (GPA) CTE φ 0 D 9 Anl Ref. 9115 31500 в 300 8,8 0,200 0,484 0,348 80,3 3,9 32,5 32,8 9,0 0,75 0,20 0,21 ANL FA17 31500 200 9.5 9.5 0.275 0.275 0.299 0.299 71.2 71.2 3.6 30.6 31.5 9.199 9114 0.67 0,32 0,28 ANL FA33 37000 0 12,0 0,356 0,486 0,252 53,6 3,1 27,8 30,5 9,2 0,49 0.22 0.22 0.33 anl fa45 42000 42000 0 13.0 0.424 0.665 0,189 0.189 45.3 3.0 24. 9 29.9 29.9 9.4 9.4 0.30 0.24 0.24

  Результаты испытаний в полуадиабате с увеличением количества летучей золы (рис. 4(а)). Следует, однако, отметить, что используемый в настоящее время цемент ANL FA имеет довольно агрессивное тепловыделение при гидратации по сравнению с ранее используемыми партиями цемента ANL FA.Фактически, тепловыделение при гидратации используемого в настоящее время ANL FA (16,6% летучей золы) было почти таким же, как у ANL ref. (без летучей золы). Это неравномерное тепловыделение при гидратации может быть вызвано неблагоприятным сочетанием довольно высокой крупности (по Блейну: 389 мкм ² /кг) и немного более низкого содержания летучей золы (16,6%) по сравнению с предыдущей испытанной партией, которая имела крупность и содержание летучей золы 370 m ² /кг и 17,8% соответственно. На выделение теплоты гидратации для данной партии цемента также влияют другие параметры, такие как состав цемента и партия летучей золы.Эти результаты показывают, что тепловыделение в фазе затвердевания может значительно различаться между разными партиями цемента, и это подчеркивает важность регулярных испытаний тепловыделения в период строительства.

  28-дневная прочность на сжатие, которая является наиболее часто используемым параметром класса качества, систематически снижалась с увеличением содержания летучей золы. Однако из-за того, что для бетонов с летучей золой наблюдалось значительное улучшение свойств после 28 дней, разница в прочности на сжатие между исследованными бетонами, по-видимому, со временем уменьшалась.Через 91 день прочность на сжатие ANL исх. и ANL FA находились в одном диапазоне (рис. 4(c)). Выведенные параметры s , которые описывают развитие прочности бетона на сжатие, приведены в таблице 3. Значения s были того же порядка, что и в других исследованиях (например, [51, 61]).

  Прочность на растяжение через 28 дней также снижалась с увеличением количества летучей золы (рис. 4(d)). Однако различия в прочности на растяжение между бетонами со временем уменьшались из-за значительного позднего развития свойств, наблюдаемого для бетонов с летучей золой.Модели фактически показывают, что предел прочности при растяжении ANL FA45 превосходит ANL FA33 примерно через 28 дней. Параметры модели были найдены от механических испытаний до 28 дней в соответствии с общепринятой практикой. Следовательно, модель и ее параметры не точно описывают значительное изменение свойств бетонов на основе летучей золы после 28 дней. В то время как модель предсказывает прочность на растяжение 3,3 МПа и 3,4 МПа через 91 день для ANL FA33 и ANLFA45 соответственно, фактическая измеренная прочность на растяжение была намного выше: 4.1 и 4,0 МПа соответственно. Это следует учитывать при оценке прочности на растяжение и риска растрескивания по истечении 28 дней, но для большинства конструкций основной риск EAC возникает до 28 дней. Необходимы дальнейшие исследования и дополнительные данные для получения надежных моделей, включающих развитие свойств бетонов на поздней стадии летучей золы.

  Было обнаружено, что модуль упругости при растяжении уменьшается с увеличением содержания летучей золы для всех испытательных возрастов (рис. 4(e)). В ходе текущего исследования было замечено неудовлетворительное соответствие между модулем упругости, полученным из программы испытаний, E ₂₈ , и модулем упругости, полученным из приращений напряжения-деформации в TSTM, E _TSTM .Предполагалось, что реальные условия температурного отверждения могут повлиять на механические свойства. Поэтому была проведена серия механических испытаний с целью изучения влияния температуры отверждения на прочность на сжатие, прочность на растяжение и модуль упругости [16]. Программа испытаний показала, что реалистичный температурный режим отверждения вызывает увеличение начального развития модуля упругости бетонов на основе летучей золы, что не может быть объяснено принципом зрелости. Поэтому было принято решение увеличить 28-дневный модуль упругости в соответствии с тестами TSTM в существующей в настоящее время базе данных материалов (см. Таблицу 3).

  Коэффициент теплового расширения (КТР) является комплексным параметром, зависящим как от компонентов бетонной смеси, так и от времени (степени самовысыхания) [62]. В текущей работе применялось обычно используемое упрощение постоянного CTE, которое определялось как среднее значение, полученное из температурных петель в конце ограниченных стресс-тестов в TSTM.Тенденция к небольшому увеличению КТР с увеличением количества летучей золы видна в Таблице 3.

  Для каждого испытания TSTM развитие AD было выведено путем исключения TD из общей деформации, измеренной в установке для расширения с использованием КТР. Развитие AD для исследуемых бетонов представлено на рисунке 4(f), где графики обнулены в момент начала развития напряжения, t ₀ . Следует отметить, что кривые AD представлены как функция времени, а не зрелости, т. е.т. е., они представляют собой развитие AD с течением времени в определенной в настоящее время толщине стены 800 мм для данного бетона, подвергающегося воздействию его собственной индивидуальной температурной истории отверждения. Наблюдалась значительная вариация рассчитанной AD, которая сильно зависела от повышения температуры при отверждении (см. [15, 63]). Применяемое упрощение постоянного CTE внесет неточность в выведенный AD; однако текущие расчеты напряжения основаны на общей измеренной деформации и, следовательно, не зависят от выбора коэффициента теплового расширения.При использовании полученного AD в сочетании с другой температурной историей упрощение постоянного КТР окажет лишь ограниченное влияние на развитие напряжения, поскольку небольшая возможная неточность AD возникает в фазе, где модуль упругости все еще довольно низок. [15, 63].

  Параметры ползучести, первоначально использованные в расчетах, были приняты на основе предыдущего опыта с аналогичными бетонами. Однако обратные расчеты TSTM выявили отклонение между рассчитанным и измеренным развитием напряжения, которое систематически увеличивалось с увеличением содержания летучей золы. Предполагалось, что это отклонение вызвано предполагаемыми параметрами ползучести, и поэтому было решено провести специальные испытания на ползучесть ANL FA и ANL FA33 в TSTM. Эти испытания на ползучесть и сопутствующие результаты описаны и представлены Klausen et al. [46]. Новые параметры модели обеспечили гораздо лучшее соответствие между измеренным и обратно рассчитанным развитием напряжения (таблица 3 и рисунок 5 (а)). Это упражнение иллюстрирует основную концепцию текущей методологии TSTM, используя TSTM в качестве «решения» для оценки и калибровки определенных параметров модели исследуемого бетона.

  На рис. 5(b) показаны измеренные и рассчитанные изменения напряжения для ANL ref. подвергается реалистичному температурному режиму отверждения, представляющему норвежские летние условия. Развитие напряжения было рассчитано с помощью TSTM-sim, CrackTeSt COIN и DIANA с использованием закона двойной степени (DIANA DPL), и все подходы были основаны на одних и тех же параметрах материала. Рассчитанные кривые напряжения показали очень хорошее совпадение как друг с другом, так и с соответствующим измеренным напряжением. Все подходы к расчету обеспечивали точное описание фазы сжатия, в то время как расчет DIANA давал несколько меньшее развитие напряжения растяжения с течением времени, чем другие подходы.Причина этого кроется в расчетах ползучести, поскольку коэффициент ползучести в DIANA не зависит от зрелости. В целом следует сказать, что расчетные подходы в сочетании с ранее определенными параметрами материала обеспечивают очень точное моделирование развития напряжения в TSTM. Соответствующее соответствие между различными подходами к расчету было также замечено для других исследованных бетонов, и, следовательно, специально разработанная процедура моделирования TSTM-sim в Excel была оценена и проверена CrackTeSt COIN и DIANA.В дальнейшем TSTM-sim использовался для обратного расчета измеренного развития напряжения, чтобы оценить и проверить свойства материала для остальных бетонов.

  Измеренные и рассчитанные изменения напряжения для исследованных бетонов, подвергнутых реалистичным температурным режимам отверждения, представляющим норвежские летние условия, представлены на рисунке 6. Следует отметить, что каждый бетон подвергался своей собственной полуадиабатической температурной истории, представляющей сечение 800 мм. толстая стенка (рис. 5(б)).Чтобы различать бетоны и их индивидуальную температурную историю, использовалось следующее обозначение: « Название бетона ( T _ini / T _max )», где T _ini — начальная . свежего бетона и T _max — максимальная температура бетона во время испытаний. Все реалистичные температурные испытания в TSTM применялись со степенью ограничения R  = 50%.

  Рисунок 6(a) показывает измеренное и рассчитанное развитие напряжения для трех номинальных идентичных испытаний TSTM, выполненных с ANL ref.Измеренное развитие напряжения показало очень хорошую воспроизводимость между испытаниями со стандартным отклонением через 48 и 96 часов всего 0,03 и 0,06 МПа соответственно. Кроме того, наблюдалось очень хорошее соответствие между измеренным развитием напряжения и соответствующим обратным расчетом. Для ANL FA были проведены два номинальных идентичных теста TSTM (рис. 6(b)). Испытания показали очень похожие измеренные изменения напряжения, а также хорошее соответствие между измеренным и рассчитанным напряжением.На рисунках 6(c) и 6(d) показаны измеренные и рассчитанные изменения напряжения для ANL FA33 и ANL FA45 соответственно. Оба теста показали довольно хорошее соответствие между измеренным и рассчитанным напряжением; однако для ANL FA33 наблюдалась небольшая недооценка развития растягивающего напряжения с течением времени. Это небольшое отклонение может быть вызвано начальным увеличением модуля упругости, вызванным температурой. Хотя влияние температуры на 28-дневное значение модуля упругости было скорректировано путем замены E ₂₈ на E _TSTM , соответствующее вызванное температурой увеличение скорости развития модуля упругости по сравнению с первым несколько дней не учитывалось (см. [15, 16]).Таким образом, TSTM обеспечивает очень хорошую воспроизводимость для номинальных идентичных тестов. Кроме того, тесты TSTM и соответствующие обратные расчеты подтвердили подходы к расчетам и установленную базу данных материалов для всех исследованных бетонов.

  Норвежский климат с его холодными зимами может быть сложным, когда речь идет о бетонном строительстве. Было замечено, что предел прочности при растяжении для бетонов с большим объемом летучей золы может быть очень медленным при низких/умеренных температурах, и предполагалось, что этот эффект может преобладать над положительным эффектом снижения тепловыделения.Поэтому было решено провести испытания в TSTM, где бетон подвергался норвежским зимним условиям, которые в текущем исследовании были определены как температура свежего бетона 10°C и температура окружающей среды 5°C. На рис. 7 показано измеренное и рассчитанное развитие напряжения для ANL FA17 и ANL FA45 в зимних условиях. Измеренные и обратно рассчитанные изменения напряжения также дали хорошее согласие для этих температурных условий отверждения. Следовательно, действующая методология EAC оказывается надежной, поскольку было установлено, что установленная база данных материалов действительна также для температурных условий отверждения, представляющих другие климатические условия.

  Рисунок 8(a) показывает скомпилированный набор кривых развития напряжения, измеренных в TSTM. При рассмотрении только бетонов с золой-уносом (все они основаны на одном и том же цементе Anlegg FA) напряжения сжатия и растяжения уменьшались с увеличением содержания золы-уноса для данного примера стены и температурных условий (стена толщиной 800 мм, лето и температура). зимние условия). Как видно на рисунке 4(a), максимальная температура во время отверждения, T _max , снижается с увеличением содержания летучей золы.Следовательно, уменьшение T _max снижает как расширение бетона, т. е. развитие начального напряжения сжатия, так и тепловое сжатие во время фазы охлаждения. Однако это вызванное летучей золой снижение развития напряжения растяжения следует рассматривать в сочетании с соответствующим снижением прочности на растяжение. Поэтому склонность бетона к растрескиванию оценивалась на основе индекса трещины, т. е. возникающего растягивающего напряжения, деленного на соответствующую прочность на растяжение (см. рис. 8 (б)).Было обнаружено, что для исследованных бетонов и конструкций увеличение замены цемента летучей золой снижает склонность к растрескиванию. Было обнаружено, что бетон с самым высоким содержанием летучей золы, ANL FA45, обеспечивает самый низкий показатель трещиностойкости как для летних, так и для зимних условий для данной стены толщиной 800 мм.

  ANL исх. тесты внесли значительный вклад в воспроизводимость документации TSTM; однако их нельзя было напрямую сравнивать с бетонами на основе летучей золы, поскольку они были сделаны из другого цемента.Первоначально ANL исх. Ожидалось, что бетон без летучей золы будет давать наибольшую склонность к растрескиванию. Однако из-за сочетания нескольких неблагоприятных обстоятельств риск взлома как ANL FA17, так и ANL FA33 фактически превзошел ANL ref. с течением времени (рис. 8(b)). Причинами этого были (1) неравномерное выделение высокой теплоты гидратации используемой в настоящее время партии цемента ANL FA, (2) высокая AD, наблюдаемая для бетонов с летучей золой, подвергающихся воздействию высоких температур отверждения, (3) вызванное температурой увеличение E -модуль в раннем возрасте, наблюдаемый для бетонов с летучей золой, и (4) низкая скорость набора прочности на растяжение в раннем возрасте для бетонов с летучей золой.

  Данная статья показывает, что замена цемента золой-уносом может снизить склонность бетона к растрескиванию; однако на риск EAC также влияют несколько других параметров, таких как, например, партия цемента, тип заполнителя, соотношение вода/цемент и добавление добавок, уменьшающих усадку (SRA) [64]. Поэтому точная характеристика свойств бетона и соответствующие методологии проектирования EAC должны быть включены в проектирование бетонных конструкций, где EAC может быть проблемой.

  7.Резюме и заключение

  В ходе текущей работы была разработана и разработана методология расчета раннего растрескивания (EAC) и соответствующий метод характеристики свойств бетона, основанный на лабораторных испытаниях и испытательной машине для температурно-нагрузочных испытаний (TSTM): TSTM обеспечил очень хорошую воспроизводимость и надежные результаты во время исследования. Например, параметры ползучести, полученные непосредственно из испытаний на ограниченное напряжение в TSTM, очень хорошо согласуются с соответствующими специальными испытаниями на ползучесть.Благодаря своей надежности испытания в TSTM представляют собой ценную калибровку и проверку параметров материала и модели, установленных для данного бетона. Кроме того, тесты TSTM включают влияние реалистичного температурного режима отверждения на EAC и соответствующие параметры материала. (ii) Было обнаружено хорошее соответствие между развитием напряжения в раннем возрасте, рассчитанным с помощью TSTM-sim (Excel), CrackTeSt COIN и DIANA, соответственно. При поправке на влияние температуры на 28-дневное значение модуля упругости расчеты также показали очень хорошее совпадение с соответствующим развитием напряжения, измеренным в TSTM, как для летних, так и для зимних температурных условий отверждения.Это общее согласие поддерживает обоснованность и надежность расчетных подходов, а также применяемых параметров модели. (iii) На основе текущего отображения свойств и калибровки в специальной программе CrackTeSt COIN была создана база данных материалов для исследуемых бетонов. CrackTeSt COIN и соответствующая база данных материалов теперь представляют собой средство, с помощью которого подрядчики и проектировщики конструкций могут оценить правильный выбор типа бетона, минеральных добавок и методов выполнения на месте, чтобы свести к минимуму или даже избежать растрескивания.(iv) Несколько параметров материала, влияющих на EAC, зависят от температуры отверждения бетона таким образом, что только в определенной степени могут быть описаны принципом зрелости, например, предел прочности при растяжении, модуль упругости и автогенная деформация (AD). Таким образом, текущие результаты убедительно свидетельствуют о том, что такие параметры следует измерять при соответствующих реальных температурных условиях отверждения. (v) Было обнаружено, что для исследованных бетонов и конструкций увеличение замены цемента летучей золой снижает склонность к растрескиванию.

  Ожидается, что в ближайшие годы бетон изменится из-за его текущего вклада в выбросы CO ₂ и использования природных ресурсов. Промышленность должна быть готова к характеристике свойств и проектированию EAC будущего поколения бетонов с низким содержанием CO ₂ цементов и переработанного заполнителя.

  Доступность данных

  Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

  Раскрытие информации

  Настоящая публикация основана на диссертации Ph.D. диссертация Клаузена «Оценка раннего старения трещин бетонных конструкций, экспериментальное определение решающих параметров» [15].

  Конфликт интересов

  Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

  Благодарности

  Работа выполнена в рамках проекта DaCS (Durable advanced Concrete Solutions, 2015–2019) в COIN (Concrete Innovation Center, 2007–2014) (https://www.sintef. no/en/projects/coin/coinp), Центр инноваций на основе исследований, созданный Исследовательским советом Норвегии).

  Быстротвердеющий цемент| Журнал «Бетонное строительство»

  Старая пословица «время — деньги» применима и к строительной отрасли. Задержки в ожидании доставки материалов или их надлежащего отверждения были головной болью подрядчиков на протяжении десятилетий. Время имеет решающее значение для многих конкретных проектов, но подрядчики не могут жертвовать качеством, долговечностью или экономией средств только для того, чтобы сократить время строительства. Вот почему многие бетонщики обращаются к быстротвердеющему гидравлическому цементу, чтобы уложиться в сжатые сроки.Быстротвердеющий гидравлический цемент является не только более долговечной альтернативой портландцементу во многих проектах, но и его быстросхватывающиеся свойства делают его идеальным решением для современных проектов, ограниченных по срокам и бюджету.

  Преимущества по сравнению с портландцементом

  Потребность в более прочном цементе привела к проведению исследований и разработок, в результате которых был произведен цемент CTS Cement Mfg. Corp. Rapid Set. Хотя портландцемент успешно используется в течение многих лет, он не без ограничений. Бетон на портландцементе склонен к растрескиванию при усадке при высыхании.Он подвержен воздействию сульфатов и имеет нежелательную реакцию с некоторыми заполнителями (ASR). Как правило, при ускорении набора прочности бетона на портландцементе за счет более тонкого измельчения или химических добавок происходит значительное увеличение усадки при высыхании.

  Быстротвердеющий гидравлический цемент обеспечивает меньшую усадку и превосходную устойчивость к химическому воздействию. Он достигает прочности намного быстрее, чем портландцемент, и многие установки могут быть введены в эксплуатацию всего за один час.По сравнению с портландцементом, быстротвердеющий гидравлический цемент достигает типичной прочности на сжатие за несколько часов, для достижения которой эквивалентной портландцементной смеси потребовался бы один месяц.

  Быстротвердеющий гидравлический цемент используется как для ремонта бетона, так и для нового строительства, где требуется превосходная долговечность и быстрый набор прочности. Он смешивается и упаковывается в широкий спектр высокоэффективных продуктов, включая безусадочный раствор, раствор для ремонта конструкций, бетон, наружную штукатурку и другие цементные продукты.

  Свойства

  Быстротвердеющий гидравлический цемент производится с использованием аналогичного сырья, оборудования и процессов, используемых для производства портландцемента, но на этом сходство заканчивается. Химический состав быстротвердеющего гидравлического цемента, который отличается от портландцемента, состоит в основном из гидравлического тетракальцийтриалюминатсульфата (CSA) и двухкальциевого силиката (C2S). C2S является наиболее прочным соединением, содержащимся в портландцементе. Соединение CSA, часто называемое сульфоалюминатом кальция, гидратируется с образованием эттрингита — прочного игольчатого кристалла, который быстро развивается, придавая быстротвердеющему гидравлическому цементу его высокие характеристики.Другим важным аспектом химического состава этого продукта является отсутствие алюмината трикальция (C3A), что делает цемент восприимчивым к сульфатному воздействию. Поскольку быстротвердеющий гидравлический цемент имеет малое количество C3A или вообще не содержит его, он очень долговечен в сульфатной среде.

  Преимущества

  Как жизнеспособная альтернатива портландцементу, быстротвердеющий гидравлический цемент имеет ряд преимуществ, включая долговечность, универсальность, скорость и простоту использования, а также экономическую выгоду и экологические соображения.

  • Долговечность. Количество воды для затворения бетона является основным фактором его долговечности. В бетоне на портландцементе количество воды, необходимое для придания ему достаточной текучести для укладки, превышает количество воды, необходимой для гидратации цемента. Эта избыточная вода, которую часто называют водой для удобства, со временем испаряется, оставляя пустоты или поры в бетоне и вызывая усадку при высыхании. В типичной бетонной смеси на портландцементе избыток воды для удобства составляет около 50% воды в смеси.
    В быстротвердеющем гидравлическом цементе для гидратации смеси CSA требуется в несколько раз больше воды, чем для гидратации обычных портландцементных смесей. В типичной быстротвердеющей гидравлической бетонной смеси почти вся вода, используемая в смеси, используется в процессе гидратации, в результате чего получается плотный бетон с очень низкой усадкой при высыхании.
    Пустоты или поры в бетоне, а также трещины усадки при высыхании обеспечивают пути проникновения веществ, которые воздействуют на бетон и арматурную сталь.Благодаря меньшему количеству пор и меньшей усадке при высыхании быстротвердеющий гидравлический бетон более долговечен, чем бетон на портландцементе.
  • Универсальность. Быстротвердеющий гидравлический цемент может быть разработан для широкого спектра применений. Различные свойства, такие как время схватывания, текучесть, содержание воздуха и цвет, легко регулируются с помощью имеющихся в продаже добавок. Быстротвердеющий гидравлический цемент отличается высокой устойчивостью к замораживанию и оттаиванию и благодаря быстрой гидратации может использоваться в холодных погодных условиях, что невозможно при использовании портландцемента.
  • Скорость. Сегодняшние проекты, ориентированные на график, требуют быстрых строительных решений. Одним из таких примеров является станция очистки сточных вод Hyperion в Лос-Анджелесе. Старейшее и крупнейшее в городе предприятие по очистке сточных вод, которое обслуживает более четырех миллионов жителей, имеет среднюю производительность 450 миллионов галлонов в день. Генеральный подрядчик проекта, компания Kiewit, Санта-Фе-Спрингс, Калифорния, решила использовать этот продукт, чтобы сократить время строительства и обеспечить высокую долговечность. Десять поддонов растворной смеси использовались для капитального ремонта резервуаров для сбора сточных вод.Первоначальные спецификации предусматривали процесс ремонта в течение 28 дней, а использование быстротвердеющего гидравлического цемента позволило завершить проект всего за три дня.
  • Простота использования. Поскольку большая часть инфраструктуры в США изнашивается, ремонтные работы становятся необходимостью как по соображениям безопасности, так и по эстетическим соображениям. Более высокая прочность быстротвердеющего гидравлического цемента предлагает реальное решение для ремонтных работ, а не просто временный, недолговечный лейкопластырь.
    Реставрационные проекты чрезвычайно сложны, так как проектировщики и строители сталкиваются с дополнительной проблемой приведения в соответствие со старым обликом.Исторический отель Shattuck, впервые открытый в 1910 году в центре Беркли, штат Калифорния, является одним из лучших зданий в этом районе. Хотя они никогда не использовали этот продукт, BPR Properties, Пало-Альто, Калифорния, решили использовать Cement All для заливки цементным раствором при ремонте бетона. В проекте необходимо было использовать восемнадцать различных типов ремонта, и подрядчик смог использовать Cement All для всех ремонтных работ, что позволило завершить проект быстрее.
  • Экономические выгоды. Хотя портландцемент менее дорог с точки зрения себестоимости, чем быстротвердеющий гидравлический цемент, его долговечность, быстрое время отверждения, меньшая усадка и стойкость к химическому воздействию перевешивают разницу в стоимости, особенно когда стоимость времени добавляется к стоимости. уравнение.Для подрядчика или владельца стоимость времени задержки ремонта, которая приводит к позднему открытию гаража, взлетно-посадочной полосы аэропорта или торгового центра, часто намного превышает надбавку, уплачиваемую за быстротвердеющий гидравлический цемент. На многих работах бонусы, предлагаемые за своевременное выполнение работы или завершение проекта раньше, — это хорошо потраченные деньги.
    Superior Wall Systems, Фуллертон, Калифорния, выбрала WunderFixx — прочный, быстро схватывающийся, однокомпонентный материал для ремонта бетона, в состав которого входит гидравлический цемент высшего сорта, высокоэффективные полимеры и мелкоизмельченный заполнитель — для проекта в Киностудия Сони.Для этого проекта было важно, чтобы гипсовая система была идеально гладкой. Подрядчик проекта узнал об этом продукте на выставке и подумал, что это будет лучшее применение для этой работы, в отличие от акриловой системы. Для WunderFixx потребовалось меньше слоев, потому что он имел гораздо большее распространение, чем акриловая система, поэтому подрядчик смог обеспечить огромную экономию средств за счет использования меньшего количества материала. Первый слой, коричневый слой, два слоя основного материала, а затем быстротвердеющий продукт служил последним слоем на штукатурке.Владельцу понравилась гладкая и тонкая растекаемость продукта, устранение следов вибрации, а также тот факт, что продукт разработан для шлифования.
    Еще один пример экономии средств, которую может обеспечить быстросхватывающийся гидравлический цемент, можно найти на проекте шоссе 23 в Калифорнии. Компания Security Paving, Сан-Вэлли, Калифорния, подрядчик проекта, использовала 20 поддонов DOT Repair Mix для ремонта дорог и мостов. Некоторые из выполненных работ были вертикальными по своему характеру, но большинство из них представляло собой плоские работы глубиной от 1 до 8 дюймов.Они смогли использовать на треть меньше материала, что сэкономило много денег.
  • Ответственность за окружающую среду. Быстротвердеющий гидравлический цемент имеет гораздо меньший углеродный след, чем портландцемент. В процессе производства быстротвердеющий гидравлический цемент снижает выбросы CO2 на 32–36 % по сравнению с традиционными методами производства портландцемента. Это связано с тем, что быстротвердеющий гидравлический цемент производится при более низких температурах, поэтому требуется меньше ископаемого топлива.Также требуется меньше известняка на тонну, что еще больше снижает выбросы CO2.

  Быстротвердеющий гидравлический бетон намного прочнее портландцемента и обладает большей устойчивостью к сульфатам и другим видам химического воздействия. Благодаря химическому составу, более низкой пористости и последующему внутреннему самовысыханию быстротвердеющий гидравлический цемент чрезвычайно невосприимчив к карбонизации, восприимчивости к замораживанию/оттаиванию и выщелачиванию кислотными дождями. Быстротвердеющий гидравлический цемент имеет проверенные эксплуатационные характеристики, которые превышают нормальный срок службы бетона на портландцементе.

  Проверенная технология

  Подрядчики по всей стране осознали преимущества использования быстротвердеющих гидравлических цементных изделий в различных проектах на протяжении почти трех десятилетий. Подсчитайте стоимость долговечности и времени, и станет очевидным, что быстротвердеющий гидравлический цемент является жизнеспособной и рентабельной альтернативой портландцементу. Для смешивания быстротвердеющего гидравлического цемента не требуется специального оборудования, и его можно ввести в эксплуатацию всего за один час, что позволяет подрядчикам выполнять работы быстрее.Быстротвердеющий гидравлический цемент может достичь той же прочности всего за шесть часов, что и 28-дневная прочность эквивалентной портландцементной смеси.

  Фрэнк Сенаторе, вице-президент по фасованным продуктам CTS Cement Mfg. Corp.

  Как происходит процесс твердения бетона? — Sluiceartfair.com

  Как происходит процесс твердения бетона?

  Вода вызывает затвердевание бетона посредством процесса, называемого гидратацией.Гидратация — это химическая реакция, при которой основные соединения в цементе образуют химические связи с молекулами воды и превращаются в гидраты или продукты гидратации. Заполнители представляют собой химически инертные твердые тела, скрепляемые цементом.

  Каково время начального и окончательного схватывания быстротвердеющего цемента?

  Время начального схватывания = не менее 30 мин. В этот период начинается затвердевание. Время окончательного схватывания = не более 600 мин. За это время смесь приобретает достаточную твердость.

  Каково время начального схватывания бетона?

  Время, прошедшее между моментами добавления воды в цемент и временем, когда квадратная игла проникает на глубину от 33 до 35 мм от верха формы, называется временем начального схватывания этого цемента. Начальное время схватывания должно быть не менее 30 минут для обычного портландцемента.

  Что такое начальное и конечное время схватывания?

  Продолжительность времени начального схватывания необходима для задержки процесса гидратации или затвердевания.Время окончательного схватывания – это время, когда паста полностью теряет свою пластичность. Это время, необходимое цементному тесту или цементному бетону для достаточного затвердевания и приобретения формы формы, в которой они отлиты.

  Какой тип цемента имеет время окончательного схватывания 30 минут?

  Стандартные спецификации времени схватывания для различных типов цемента

  Тип цемента	Время начального схватывания, мин (мин.)	Время окончательного схватывания, мин (макс.)
  ОРС(33)	30	600
  ОРС(43)	30	600
  ОРС(53)	30	600
  СРЦ	30	600

  Как происходит схватывание и твердение бетона?

  Схватывание цемента и твердение бетона. Цемент твердеет при контакте с водой. Это затвердевание представляет собой процесс кристаллизации.Кристаллы формируются (после определенного промежутка времени, известного как начальное время затвердевания) и сцепляются друг с другом. Бетон полностью жидкий до того, как цемент схватится, а затем постепенно затвердевает.

  Время начального схватывания бетона – это время, когда цементное тесто начинает твердеть после добавления воды. Это период времени между добавлением воды в цемент до момента, когда игла на квадратном сечении 1 мм не перестанет проникать в цементное тесто, помещенное в форму Вика на расстоянии 5-7 мм от дна формы.

  Когда вы смешиваете цемент и воду для затвердевания?

  Паста (то есть смесь цемента и воды) действует как смазка и клей. Затвердевание начинается не сразу после смешивания цемента и воды, а по прошествии определенного периода времени, известного как «начальное время схватывания», в течение которого бетон можно перемешивать, транспортировать, укладывать и вибрировать.

  Как вы называете процесс отверждения бетона?

  Так как затвердевание бетона происходит не мгновенно, а продолжается в течение более длительного периода времени, что требует большего количества воды для гидратации обработки. Для этого бетон поддерживают во влажном состоянии до тех пор, пока не завершится реакция гидратации. Этот процесс называется твердением бетона.

  Отверждение бетона – технология твердения – Услуги

  Процесс затвердевания бетона происходит на самых ранних этапах жизни бетонной конструкции по сравнению с ее общим сроком службы. Тем не менее, метод отверждения и обработки бетонной конструкции в течение этих первых нескольких дней или недель очень важен для ее конечных характеристик и долговечности.Риск раннего образования пластических усадочных трещин или термического растрескивания из-за температурных градиентов может определять необходимость отверждения и защиты бетона. Кроме того, бетонная оболочка должна быть должным образом защищена от испарения до тех пор, пока не будет достигнута определенная зрелость или прочность, чтобы обеспечить достаточную прочность и долговечность. Эти критерии часто указываются в спецификациях выполнения проекта или в таких стандартах, как EN 13670.

  Бетонный центр участвовал в разработке методов и инструментов, помогающих производителям бетона планировать, документировать и прогнозировать процесс твердения бетонной конструкции в различных условиях окружающей среды.
  Концепция зрелости с использованием закона Аррениуса была введена DTI в 1970-х годах и до сих пор широко используется во всем мире.
  Крупные инфраструктурные проекты в Дании в 1990-х годах Great Belt и resund Links помогли усовершенствовать и доработать компьютерные инструменты, используемые контакторами для моделирования температур и напряжений раннего возраста в поперечном сечении бетона во время затвердевания.

  Чем Датский технологический институт может вам помочь?

  • Подготовка инженеров для понимания и использования принципов лечения, зрелости и явлений раннего возраста.
  • Определение свойств бетона раннего возраста на основе заданного состава бетонной смеси.