Kontrola nárůstu pevnosti betonu ve stavební laboratoři

Jak bylo opakovaně uvedeno v našich článcích, hlavním úkolem betonu je absorbovat tlakové napětí. Nestačí jej však vnímat jednou nebo na krátkou dobu. Průměrná životnost betonových konstrukcí je cca 50 let v závislosti na účelu konstrukce. Většina typů betonu ztrácí časem svou pevnost v důsledku povětrnostních vlivů, výkvětů a mnoha dalších faktorů. Existuje však například skupina pórobetonu, která si postupem času nejen zachovává svůj vzhled, ale také 3-4krát zvyšuje své pevnostní charakteristiky. Tak či onak, na samém začátku procesu beton každým dnem získává na síle. Rychlost a doba potřebná k tomu, aby beton získal pevnost, závisí na mnoha faktorech. Podrobně se o nich, stejně jako o denním plánu pro nabírání pevnosti betonu, budeme bavit v tomto článku.

křivka pevnosti betonu<br />

Období nárůstu pevnosti betonu, které odpovídá době tvrdnutí betonu a získání charakteristik nezbytných pro jeho další provoz, se nazývá „ošetřování betonu“. Během prvních 5 dnů beton rychle tvrdne a po 7 dnech dosáhne nárůst pevnosti betonu 70% výkonnostních ukazatelů třídy. Také podotýkám, že toto číslo je relevantní pro normální podmínky kalení, konkrétně 20 o C.

Dalším zajímavým detailem je fakt, že křivka grafu nárůstu pevnosti betonu při 25 je relevantní jak pro beton při 20, tak pro beton při 30. Při bližším zkoumání grafu snadno uvidíme dynamiku nárůstu pevnosti betonu při 25 nejen za den, ale také nárůst pevnosti betonu za hodinu.

A jak vidíme z grafu, proces tuhnutí betonu je značně nerovnoměrný. Výrazně se liší od rychlosti v počáteční fázi, kdy cementová malta a plniva tuhnou. A, což je v podmínkách moderních napjatých termínů výstavby konstrukcí celkem logické, ani jednomu stavebnímu týmu se nechce dlouho čekat na finální tuhnutí betonu. A v tomto mají pravdu: část práce lze provést, když beton dosáhne 70% pevnosti. A o tom bude řeč v následujících kapitolách, ale zatím se podíváme na tabulku nárůstu pevnosti betonu za den.

Tabulka nárůstu pevnosti betonu za den

Uvažujme nárůst pevnosti, který je relevantní pro betony jakosti M250, M300 a M350, i když lze správně poznamenat, že stejné období, při zachování průměrné denní teploty tvrdnutí betonu, je stanoveno i pro beton jiných jakostí. Je velmi důležité, aby v chladném období byl tento proces doprovázen dodatečně vybavenou hydroizolací a ohřevem betonu. To je způsobeno tím, že v důsledku zhutňování betonových částic se proces tuhnutí zpomaluje, jak jasně ukazuje tato tabulka.

Dynamika nárůstu pevnosti betonu

Zde uvedeme faktory, které mohou ovlivnit pevnostní diagram betonu, jinými slovy podrobně rozebereme, jak můžeme urychlit proces tvrdnutí betonu a jeho tuhnutí.

1) Značka cementu. A zde si musíme ujasnit: dříve jsme vás vůbec nedezinformovali. Základem jsou samozřejmě podmínky tuhnutí, ale značka cementu udává jeho aktivitu, potažmo rychlost tuhnutí betonu. Nepřímo je tento parametr zobrazen v logaritmickém vztahu používaném k výpočtu procenta nárůstu pevnosti betonu po 7 a 28 dnech tvrdnutí (relevantní i pro jiná období).

2) Aktivní přísady. Jedním z nejvýznamnějších urychlovačů nárůstu pevnosti betonu jsou plastifikátory. Jsou relativně levné (ve srovnání s náklady na každý den strávený vašimi pracovníky) a jsou známé tím, že zvyšují pevnost betonu. Při všech jejich výhodách však nelze než identifikovat jejich negativní dopad na další provoz betonu. Většina těchto přísad má minerální bázi, což znamená, že mohou být jedním z hlavních důvodů vzniku výkvětů na povrchu betonu. Boj proti výkvětům je jedním z nejzávažnějších problémů moderního stavebnictví, způsobený malou pozorností k tomuto problému při výstavbě objektů v 90.-2000. Již v naší době, kdy se s tímto procesem začalo opatrněji zacházet, byly vynalezeny speciální vodoodpudivé impregnace, které lze použít k ošetření povrchu betonu jak preventivně, tak za účelem potírání vznikajících výkvětů. Naštěstí již ve fázi tvrdnutí lze do betonového roztoku přidávat vodoodpudivé látky, které výrazně sníží riziko výkvětů při provozu konstrukce.

3) Porušení poměru voda-cement. Toto je jedna z metod, ke které bychom se neměli nikdy uchýlit. Krátkodobě a pro nedostatek lepšího řešení je však možné urychlit proces tvrdnutí betonu zvýšením množství cementu v roztoku.

4) Zhutňování betonové směsi. Turbo míchání a vibrační impulsy mají pozitivní vliv na zrychlení soupravy. Použijte tyto techniky a vhodné vybavení.

5) Okolní vlhkost a teplota. Beton by měl být před těmito faktory co nejvíce chráněn. Za normální teplotu tvrdnutí betonu se považuje 20 °C při relativní vlhkosti 90 %.

Trvání nárůstu pevnosti betonu až o 70 %

Na otázku, jak dlouho trvá, než beton nabere pevnost, může odpovědět výše uvedený graf. Doba závisí jak na teplotě, tak na vlhkosti vzduchu. Zde však vyvstává nejdůležitější otázka, ústřední pro tento článek: jaké práce lze provést s betonem před uplynutím 28 dnů.

Nejlogičtější by bylo provést ochranná opatření, například provést hydroizolaci. K tomu je však nutné odstranit bednění. Tato velmi citlivá záležitost by měla být vždy obsažena v dokumentu a připojena k obecné dokumentaci pro dodávku díla. Chcete-li to provést, musíte si stáhnout protokol pro získání pevnosti betonu pro odizolování a zcela postupovat podle pokynů pro jeho odstranění.

Samozřejmě, že při 70% pevnosti důrazně nedoporučujeme zatěžovat beton: to způsobí nadměrný vnější tlak na póry vytvořené uvnitř betonu, což je zvláště plné následků, pokud pracujete s pěnovým betonem.

Jak řídit nárůst pevnosti betonu

Zvláště často stojíme před otázkou, jak kontrolovat nárůst síly v základu. Tato otázka je tak populární, že mnoho řemeslníků, kteří se chtějí na stavebním trhu prodat dráž, bere tuto otázku jako trumf. Zde je podle nás důležité jak načasování, tak správnost jednání. O nedestruktivním zkoušení pevnosti betonu jsme již hodně mluvili, že je snadno použitelný i pro amatéra, zvláště pokud se jedná o zařízení, jako je kaškarovské kladivo. Ani jeden amatér však nedokáže potvrdit shodu pevnostních charakteristik betonu s návrhovými tak, aby na vás v případě přírodní nebo člověkem způsobené katastrofy neměly kontrolní orgány žádné dotazy. To může provést pouze celostátně akreditovaná laboratoř, což jsme my, SI Bureau. První, čeho se kontaktováním zbavíte, je starost s odstraňováním bednění – nejstresovější proces, který vyžaduje brzké rozhodnutí a při špatném výpočtu hrozí ztrátou času, financí a zdravého spánku. Zadruhé zajišťujete svou bezpečnost v případě jakéhokoli řízení ze strany různých komisí. Možná to v našich článcích často zmiňujeme, ale mohu vám s jistotou říci, že člověk, který si podobnými situacemi prošel, udělá vše pro to, aby se to už neopakovalo.

Beton je známý jako nejoblíbenější stavební materiál. Na jedné straně je jeho pevnost srovnatelná s pevností kamene, na druhé straně může být různá a beton samotný je mnohem poddajnější a snadněji zpracovatelný než kámen, materiál, ze kterého lze vytvářet předměty libovolného tvaru. . To objevili staří Římané, což se stalo skutečným průlomem, který vedl ke vzniku nových mistrovských děl světové architektury.

Hlavní charakteristikou betonu je jeho pevnost v tlaku, proto jsou při stavbě různých objektů informace o tom, jak beton získává pevnost, na čem závisí a jak lze manipulovat s různými parametry a faktory, aby se změnila rychlost, jakou beton nabývá pevnosti. velký význam.

Do této problematiky se zapojovaly a nadále zabývají různé výzkumné ústavy. V SSSR byla tato oblast velmi hluboce studována a dnes existují regulační dokumenty, které se používají v betonovém stavitelství. Dnes jsou kritéria pro pevnost betonu upravena takovými dokumenty, jako je SP 70.13330.2012 „Nosné a obvodové konstrukce“, SP 63.13330.2018 „Betonové a železobetonové konstrukce“.

Obecný popis procesu ošetřování betonu

Beton začíná cementem. Vzhledem k tomu, že cement je pojivo vytvrzující vodou, je smíchán s vodou za vzniku betonového těsta, čímž se spouští chemické hydratační reakce.

Základem cementu jsou následující minerály:

1. dikalciumsilikát,
2. trikalciumsilikát,
3. hlinitan vápenatý,
4. tetrakalcium aluminoferrit.

Při smáčení vodou vstupují do hydratačních reakcí, jejichž produkty jsou nové sloučeniny s krystalickou strukturou. Proto je tvrdnutí betonu krystalově-chemický proces.

Kromě cementu a vody obsahuje beton jemné a hrubé kamenivo. K jemným patří písek a k velkým patří struska, drť, štěrk, žulové síto a další. Zrnitost kameniva se volí podle projektu. Kamenivo funguje jako druh tuhého rámu a používá se ke zvýšení modulu pružnosti betonu a snížení jeho smršťování.

Proces získávání pevnosti betonu trvá určitou dobu. Dá se rozdělit do dvou hlavních fází – tuhnutí a tuhnutí.

Nastavení betonu

Za normálních podmínek nastává tuhnutí přibližně 2 hodiny po umístění roztoku do formy. Proces nastavení končí přibližně hodinu po jeho zahájení. Do doby, než beton ztuhne, je zachována jeho pohyblivost. Tato vlastnost se někdy používá, když je nutné hotový roztok přepravovat po dlouhou dobu: je smíchán a netuhne, dokud není možné jej přijmout. Příliš dlouhé míchání však snižuje kvalitu hotového výrobku, proto je nutné počítat s přepravními časy.

kalení

Po dokončení fáze tuhnutí začíná proces vytvrzování betonu. Rychlost tohoto procesu je nelineární: je nejvyšší na začátku kalení, ale postupně klesá, což je vidět na grafu.

Za normálních podmínek beton získá svou návrhovou pevnost za 28 dní, ale velmi pomalé zvyšování pevnosti pak může pokračovat po mnoho měsíců a dokonce i několik let.

Kritická pevnost a pevnost v odizolování

Kritická pevnost je pevnost, při které beton již není ovlivňován negativními vnějšími faktory, například nízkými teplotami.

Odbedňovací pevnost je pevnost, při které lze bednění odstranit.

Přesnou dobu trvání těchto fází určuje projektová dokumentace, ale obecně je kritická pevnost obvykle 30–50 % (méně často 70 %) projektované pevnosti a odizolování je minimálně 50 %, častěji 70–80 % konstrukční pevnosti.

Různé typy konstrukcí vyžadují různou pevnost bednění, nicméně se má za to, že u kritických konstrukcí by měl být beton v bednění alespoň jeden týden a u nekritických konstrukcí, které fungují pouze v tlaku (například pro slepé oblasti, potěry), stačí 3–5 dní a dosáhnou 30–40 % návrhové pevnosti.

Stanovení přesného časového rámce betonu pro dosažení odbedňovací pevnosti je velmi důležité, protože ponechání betonu v bednění příliš dlouho prodlužuje dobu trvání stavebních prací a jejich cenu a příliš brzké odbedňování vede ke zničení konstrukce.

Co určuje rychlost, jakou beton nabývá na síle?

Hlavní faktory ovlivňující nárůst pevnosti betonu:

1. druh cementu, jeho čerstvost, složení a přítomnost nečistot v něm;
2. směsný poměr voda-cement;
3. metody hnětení;
4. faktory prostředí (teplota a vlhkost);
5. přítomnost tepelného a vlhkostního ošetření;
6. pěchování a zpracování vibrací;
7. použití speciálních přísad.

Zvažte je podrobněji.

Druh a kvalita cementu

Cement je pojivo pro beton a jeho složení a kvalita přímo ovlivňují nárůst pevnosti.

Vyrábí se různé druhy cementů:

1. pomalé tuhnutí;
2. normální kalení;
3. rychle tvrdnoucí.

Rychlost tvrdnutí betonu smíchaného s různými druhy cementu bude různá.

Rychlost nárůstu pevnosti je také ovlivněna přítomností nečistot. Například u hlinitanových cementů působí přítomnost oxidu hořečnatého v koncentraci do 2 % jako urychlovač nárůstu pevnosti a ve vyšších koncentracích naopak aktivitu cementu snižuje.

Kromě chemického složení cementu a přítomnosti různých nečistot v něm ovlivňují proces získávání pevnosti takové parametry, jako je jemnost mletí, granulometrie a čerstvost.

Při míchání cementu s vodou má velký význam velikost povrchu zrn, která přicházejí do styku s vodou, tedy měrný povrch. Jemně mletý cement má na rozdíl od konvenčně mletého cementu (400–450 m/kg) vyšší měrný povrch – 300–350 m/kg, takže se rychleji zapojuje do hydratačních reakcí. Hrubě mletý cement se do hydratačních reakcí zapojuje pomaleji a obecně hůře; Po pár letech se v betonu nacházejí zrnka nezreagovaného cementu, která snižují jeho pevnost.

Čerstvost cementu je rozhodující pro kvalitu betonu. Cement při skladování, zejména ve vlhkých podmínkách, v otevřených obalech nebo volně ložený, reaguje s vlhkostí a oxidem uhličitým ze vzduchu a na jeho povrchu se tvoří vrstva pevných sloučenin, které snižují jeho aktivitu. Proto již po 3 měsících skladování jeho pevnost klesá u denních vzorků o 62 % a u vzorků starých 28 dní o 23 %. Rychle tvrdnoucí cementy se stávají běžnými po měsíci skladování při vysoké vlhkosti.

Zpracování cementu

Byly vyvinuty metody, které umožňují aktivovat starý cement a získat z něj odolný a vysoce kvalitní beton:

1. Mokrá aktivace cementu. Do míchačky betonu se vloží cement a hrubé kamenivo a také trocha vody. Při provozu stroje hrubá zrna kameniva drtí cement a zvyšují jeho aktivitu. Po 5 minutách přidejte zbývající složky a roztok promíchejte.
2. Vibrační aktivace cementu. Cement se mísí s pískem, současně je vystaven vibracím, díky čemuž se zvyšuje stupeň hydratace cementu a jeho aktivita se zvyšuje o 30–40 %.
3. Přidání plastifikátorů do betonu do roztoku. Tento jednoduchý krok umožňuje zvýšit aktivitu jakéhokoli cementu, dokonce i starého cementu, a získat z něj vysoce kvalitní beton.

Poměr vody a cementu

Chemické reakce jsou přesné procesy; Pro jejich správný postup je nutné, aby byly složky smíchány v určitých poměrech. U betonu se tomu říká poměr voda-cement. Obvykle je to 0,3, ale pokud smícháte cement a vodu v takových poměrech, dostanete velmi tvrdou směs, která se obtížně zpracovává. Je obtížné položit takovou směs těsně, bez tvorby dutin a velkých pórů, které snižují pevnost produktu. Proto se poměr voda-cement obvykle považuje za 0,45–0,55.

Pro zvýšení zpracovatelnosti betonu a dosažení snadného použití se používají plastifikátory, které zvyšují zpracovatelnost třídy až o 4 body bez přidání vody.

Proč do směsi nemůžete přidat vodu a udělat ji poddajnější?

Čím je vodný roztok nasycenější, tím rychleji a lépe dochází ke krystalizaci, tedy tuhnutí betonu. V souladu s tím, čím méně je roztok nasycený, tím pomaleji bude beton získávat pevnost, ale problém je v tom, že část vody zůstane v nezreagovaném stavu. Postupem času se odpaří a zanechá v betonu dutiny a póry, což sníží jeho pevnost. Proto je použití plastifikátorů, které radikálně zlepšují kvalitu betonu a umožňují hodně ušetřit na nákupu cementu, nejlepším způsobem, jak zvýšit zpracovatelnost směsi a pevnost výrobku.

Zjistěte, jak ušetřit na cementu: Plastifikátory

Faktory prostředí, podmínky vytvrzování

Podle regulačních dokumentů jsou optimálními podmínkami pro tvrdnutí betonu teplota vzduchu v oblasti 18–22 °C a vysoká vlhkost vzduchu (asi 100 %).

Změna těchto parametrů ovlivňuje rychlost vývoje pevnosti betonu následovně:

1. zvýšení teploty a vlhkosti zvyšuje rychlost, kterou beton získává pevnost;
2. snížení těchto parametrů jej snižuje.

Vliv teploty na tvrdnutí betonu

Pokud při teplotě 20 °C začne nastavování do dvou hodin, což trvá jednu hodinu, pak při okolní teplotě asi 0 °C začne nastavování po 6–10 hodinách a bude trvat 15–20 hodin.

S klesající teplotou vzduchu klesá rychlost nárůstu síly, což se projevuje v grafu.

Harmonogram tvrdnutí betonu v závislosti na teplotě

Níže uvedená tabulka jasně ukazuje, že při teplotách pod 0 °C se tvrdnutí betonu prakticky zastaví.

Vysoká teplota vzduchu naopak zvyšuje rychlost, kterou beton získává pevnost. V rozsahu od 0 do 100 °C se s každým zvýšením teploty o 10 °C rychlost tuhnutí zvyšuje 2–4krát, proto při teplotě 60 °C trvá vývoj návrhové pevnosti 8–12 hodin 28 dní (v praxi mohou tyto procesy trvat o něco déle).

Znalost toho, jak teplota ovlivňuje vývoj pevnosti betonu, pomáhá stavitelům řešit různé problémy. Zimní betonáž provádějte například při mínusových teplotách a pořiďte si kvalitní beton.

Praktikují se různé metody:

1. Použití urychlovacích přísad, které umožňují betonu rychle tuhnout a získat kritickou pevnost.
2. Použití nemrznoucích přísad, které zajišťují tvrdnutí betonu i při teplotách pod nulou.
3. Způsoby ohřevu a zahřívání betonu, aby se zabránilo zamrznutí roztoku.
4. Metoda termosky, která se používá u masivních konstrukcí. Tvrdnutí betonu je exotermická reakce doprovázená uvolňováním tepla. Množství tepla generovaného masivní konstrukcí může být dostatečné k jejímu zahřátí, dokud nedosáhne kritické pevnosti. Jen je potřeba zajistit tepelnou izolaci pomocí speciálních izolačních materiálů.
5. Kombinace různých metod. Použití nemrznoucích a urychlovacích přísad umožňuje zkrátit dobu ohřevu nebo nahřívání betonu a ušetřit energii.

Metody nebo kombinace metod jsou vybírány na základě projektu, konkrétních podmínek, dostupnosti vybavení a kvalifikované pracovní síly.

Betonování za zvýšených teplot umožňuje velmi rychlou stavbu konstrukcí, ale hrozí zde nebezpečí teplotního gradientu v důsledku příliš velkého rozdílu teplot betonu na povrchu a v hloubce.

Pokud je rozdíl teplot na povrchu a v hloubce konstrukce 20–30 °C, existuje možnost prasknutí betonu. Tato situace může nastat při betonování masivních konstrukcí vlivem vznikajícího tepla. Teplota v tloušťce betonu může být 50–80 °C a na povrchu je beton mnohem chladnější, proto je třeba teplotu betonu v tloušťce řídit, k čemuž jsou ponechány speciální technologické otvory ve vzdálenosti ne více než 8 m od sebe, kde se teplota měří první den každé 1–2 hodiny, poté každých 8 hodin.

Pro snížení teploty konstrukce se na povrch betonu nalévá studená voda, která snižuje teplotu betonu o 1–2 °C za hodinu, u některých typů konstrukcí ne více než 12–13 °C za hodinu. den; tato informace je uvedena v předpisech.

Vlhkost

Pro správné vyzrání betonu má velký význam také vlhkost okolního vzduchu. Aby proběhly kvalitní procesy, musí to být téměř 100 %. Při vlhkosti vzduchu pod 40% se tvrdnutí betonu zastaví, protože vysychá, a při nedostatku vody nemůže dojít k hydratačním reakcím.

Nejlepší podmínky pro to, aby beton získal pevnost, je tvrdnutí ve vodě. Kontinuální stárnutí betonu ve vodě je příznivé pro intenzivnější nárůst modulu pružnosti než při tvrdnutí na vzduchu.

V prvních 2–3 dnech po položení betonu je vhodné jej 2–3krát zalít vodou a poté, aby byl chráněn před odpařováním vlhkosti, přikrýt vodotěsnými materiály (fólie, plachta nebo vrstva vlhkého písku) .

Co se stane, když neprovedete tepelnou a vlhkostní úpravu betonu a nehlídáte okolní teplotu

Bez údržby beton stále získá pevnost. V podmínkách negativních teplot zmrzne, ale po rozmrazení na jaře bude nadále získávat sílu. Pevnost a kvalita betonu však bude nižší než navržená.

Při nízké vlhkosti beton také získá pevnost, ale kvůli vysychání roztoku neproběhnou hydratační reakce v plném rozsahu, což také negativně ovlivní pevnost a kvalitu hotového výrobku.

Složení betonové směsi. Aplikace přísad

Přírůstek pevnosti betonu lze ovlivnit přidáním různých chemických sloučenin do směsi.