Час схоплівання бетону: хімічная і фізічная мадэлі. час
За які час схопліваецца бетон? Якія працэсы працякаюць у ім падчас ператварэння напаўвадкую раствора ў цвёрды матэрыял? Як на гэтыя працэсы ўплывае тэмпература атмасфернага паветра? Давайце разбірацца.
Схопліванне: хімія і фізіка
Для начала давайте выясним, что это за процесс - схватывание бетона, как он протекает с точки зрения химических реакций и физической модели (см.также статью «Бетонные столбики – важный элемент строительства»).
Удакладнім: усе працэсы ў бетоне, строга кажучы, больш правільна называць гідратацыі цэменту. Па зразумелых прычынах куды больш ўстойлівыя хімічна кварцавы пясок і друз у рэакцыю ня залучаюцца.
хімічная мадэль
У выпадку кантакту портландцемента з вадой адначасова запускаецца некалькі хімічных працэсаў, што зводныя да ператварэння вокісаў і соляў алюмінія і кальцыя ў, адпаведна, гидроалюминаты і гидросиликаты.
Асноўныя рэакцыі маюць наступны выгляд:
- 3CaO*Al2O3+6H2O -> 3CaO*Al2O3*6H2O.
- Ca2SiO4+H2O -> Ca2SiO4*H2O.
- 3CaO*SiO2+H2O -> 3Ca2SiO4*H2O+Ca(OH)2.
Усе тры рэакцыі працякаюць з вылучэннем малаважнай колькасці цяпла. Поўная гідратацыя цэменту патрабуе яго змешвання з вадой у прапорцыі 1: 0,4; пры гэтым ва ўласна хімічныя працэсы залучаецца прыкладна 60% ад агульнай колькасці вады. Астатняя вадкасць застаецца зачыненай у вочках будучага бетону, фарміруючы яго кіпрую структуру; яна будзе выпарацца на працягу некалькіх тыдняў ці нават месяцаў.
Паралельна з гідратацыі складнікаў цэмент мінералаў у масе бетону працякае некалькі больш павольных рэакцый, якія паступова прыводзяць да набору бетонам марачнай трываласці:
- Гашаная вапна Ca (OH) 2 у саюзе з вуглекіслатой паступова ператвараецца ў трывалы і слаборастворимый карбанат кальцыя CaCO3.
- Далучэнне да гэтай рэакцыі двухвокісу крэмнію спараджае не менш трывалыя і стабільныя сілікаты кальцыя.
фізічная мадэль
Як працэс выглядае з пункту гледжання адбываюцца ў масе бетону фізічных працэсаў?
| Час ад пачатку гідратацыі | працякалыя працэсы |
| 5 хвілін | Паверхню зерняў цэменту пакрываецца иглообразными крышталямі алюмінату кальцыя 3CaO * Al2O3. |
| 6-й гадзіне | Крышталі разрастаюцца настолькі, што пачынаюць ўтвараць агульную крышталічную рашотку. Паміж цэментнымі зернямі ўзнікаюць першыя прасторавыя сувязі. |
| 8-10 гадзін | Лавинообразно ускоряющийся рост кристаллической структуры создает между зернами сплошную решетку. Прочность бетона стремительно растет. Одновременно внутри кристаллической структуры начинается рост более мелких кристаллов - своеобразного «ворса» из силикатов кальция. |
| 24 гадзіны | Сілікаты кальцыя пачынаюць выцясняць краты алюмінату, утвараючы ўласную трывалую сетку паміж цвёрдымі напаўняльнікамі. |
| 28 сутак | Цэментны камень цалкам складаецца з крышталяў сілікатаў кальцыя. Алюмінатам выцесненыя. |
Час працякання рэакцый
Увогуле-то, колькі часу схопліваецца бетон - зразумела з папярэдняй табліцы. Праз 6 гадзін яго маса перастае быць рухомы; праз суткі яна губляе пластычнасць, але застаецца крохкім. Поўная марачнай трываласці набіраецца матэрыялам прыкладна за месяц.
Даведка: марачнай трываласці адпавядае максімальнаму высілку на сціск, якое бетон здольны вытрымаць без разбурэння. Высілак вымяраецца ў кілаграмах на квадратны сантыметр. Так, бетон маркі М200 абавязаны вытрымліваць 200 кгс / см2, М300 - 300 кгс / см2, М400 - 400 кгс / см2 і гэтак далей.
Аднак прыведзеная вышэй табліца дакладная для так званых нармальных умоваў: + 18-22С пры адноснай вільготнасці каля 60%. Што адбудзецца пры адхіленнях у той ці іншы бок?
| адхіленне | які аказваецца ўплыў |
| паніжэнне тэмпературы | Пры нізкіх тэмпературах (ад 0 да +18) хуткасць працякання рэакцый запавольваецца; схопліванне можа заняць да 5-7 сутак. Пры падзенні тэмпературы бетону ніжэй 0 градусаў вада крышталізуецца, і гідратацыя портландцемента цалкам спыняецца. |
| павышэнне тэмпературы | Да пэўнага мяжы рэакцыі паскараюцца; аднак пры 90С і вышэй вада пачынае выпарацца іх расце крышталічнай структуры хутчэй, чым ўступае ў рэакцыю з ёй. У выніку набор трываласці зноў-такі спыняецца. |
| паніжэнне вільготнасці | У сухім паветры вада хутка выпараецца з павярхоўнага пласта бетону, што прыводзіць да падзення яго трываласці і з'яўленню расколін. |
| павышэнне вільготнасці | Пры нармальнай тэмпературы яно прыводзіць толькі да павелічэння выніковай трываласці бетону пры адсутнасці расколін. Пры падвышанай да + 80С тэмпературы ў насычанай вадзяным парай атмасферы набор 60-70% трываласці займае ўсяго 16 гадзін. |
Як нівеліраваць адхіленні ад нармальнага рэжыму?
- У спякоту і сухое надвор'е канструкцыю ў апалубцы хаваюць мокрай мешкавінай, вільготнымі пілавіннем або паліваюць вадой два-тры разы на суткі.
- Пры тэмпературах да -5 З досыць атуліць і па магчымасці цеплаізаляваных малады бетон. Вылучаюцца пры гідратацыі цяпло не дасць вадзе замерзнуць.
- Пры больш нізкіх тэмпературах патрабуецца яго падагрэў. Альтэрнатыва - выкарыстанне зімовых марак бетону, здольных дзякуючы адмысловым дадаткам схоплівацца пры адмоўных тэмпературах.
Карысна: дзякуючы противоморозным дадаткам цана кубаметру павялічваецца ўсяго толькі на 100-300 рублёў за куб. Уласна, зімовы бетон нескладана прыгатаваць і сваімі рукамі: інструкцыя зводзіцца да дадатку ў яго адмысловых антиморозных прысадак (напрыклад, Антыфрыз ДС) у колькасці 1% ад масы цэменту.
карысныя дробязі
- Выніковая трываласць можа перавышаць марачнае. У нармальных умовах трываласць бетоннай канструкцыі за 3 месяцы да 120%.
- Здымаць апалубку і хадзіць па маналіту можна праз 3-4 дзёня. Апрацоўка, узвядзенне сцен на бетонным падмурку і г.д. магчыма праз 10-14 дзён.
- Да набору поўнай трываласці непажадана выкарыстоўваць ударныя інструменты. Калі апрацоўка неабходная, пераважная рэзка жалезабетону алмазнымі коламі і алмазнай свідраванне адтулін у бетоне: у гэтым выпадку можна не баяцца расколін і сколаў.
заключэнне
Надеемся, что предложенная вниманию читателя информация будет полезна ему при ремонте или строительстве (см.также статью «Фибропенобетон: особенности и область применения»).
Як звычайна, відэа ў гэтым артыкуле ёсць дадатковыя матэрыялы. Поспехаў!