Zpevňování betonu je proces tvrdnutí materiálu na 100 procent tvrdosti. Podle norem GOST by doba pro získání plné síly měla být 28 dní. Pokud teplotní podmínky splňují normy, 7. den dosáhne tvrdost betonu 70 procent.
Vytvrzování roztoku je proces, který je zpožděný v čase. I po dosažení 100 procent tuhnutí po 28 dnech se pevnost betonové konstrukce nadále mění. Za příznivých podmínek beton pokračuje v nabírání pevnosti po celý rok a může zlepšit své vlastnosti 1,5-2krát.
PŘÍKLAD: Beton třídy M-250, navržený pro maximální zatížení 262 kgf/cm 2, po roce tvrdnutí při teplotě v rozmezí od +5 do +25 0 C při měření pevnosti ukazuje, že jej lze zařadit mezi materiál třídy B25, který je schopen odolat zatížení 327 kg/cm2.
Proces tuhnutí betonu
Tuhnutí roztoku je složitá chemická reakce, při které se při kontaktu minerálů s vodou spustí proces hydratace. V důsledku přidání molekul vody k částicím slínku vzniká pevná monolitická látka. Specialisté na studium stavebních materiálů rozdělují proces dosažení plné připravenosti k použití s litým roztokem do dvou fází – tuhnutí a vytvrzení.
uchopení
V této fázi se roztok přemění z polotekutého do pevného skupenství.
- Pro udržení materiálu v požadovaném stupni plasticity od okamžiku smíchání cementu s vodou až do ukončení lití do připravených forem se beton průběžně míchá. K tomuto účelu se používají speciální jednotky – míchačky betonu.
- Po nalití je roztok zhutněn uvnitř bednění a mechanický dopad na něj je zastaven. Bez míchání směs slínku aktivně reaguje s vodou a ztrácí svou pohyblivost.
Standardní směsi tuhnou za 24 hodin. Ztráta pohyblivosti materiálu je hlavním rozdílem mezi nastavením. Poté, co roztok zcela ztratí svou plasticitu, začíná proces tuhnutí v místě tuhnutí.
kalení
Tvrdnutí betonu je hlavní a nejkritičtější fází při vytváření železobetonové konstrukce. Při vytvrzovací reakci dochází ke konečné přeměně suchého roztoku spojeného s vodou na monolitický materiál, který je svou pevností podobný kameni.
Nárůst síly za den
Jak systematicky a efektivně tvrdne, ukazuje analýza stavu betonu, která se provádí v prvních pěti dnech od okamžiku lití. Obecně lze dosažení materiálního stavu vidět z následující tabulky:
Procento pevnosti je uvedeno v souladu s továrními parametry – procento je vypočteno ze 100% výrobcem deklarované pevnosti v parametrech 261 – 1310 kg/cm2. O kolik dní později nalitý roztok získá specifikované vlastnosti, závisí na poměru záměsové vody a směsi slínku. Pokud se ke čtyřem dílům suchého základu nepřidají dva, ale jeden díl vody, proces vytvrzování bude probíhat 2x rychleji.
Tabulka pevnosti betonu
Tabulka průměrných pevnostních zisků betonové malty při různých teplotách – doby tvrdnutí betonu do 100%.
křivka pevnosti betonu
Tvrdnutí ztuhlé betonové malty:
- ukazatel času za den – spodní vodorovná osa;
- procento vytvrzení roztoku – vertikální osa;
- teplota okolního vzduchu – horní vodorovná osa;
- dynamika nárůstu síly – křivky v obecné oblasti.
Některé teplotní režimy jsou zobrazeny na pravé vertikální ose, protože při teplotách pod 17 0 C roztok nestihne 28% vytvrdit za 100 dní.
Podmínky kalení
Jako každá jiná chemická reakce závisí tuhnutí a tvrdnutí betonu na podmínkách pro získání pevnosti. Mezi přirozené podmínky tuhnutí patří mezi specialisty na výrobu betonových konstrukcí teplota vzduchu a relativní vlhkost, která by měla být minimálně 80 %, ideálně 90 – 93 %.
Normální podmínky: specifikovaná vlhkost a teplota kolem 22 0 C. V zimních podmínkách může taková vlhkost snížit rychlost „stárnutí“ roztoku a dokonce zastavit proces tuhnutí až do sezónního zvýšení teploty vzduchu.
Přirozené tvrdnutí betonu lze ovládat pomocí dalších akcí:
- Dávkování vody. Přidání vody do roztoku v poměru více než 3 díly vody k 5 dílům směsi slínku ovlivňuje stupeň pevnosti a vyvolává výskyt dutin uvnitř zmrzlé hmoty.
- Složení roztoku. Směs slínku obsahuje cement, písek, drcený kámen/štěrk. Doba tvrdnutí roztoku a kvalita betonu závisí na poměrech, ve kterých jsou tyto prvky smíchány.
- Je čas roztok promíchat. Při procesu ručního míchání a v automatických zařízeních se ze směsi slínku odpařuje voda. Pokud míchání pokračuje déle než 2 hodiny, pevnost betonu klesá.
Za různých podmínek se betonová malta chová odlišně. Pro přesný výpočet proporcí, načasování a výběru značky se doporučuje zapojit profesionály.
Nárůst síly v závislosti na teplotě
Vliv teploty na rychlost tvrdnutí je hlavním faktorem, který je třeba vzít v úvahu při výpočtu výroby železobetonových výrobků a konstrukcí.
- Při zvýšených teplotách se rychlost nárůstu pevnosti zvyšuje v důsledku zvýšení rychlosti hydratace. Zároveň při tvrdnutí betonu při teplotách nad +22 0 C se zrychluje odpařování vody z roztoku. Pokud jsou splněny standardy dávkování „směs/voda“, pomáhá to roztoku rychleji tuhnout a tvrdnout. Pokud ve vytvrzovacím roztoku není dostatek vody, vede to ke vzniku trhlin a dutin naplněných vzduchem.
- Při teplotách pod nulou voda v betonové směsi zamrzne a přestane vstupovat do hydratačního procesu. Tím se zastaví nárůst síly. Pokud je vytvrzovací teplota 0 – 16 0 C, dynamická viskozita vody se zvýší téměř 2x. Tato změna charakteristik snižuje rychlost tvrdnutí betonu.
- Optimální teplota vytvrzování je +18 – 22 0 C. Správně namíchaný a odležený roztok za normálních teplot vytvrdne za 28-30 dní a bude „zrát“ ještě několik měsíců a zlepší původně udávané vlastnosti.
Kontinentální klima běžné v Ruské federaci ne vždy umožňuje betonářům pracovat při normální teplotě, aby získali sílu. Konstrukce a výroba železobetonových výrobků v našich klimatických podmínkách vyžaduje urychlení procesu tuhnutí.
Jak urychlit tvrdnutí betonu
Metody pro urychlení nárůstu pevnosti betonu:
- Použití speciálních druhů cementu.
- Zahřívání tuhnoucího roztoku.
- Použití přísad k urychlení tuhnutí.
Pro práci a výrobu v chladném klimatu je obvyklé upřednostňovat značky cementu se speciálními přísadami a hlinitým cementem. Tyto typy rychle tvrdnou díky přítomnosti speciálních přísad pro tvrzení – draslíku a chlorovodíku. Hlinitanový cement se vyznačuje vysokým přenosem tepla při „zrání“, a proto získává pevnost normální rychlostí i při teplotách blízkých 0 0 C.
Ohřev litého betonu se provádí pomocí tepelné izolace a speciálního vybavení – elektrod, drátů PSNV, IR zařízení a parních topných systémů. Jako speciální přísady se používá síran sodný, potaš, soda, chlorid vápenatý a železo.
Při nákupu transportbetonu je věnována zvýšená pozornost pevnosti. To je důležitá vlastnost, která určuje rozsah použití konkrétní třídy a cenu. Záleží na složení směsi, montáži a provozních podmínkách. Často je vyžadován vysokopevnostní beton, lze jej získat několika způsoby, které budeme zvažovat níže.
Pevnost betonu je dána složením a kvalitou komponentů
Metody zvyšování pevnosti betonu
Směs se skládá z vody, cementu, písku a plniva (drcený kámen, štěrk). Ke zvýšení pevnosti betonu se používají následující metody:
- Důležitá je změna složení a pouze kvantitativní poměr písku a cementu. Čím více toho druhého, tím pevnější materiál. Ale toto pravidlo funguje jen do určitého bodu. Existuje určitá limitní norma, a když přidáte více cementu, bude to mít opačný efekt. Beton zkřehne. Důležitá je také kvalita cementu a písku, jejich fyzikální a chemické vlastnosti a složení.
- Posílení. Použití výztuže vede ke zpevnění konstrukcí. Může být rozptýlený, monolitický nebo síťovaný. Čím více výztuže je v produktu použito, tím je pevnější.
- Použití chemických přísad. Patří sem popel, chlorid vápenatý a průmyslové směsi. Pojďme se na ně podívat podrobněji.
Výztuž výrazně zvyšuje pevnost betonu
Přísady pro zvýšení pevnosti betonu
Moderní chemický průmysl nabízí přísady, které pomáhají zvýšit pevnost betonu a dodávají směsi další vlastnosti. Nejčastěji se používají:
- Plastifikátory a superplastifikátory. Jedná se o povrchově aktivní látky, které zpomalují odpařování vody a prodlužují dobu práce se stavební směsí. Jejich použitím lze snížit obsah cementu, zvýšit pohyblivost roztoku, zvýšit jeho pevnost až na 140 % jmenovité hodnoty a několikanásobně zvýšit mrazuvzdornost a voděodolnost. Dodávají se v tekuté nebo práškové formě (vyžaduje předem naředěné). Norma je 0,5-1,5 % z celkového množství cementu v závislosti na druhu.
Plastifikátory jsou běžným způsobem, jak zlepšit kvalitu betonu
- Chlorid vápenatý. Přidává se k urychlení tuhnutí a snížení množství cementu bez ztráty pevnosti betonu.
- Mikrosilika. Přísada umožňuje zvýšit pevnost betonu, jeho odolnost proti vlhkosti, kyselinám, vysokým teplotám a ušetřit na cementu (asi 30%). Do betonu se přidává až 10 % množství cementu.
- Hydrofobizační impregnace a přísady. Používají se ke zvýšení pevnosti betonu a jeho odolnosti proti vlhkosti a nízkým teplotám. Je důležité je použít pro směs, ze které se staví stavby, které jsou vystaveny splaškové a podzemní vodě.
- laminát. Moderní a oblíbená metoda zvyšování pevnosti betonových konstrukcí, která se v posledních letech aktivně používá po celém světě. K výrobě se používá polypropylen – materiál, který je kompatibilní se všemi látkami a přísadami a je chemicky neaktivní. Beton s PPV se používá pro stavbu mostů, přehrad a silnic. Do směsi se vyrábí vlákna různých délek a průřezů (až 1 % z celkového množství). Efekt použití je okamžitě viditelný – směs lépe přilne k povrchu, neusazují se v ní částice, lépe se zadržuje voda, uvnitř nevznikají mikrotrhlinky.
Polypropylenové vlákno je moderní způsob, jak zvýšit pevnost betonu
- Magnetizace vody. Nejkontroverznější metoda, jejíž účinnost nebyla prokázána a vědci a stavitelé se o ní stále přou. Existují studie, které dokazují, že působením magnetického pole na vodu pro přípravu betonové malty lze výrazně zvýšit pevnost monolitu. Čas potřebný k získání síly se zkracuje, počet krystalů se zvyšuje a jejich velikost se zmenšuje. To vše vede k vysokopevnostnímu betonu. Efekt je extrémní a závisí na rychlosti proudění vody a jejím chemickém složení. Neexistují přesné údaje o síle magnetického pole, které je nutné k dosažení maximálního účinku.
Odolný beton seženete i domů a nejjednodušší je použít chemické přísady. Prodávají se v každém železářství a snadno se používají. Navíc nemají prakticky žádný vliv na další vlastnosti betonové směsi. Je důležité nejen zvýšit pevnost betonu, ale také zachovat jeho vlastnosti zajištěním správné údržby konstrukce.
