Время схватывания бетона в зависимости от температуры

Время и температура застывания бетона в опалубке

Бетонные конструкции напоминают камень, обладают твёрдостью, износостойкостью, долговечностью и универсальностью. Это позволяет широко использовать их для строительства зданий, мостов, плотин и других сооружений. Готовые изделия приобретают необходимые эксплуатационные свойства при соблюдении технологий работы с растворами, где во время застывания бетона происходят сложные физико-химические процессы.

Понятие и состав продукта

Бетоном называется искусственный строительный материал, получаемый при затвердевании специальной смеси из вяжущего вещества, наполнителя крупной и мелкой фракции и воды.

Процесс регулируется соответствующими ГОСТами и ТУ, где для каждой марки вяжущего средства предусмотрена отдельная рецептура. При необходимости состав обогащается специальными добавками, а в случае асфальтобетона вода заменяется битумом.

В любой готовой смеси (товарном бетоне) присутствуют в разных пропорциях четыре основных компонента:

Их соотношение зависит от марки цемента, влажности и размеров частиц песка и щебня. Именно вода служит активатором диффузии компонентов и катализатором схватывания в реакции гидратации смеси. В зависимости от назначения раствора в его состав включаются различные добавки:

  • керамзит;
  • шлак;
  • полистирол;
  • древесные опилки или щепа;
  • пластификаторы;
  • гидрофобизаторы.

Это позволяет придать бетону определённые качества. Так, гранулы вспененного полистирола обеспечивают теплоизолирующие свойства, экологичный деревобетон арболит не растрескивается, а сжимается при превышении предельных нагрузок, а плотная плёнка гидрофобизатора защищает от проникновения влаги.

Обзор вяжущих веществ

Сколько времени сохнет бетон, зависит от химического состава и свойств основных компонентов раствора.

По виду вяжущих веществ все бетоны делятся на следующие группы:

  1. Цементные. Наиболее популярны, используются для изготовления любых несущих и ответственных конструкций.
  2. Силикатные. При химической реакции в автоклавах кремнезёмистое вяжущее обеспечивает надёжное сцепление зёрен наполнителя. Это снижает стоимость без ущерба прочности.
  3. Гипсовые. Изготавливаются из природного гипса с армирующими добавками. Отличаются малой энергоёмкостью и привлекательным внешним видом, хорошо зарекомендовали себя при внутренней отделке.
  4. Асфальтовые. В качестве растворителя вместо воды используется битум. Область применения — дорожные и аэродромные покрытия, плоские кровли, гидротехнические сооружения.
  5. Шлакощелочные. Производятся из молотых шлаков, затворённых растворами щелочей. Распространены в строительстве ещё недостаточно широко.
  6. Полимерцементные. В основе — смесь цемента и водорастворимых смол или латексов. Применяются в качестве отделочного и облицовочного материала, гидроизоляционного и защитного покрытия.

Независимо от того, как долго сохнет бетон, во всех случаях при физико-химических процессах с участием вяжущего и растворителя происходит образование новых веществ (гидросиликатов кальция) и структуры (твёрдого камневидного тела).

Факторы, влияющие на высыхание

Застывающий бетон капризен: для набора прочности он требует правильного ухода и систематического контакта с водой.

Быстрота схватывания обеспечивается несколькими критериями:

  1. Влажность. Для того чтобы реакция гидратации протекала нормально, необходимо достаточное количество воды. Предотвратить обезвоживание и растрескивание застывающего бетона помогает повышенная влажность окружающей среды.
  2. Температура. В процессе участвует вода, поэтому в осенне-зимний период исключается возможность замерзания. Сама реакция является экзотермической, но повышение окружающей температуры заметно ускоряет взаимодействие компонентов.
  3. Тип вяжущего. Заготовки одинаковых размеров из гипса и портландцемента приобретут необходимую твёрдость за разное время: в первом случае счёт идёт на часы, во втором — на дни.
  4. Толщина слоя и уплотнение. При производстве смесь насыщается воздухом, поэтому готовый продукт будет пористым и непрочным, если воздушные пузырьки не устранить. Для равномерного расположения наполнителя бетон уплотняют вибрированием, трамбованием или штыкованием.

Ещё на стадии проектирования строительства учитывают все факторы, влияющие на высыхание бетона. Сколько ждать окончательного затвердения конструкции, зависит от правильного ухода за ней и состояния окружающей среды.

Стадии и сроки твердения

При возведении ответственных конструкций чаще всего используют классическое цементное вяжущее. В процессе его полимеризации выделяются две стадии: схватывание и полное отвердение.

Схватывание бетонного раствора. Готовая смесь быстро теряет пластичность, поэтому её заливка, уплотнение и выравнивание поверхности производятся оперативно. Во избежание преждевременной потери подвижности транспортировка жидкого раствора осуществляется в бетономешалках, бетоновозах или автомиксерах, где даже в пути не прекращается перемешивание. Время схватывания зависит от качества исходного цемента. Для бетона марки М200 оно составляет от 2 до 2,5 часов, а для М300 — от 1,5 до 2 часов.

Задержки и нарушения технологического процесса приводят к возникновению серьёзных проблем на стадии эксплуатации. В тех местах, где недостаточно перемешанные слои бетона застыли неравномерно, появляются мостики холода, по которым тепло уходит из помещения, снижая энергоэффективность строения. Планируя сроки доставки и заливки, возникает потребность точно знать, сколько застывает бетон.

Читать еще:  Как покрасить цементный раствор

Время схватывания бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха приводится в таблице:

Опытным путём выяснили, что в жару бетон начинает схватываться за 15 минут, при нормальных условиях процесс происходит несколько часов, в прохладную погоду на открытом воздухе твердение ощутимо замедляется, а при отрицательных температурах прекращается окончательно. Для полноценного застывания зимой в бетонные смеси вводят специальные морозостойкие присадки или подогревают опалубку.

Окончательное отвердение конструкции

После того как раствор схватился, он неподвижен, но ещё мягок. В таком виде уже невозможно его перераспределение по форме или опалубке, бетон кристаллизуется окончательно, приобретает заданные параметры жёсткости.

Твердеть и набирать полную прочность конструкция будет 28 дней при температуре около +20 °C и влажности 70%. Изделиям повышенной сложности из тяжёлого бетона М400 потребуется для этого от 45 до 60 дней.

Бетонные работы в жаркий летний период подразумевают обязательный уход за поверхностью, которая образует корку и растрескивается при неравномерном высыхании. Лучше всего приступать к бетонированию с наступлением ранней весны или поздней осени, когда среднесуточная температура не превышает +20 °C, а атмосферная влажность составляет более 75%. В таких условиях смесь без усилий сохнет равномерно.

По результатам лабораторных исследований были установлены средние сроки высыхания:

  1. В течение первых трёх суток бетонная смесь приобретает до 30% прочности, соответствующей марке используемого цемента. Важно соблюдение необходимых параметров влажности (не менее 75%) и температуры воздуха (не ниже +15 °C).
  2. За время от 7 до 14 суток бетонная конструкция набирает твёрдость, достаточную для удержания веса тела человека, и около 80% других заявленных характеристик.
  3. 28 суток — срок, который гарантирует окончательный набор заложенной прочности и даёт возможность эксплуатации бетонного сооружения, какой бы интенсивной она ни была.
  4. Через 90 суток искусственный камень улучшит свойства ещё на 20%. Эта способность совершенствовать характеристики со временем выгодно отличает бетон от других материалов.

Прочность и твёрдость конструкции зависят от соблюдения времени сушки, которая сопровождается не только испарением воды из раствора, но и химическим отвердением компонентов.

Роль опалубки в процессе сушки

При возведении зданий всё чаще стали использовать методы монолитного железобетонного строительства. Ограждающие конструкции не монтируются из отдельных элементов, а сразу заливаются в опалубку, при этом получаются бесшовные стены практически любой конфигурации.

Материалом для изготовления опалубки служат доски, влагостойкая или ламинированная фанера, металлические или пластиковые листы. Они помогают сохранять тепло в застывающем цементном сооружении, хотя сильно влиять на то, сколько сохнет бетон в опалубке, не могут.

Изменить скорость течения химической реакции призваны специальные катализаторы. Популярны пластификаторы и присадки, которые вводят для улучшения свойств. Обычные железобетонные стены слишком холодные, так как они тонкие и имеют высокую теплопроводность, поэтому применяются пенобетоны и добавки гранул полистирола или керамзита.

Время застывания бетона в зависимости от температуры в опалубке при соответствующем уходе приводится в таблице:

Время застывания бетона – от каких факторов зависит?

Бетон – надежный, простой в использовании и доступный по стоимости строительный материал. Он применяется при возведении частных домов, промышленных объектов, многоэтажных жилых и общественных зданий, различных конструкций и сооружений. Время застывания бетона – важнейшая характеристика материала, варьирующаяся в пределах 1–28 дней. Она определяет качество выполненных работ, прочность и длительность безаварийной эксплуатации готовой постройки.

Затвердевание бетонной смеси происходит в результате химического процесса, называемого гидратацией. Под такой реакцией понимают преобразование начальных элементов строительной композиции (цемента, щебня, песка, воды, других добавок) в гидросиликат кальция.

После полного завершения процесса получается монолитный состав с высокими прочностными показателями. Время застывания бетона зависит от:

  • марки используемого цемента;
  • состава смеси;
  • атмосферной влажности;
  • соблюдения технологии работы с бетоном;
  • температуры воздуха (в помещении, где используется описываемая смесь, и на улице);
  • толщины и плотности укладки бетонного слоя;
  • ухода за конструкцией во время ее застывания.

Полная полимеризация бетонной смеси проходит в две стадии – схватывания и набора проектной прочности. Эти этапы имеют собственные особенности, которые следует учитывать при выполнении строительных работ.

На прочность бетона большое влияние оказывает марка цемента, из которого он изготавливается. Наиболее надежные смеси делаются из материала М500. А самые непрочные производятся из цемента М100.

Прочность, кгс/ кв. см

Наличие разных компонентов в бетоне изменяет время его затвердевания. Чем больше в смеси гравия либо песка, тем быстрее вода выходит из нее. При повышенном содержании шлака и керамзита, жидкость медленнее испаряется из раствора. В таблице приведены рекомендованные соотношения основных составляющих бетонных смесей.

Расход на 1 кубометр

Песчано-гравийная смесь, кг

Прочность бетона снижается, если не выдерживается требуемая плотность его укладки. Важно! Жидкость выходит из смеси тем медленнее, чем большую плотность имеет раствор. При промышленном строительстве бетон обрабатывают специальным вибрационным оборудованием. В быту его заменяют операции штыкования лопатой и уплотнения ручной трамбовкой.

Читать еще:  Правила армирования ленточного фундамента

Для удержания влаги в бетонной смеси, помещенной в опалубочную конструкцию, рекомендуется накрывать последнюю гидроизолятором. В качестве такового используется битумная мастика либо обычная полиэтиленовая пленка. Эти материалы усиливают гидратацию, так как препятствуют быстрому обезвоживанию бетона.

Аналогичного эффекта добиваются и посредством периодического смачивания застывающего раствора водой. Жидкость наносится методом распыления или обрызгивания. Обратите внимание! Указанные мероприятия не ускоряют процесс застывания бетона.

Первый этап полимеризации длится недолго – от 1 до 2,5 часов. Время схватывания бетона зависит от температуры, при которой производятся работы:

  • +20 °С – реакция в смеси начинается через 100–120 минут после ее затворения (добавки к цементу, песку и иным компонентам воды). После этого бетон сохнет примерно 1 час.
  • +1–19 °С – процесс начинается через 3–5 ч. Для схватывания бетону требуется такое же время.
  • 0 °С – реакция стартует после затворения через 7–10 ч, сохнет бетон в течение 16–20 ч.

При отрицательных температурах воздуха компоненты смеси не вступают в химреакцию с водой. Состав не сохнет. Он находится в замороженном (инертном) состоянии, из которого раствор выходит только после повышения температуры до 0°. Указанная проблема решается путем добавления в бетон спецэлементов, чья задача заключается в стимуляции смеси к гидратации, либо сооружения утепленной опалубки.

При температурах выше +30° раствор схватывается очень быстро. Это снижает качество готового бетона (так как вода из него испаряется с высокой скоростью) и прочностные характеристики возводимой конструкции.

В жаркую погоду в бетон добавляют особые компоненты, замедляющие его схватывание (кислота НТФ, сахарная кормовая патока, глюконат натрия, молочная сыворотка, комплексные составы — Зика и Сементол Ретард, Поззолит-100, Аддимент ВЗ).

Стадия твердения бетона стартует сразу после его схватывания. В этот период наблюдается процесс цементной гидратации. Оптимальные условия для его протекания следующие:

  • температура воздуха – от +15 до +20 °С;
  • уровень влажности – 70–75 %.

При таких условиях требуемый набор прочности раствора отмечается через 28 суток. При других температурах и влажности процент надежности бетона высчитывается по специальной формуле: Rn = R28(lgn/lg28), в которой:

  • n – это количество дней, прошедших после заливки смеси (первые и вторые сутки не учитываются);
  • R28 – марка бетона (М300, М400);
  • lg28, lgn – логарифм (десятичный) возраста раствора.

Домашние умельцы этой формулой не пользуются. При расчетах они ориентируются на график, приведенный ниже.

Определиться со временем твердения бетона и его прочностью на сжатие позволяет и специальная таблица. Она составлена для смесей, сделанных из цемента марок М300, М200 и М400, которые считаются самыми популярными среди мастеров-самоучек.

Время схватывания бетона: данные таблицы

После заливки бетона при формировании фундамента необходимо выждать определенное время, чтобы смесь застыла, и только после этого продолжать строительные работы. По сути, это химический процесс. В среднем бетон набирает прочность за временной промежуток от 1 до 28 суток. На процесс застывания раствора воздействуют внешние факторы, такие как температура воздуха, влажность. Время схватывания бетона зависит и от его марки, а также от толщины.

Как происходит процесс застывания?

Бетона начинает схватываться уже сразу после его заливки в опалубку. На длительность данного процесса наибольшее воздействие оказывает температурный режим. Если температура окружающей среды находится в пределах 20 градусов, на схватывание бетона уйдет приблизительно час. Процесс не происходит моментально. Поэтому, чтобы смесь затвердела полностью, может понадобиться и пару месяцев.

Крепость бетона

Основной характеристикой каждой бетонной смеси является крепость на сжатие. Данный параметр имеет тесную связь с маркой бетона. Как правило, раствор набирает требуемую крепость примерно за месяц. Как уже было отмечено, время зависит от марки бетона. Это вынуждает строителей томиться в долгом ожидании. Однако это необходимая мера, поскольку от нее зависит прочность всей конструкции.

Наибольшая активность в наборе крепости бетона наблюдается в первые несколько дней. Примерно за неделю раствор набирает приблизительно 60% крепости, которая отмечена в марке. Полностью затвердеет бетон примерно за 28 дней. Бывали случаи, когда рабочие с целью сэкономить время загружали конструкцию раньше. Это значительно снижало ее надежность, а также способствовало повышенному уровню опасности для людей, которые в дальнейшем находились в сооружении. Что касается разборки опалубки, не рекомендуется проводить такие работы не раньше, чем спустя 8 суток после заливки бетонной смеси.

Условия для качественного застывания

Основными условиями для качественного затвердевания бетона являются:

  • температура выше нуля (оптимальный показатель − 18−22 градусов);
  • влажность воздуха от 90% и выше.
Читать еще:  Чем засыпать пол в частном доме

Если данные условия не созданы, необходимо обеспечить их искусственным способом. Оптимальным вариантом является использование увлажненного песка, специальной камеры или опилок. Находясь во влажной среде, качество и скорость застывания бетона будут выше. Если оставить раствор застывать на открытом воздухе, иначе существует риск испарения из него влаги. Это приведет к снижению прочности.

Преждевременное высыхание не самым лучшим образом сказывается на затвердевании бетона. Все дело в том, что все зерна смеси не способны быстро вступить с жидкой средой в реакцию. Поэтому рекомендуют использовать пленки из полиэтилена, чтобы создать препятствие для испарения влаги.

Стадии застывания

Застывание бетона происходит в два основных этапа:

Чтобы разобраться более подробно, стоит описать особенности обоих процессов.

Схватывается бетон за короткое время. Приблизительно сутки необходимо, чтобы это произошло. Хотя, многое зависит от температуры воздуха. Если данный показатель составляет 20 градусов, бетонная смесь схватывается уже спустя 2 часа после заливки. Что касается окончательного схватывания, оно происходит через 3 часа. Если использовать специальные добавки, время можно уменьшить.

На схватывание бетона влияет его марка:

  • М200 – до 2,5 часов;
  • М300 – до 2 часов (минимум 1,5 часа);
  • М400 – до 2 часов (минимум 1 час).

Стадия твердения по-другому называется процессом гидратации. Он происходит в период высыхания бетонной смеси. Другими словами, осуществляется испарение воды из раствора. Если это происходит быстрее, чем требуется, гидратация прекращается. Это снижает качество и прочность бетона. Оптимальным промежутком времени для твердения является 1,5−2 недели.

Так, бетон М200 затвердевает за 14−28 суток, М400 − 7−14 суток.

Чтобы наглядно представить время схватывания бетона, таблица ниже.

Время застывания, сутки

Из таблицы видно, как температура воздействует на застывание бетона. Данные представлены при условии оптимального уровня влажности.

Отрицательные температуры

Зимой заливка фундамента осуществляется с учетом обеспечения требуемой тепло- и гидроизоляции бетонной смеси. Стоит отметить, что при отрицательных температурах гидротация проходит медленнее, чем при положительных. Таким образом, ниже и набор прочности раствора. Если рассматривать средний показатель, длительность набора прочности увеличивается не менее, чем в 5 раз, сравнивая с аналогичным показателем при 20˚С.

Температура выше +30˚С

Если температура высокая, схватывание происходит значительно быстрее. Однако слишком быстрое затвердевание может негативным образом отразиться на качестве бетона. Как было сказано выше, практически моментально испарение жидкости из раствора приводит к утрате прочности конструкции. Если температура превышает 30˚С, бетон схватывается уже спустя час после его приготовления.

Влажность

Кроме температурного режима, на время застывания бетона оказывает воздействие и влажность воздуха. При повышенном показателе набор прочности нарушается. Но полное отсутствие влажности также отрицательно сказывается на данном процессе. В последнем случае он просто останавливается. В случае максимального уровня влажности и высоких температур бетон набирает прочность в разы быстрее. Если высокие температуры сочетаются с минимальной влажностью, смесь пересохнет. Таким образом, необходимо обеспечить бетону оптимальные условия для застывания. Если наблюдается недостаток влажности, конструкцию периодически смачивают водой. Это позволяет в летнее время, когда температурный показатель достаточно высок, обеспечить качественное затвердевание бетонного раствора.

Специальные добавки

Бетон сможет набрать прочность в разы быстрее, если использовать специальные добавки. Вспомогательные компоненты применяются в случае, когда время не позволяет ждать. Специальные добавки вносятся в раствор в процесс его приготовления. Таким образом, вещества как бы действуют изнутри, позволяют компонентам смеси схватываться быстрее.

В итоге действия специальных добавок бетон может затвердеть уже спустя неделю поле заливки. Правда, существует определенное условие для получения подобного результата. Процедура должна проводиться в летние месяцы, когда температура воздуха находится на высоких отметках. В случае холодного времени года рекомендуется использовать морозоустойчивые добавки. Они позволяют поддерживать в растворе положительную температуру и не дают перемерзнуть жидкости, находящейся в растворе.

Для холодного времени года используется также такой способ, как электропрогрев. При условии положительных температур бетон с помощью такого метода может застыть уже через 3 или 8 часов. Далее он самостоятельно наберет необходимую прочность. Требуемые показатели определяются в соответствии с составленным проектом строительства.

Стоит отметить, что значение прочности может различаться, что зависит от используемых материалов. К примеру, если сооружать здание из легких материалов, в наивысшей прочности фундамента отсутствует необходимость. В случае использования кирпича для возведения стен, прочностные характеристики бетона для основания повышаются. Необходимо помнить, что прочность является самым главным показателем для бетонной смеси.

Итак, процесс затвердевания происходит в первые часы, когда соединяются цемент и вода. Время высыхания бетона тесно связано с различными факторами. К таковым можно отнести влажность, температуру, состав раствора. При точном соблюдении всех условий, необходимых для набора прочности смеси бетонная конструкция получится надежной. В идеале стоит выждать 28 дней, после чего продолжить строительство.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector