Созревание бетона при температуре 5 градусов: Бетон — до какой температуры можно заливать

Содержание

Твердение бетона в зависимости от температуры

Содержание

Время застывания бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха.
Что влияет на сроки твердения бетонной массы.
Сроки твердения бетона в зависимости от внешних факторов.
Зависимость прочности бетона от температуры затвердевания.
Твердение при высоких температурах.
Производство работ и основные требования к бетону в зимний период.
Негативное влияние низких температур.
Обеспечение правильного твердения бетона зимой.
Температура твердения бетона.
Какое время необходимо застывания бетона, есть ли зависимость от температуры.
Время года.
Обеспечение условий затвердения.
Низкий уровень испарения.
Время застывания при разной температуре.
Минимальная температура.

Время застывания бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Процесс твердения бетонного раствора относится к значимым этапам производства строительных работ. От его продолжительности, в конечном итоге, зависит прочность монолитной конструкции. После заливки смеси в опалубку, по графикам или таблицам устанавливается приблизительное время застывания бетона, в зависимости от температуры и влажности окружающего воздуха. Также учитывается проектная марка искусственного камня.

Время твердения бетона в зависимости от температуры.

Что влияет на сроки твердения бетонной массы.

Температурно-влажностный режим играет огромную роль в процессе схватывания и отверждения бетона. В жаркие дни поверхность монолита смачивают водой, чтобы цементному порошку хватило жидкой составляющей для полноценного завершения химических реакций. В таких условиях схватывание камня происходит гораздо быстрее, чем при низких температурах. Следует принимать во внимание тот факт, что минусовые значения и недостача воды способны даже остановить застывание растворной массы.

Лабораторные исследования показали, что оптимальной температурой окружающего воздуха для начала и продолжения процесса твердения бетона является 20-30 градусов. При этом влажность на его поверхности должна составлять не менее 90 процентов, что достигается путем полива и накрытия глыбы полиэтиленовой пленкой или рубероидом. Описанные условия позволят камню набрать 70-типроцентную прочность в течение первых пяти-семи дней после заливки опалубки. Марочные же показатели достигаются через две-четыре недели.

Скорость твердения бетона в зависимости от температуры.

Конечно же, лабораторные условия перенести в реальность не представляется возможным. На открытых площадках температура и влажность постоянно меняются в зависимости от:

времени суток;
сезонных изменений;
климатических особенностей;
наличия атмосферных осадков и т.д.

Фактически, набор бетоном прочности на сжатие происходит намного дольше 28 суток, но последующий процесс твердения продвигается настолько медленно по сравнению с первой семидневкой, что после четырех недель его в большинстве случаев не принимают во внимание. Хотя при неблагоприятных условиях, спровоцированных низкой температурой, сроки застывания увеличивают на несколько дней, а то и недель.

Твердение бетона.

В промышленных условиях заливку бетона допускается выполнять при минусовых температурах. Для предотвращения замерзания воды в растворе и для ускорения отверждения бетонной массы, производится ее принудительный прогрев. Нередко в раствор подмешивают специальные добавки.

Частным застройщикам рекомендуется заливать монолитные конструкции в летний период года, когда среднесуточная температура не опускается ниже 15-20 градусов.

Проведение работ следует планировать заранее. Важно позаботиться о том, чтобы срок застывания бетона закончился раньше наступления холодных ночей. В случае понижения среднесуточной температуры до уровня +5 градусов, находящийся в процессе твердения камень накрывают теплоизолирующими материалами, а при угрозе появления заморозков – над монолитной глыбой устанавливают парник.

Сроки твердения бетона в зависимости от внешних факторов.

Как упоминалось выше, продолжительность застывания бетонной массы увеличивается по мере снижения температуры окружающего воздуха. В идеале, бетон марки М300 набирает стопроцентную прочность на сжатие при +20 градусах через 28 суток, тогда как при среднесуточных показателях температуры в пределах +5 градусов прочность за четыре недели сможет достичь лишь 77 процентов. Рассматривая графики твердения бетонного камня, представляющие собой выгнутые линии, можно с уверенностью сказать, что в последнем случае срок набора проектной прочности увеличится вдвое по сравнению с предыдущим вариантом.

График твердения бетона в зависимости от температуры.

В определенных случаях пригрузка бетонных конструкций разрешается после 50-процентного отверждения монолита. Здесь зависимость прочности от температуры выглядит следующим образом:

при +20 градусах должно пройти более 3 суток после заливки опалубки;
при +10 градусах – не менее 5 суток;
при +5 – 8 дней и более.

В жаркую погоду, когда столбик термометра поднимается выше 30 градусов, для набора 55-процентной прочности может понадобиться всего лишь 48 часов. Но при столь быстром застывании бетона нагружать конструкцию рекомендуется, все же, не раньше чем через 4-5 суток. В таком случае лучше будет перестраховаться, чем переделывать работу.

Зависимость прочности бетона от температуры затвердевания.

Как правило, нормальной температурой твердения бетона принято считать 15 – 20°. Чем ниже температура, тем медленнее нарастает прочность. Если отметка падает ниже ноля, бетон будет твердеть только в том случае, если в воду добавлены соли, которые снижают точку замерзания.

В случае, когда бетон начал твердеть, а затем замерз, после оттаивания процесс продолжится. Если замерзшая вода изначально не повредила структуру бетона, то прочность материала значительно возрастет.

Твердение при высоких температурах.

В условиях повышенной температуры бетон затвердевает быстрее, особенно если процесс происходит в условиях повышенной влажности. При высоких температурах сложно защитить бетон от высыхания, потому нельзя нагревать его сильнее 85°. Пример исключения – обработка в автоклавах паром под высоким давлением на заводах.

Прочность бетона, который твердеет при разных температурах (скорость не имеет значения), приблизительно определяется по проектным показателям бетона R28 умножением на коэффициенты таблицы С. А. Миронова (см. таблицу). R28 затвердевает при нормальной температуре за 28 дней.

Производство работ и основные требования к бетону в зимний период.

Важно, чтобы бетон, уложенный в зимнее время, затвердел и набрал прочность этой же зимой. Прочности должно хватить на распалубку, частичную или даже полную загрузку строения.

В любом случае, бетон не должен замерзнуть пока не наберет хотя бы половину своей проектной прочности. Даже если используются быстротвердеющие материалы, время затвердевания в теплых условиях не должно быть менее 2 – 3 суток, если используется обычный бетон – от 5 до 7 суток.

Негативное влияние низких температур.

Как показывает практика, замерзание бетона на раннем этапе сильно снижает его надежность в дальнейшем. Замерзающая вода в свежем растворе нарушает связь между цементным камнем и заполнителем, а также сцепление с арматурой в железобетонных конструкциях.

Чем позднее бетон замерз, тем выше его прочность. Чтобы бетон набрал нужные характеристики, зимой нужно обеспечить его затвердевание в теплых и влажных условиях на весь необходимый срок.

Обеспечение правильного твердения бетона зимой.

Стимулировать процесс можно двумя путями:

используя внутреннее тепло бетона;
передавая дополнительное тепло извне.

В первом случае нужно использовать только быстротвердеющие высокопрочные марки цемента, например, глиноземистый или портландцемент. Рекомендуется также применить ускоритель твердения, такой как хлористый кальций, уменьшить объем воды в растворе, уплотнить его высококачественными вибраторами. Это позволит бетону набрать нужную прочность не за 28 дней, а всего за 3 – 5 суток.

Температура твердения бетона.

Какое время необходимо застывания бетона, есть ли зависимость от температуры.

Прочность бетона – это главная его характеристика, благодаря которой удается определить качество монолитно сооружения. Причина в том, что прочность напрямую связан со структурой бетонного камня. Процесс твердение бетона очень сложный. В ходе таких мероприятий происходит взаимодействие цемента и воды.

Здесь указано сколько времени застывает бетон.

Результатом гидратации цемента становится образование новых соединений, а также формирование бетонного камня. В результате твердения бетон становится прочнее, но набирается прочность не сразу, а постепенно. Для этого может понадобиться не один месяц.

Перед тем как перейти к строительным работам, необходимо учитывать конкретные условия, которые определенным образом влияют на длительность твердения бетона.

Твердение бетона в зависимости от температуры.

Время года.

Большой процент влияния на застывание бетонного раствор оказывают окружающие факторы. С учетом температурного режима и атмосферной важности время застывания и полноценной сушки может составить несколько дней, но это при условии, что все мероприятии проходили в летнее время. Но в этом случае имеется свой недостатком, который заключается в невысокой прочность полученной конструкции. Если работы проводились в зимнее время, то конструкция будет удерживать большое количество влаги в течение месяца.

На видео рассказывается о времени застывания бетона в зависимости от температуры:

Длительность затвердевания бетона во многом определяется плотностью укладки строительного состава. Конечно, чем выше ее показатель, тем медленно осуществляется выход воду из структуры, а показатели гидратации цемента будут лучше. В промышленном строительстве такой проблеме уже было найдено решение. В этом случае задействуют виброобработку, в домашних условиях имеется альтернативный вариант – стыкование.Процесс утрамбовки

Необходимо отметить, что стяжку с высокими показателями плотности очень тяжело резать и сверлить. Здесь не обойтись без такого оборудования, как буры с алмазными напылением. Если применять сверла с обычным наконечником, то они сразу же выходят из строя.

Таблица твердения бетона в зависимости от температуры.

На фото показан состав бетона

Компоненты, которые находятся в составе цементной смеси, также оказывают немаловажную роль на время схватывание бетона. Если в составе находится большое количество пористых материалов, то процесс обезвоживания конструкции будет происходить намного медленнее. Если в составе преобладают такие компоненты, как песок и гравий, то вся вода начнет быстрее выходить из раствора.

Для того чтобы сделать процесс испарения влаги из бетона медленнее, а также улучшить его прочностные показатели, стоит задействовать специальные добавки. Как правило, это бетонит, мыльный состав. Конечно, это потребует небольших денежных затрат, но зато вы сможете защитить свою конструкцию от преждевременного пересыхания.

Каков состав бетона для отмостки лучшего всего применять указано в статье.

Обеспечение условий затвердения.

Когда нужно добиться длительного нахождения влаги в цементной смеси, то стоит выполнить монтаж гидроизоляционного материала на опалубку. При условии, что формовочный каркас выполнен из пластика, укладывать дополнительный слой гидроизоляции нет смысла. Демонтаж опалубки стоит производить только по прошествии 8-10 дней. За этот период бетон уже успел схватиться и дальше может сохнуть без опалубки.

Гидроизоляция для твердения бетона фундамента.

Для задержания воды в бетоне можно вводить в строительную смесь различные модифицирующие добавки. Если необходимо добиться быстрого застывания и уже ходить по залитой конструкции, стоит добавлять к раствору особые ингредиенты, позволяющие добиться быстрой сцепки.

Состав для твердения бетона фундамента.

Низкий уровень испарения.

Когда бетонный раствор схватился, его сразу накрывают полиэтиленовой пленкой. Благодаря таким мероприятиям удается задержать влагу в бетону в первые дни после установки конструкции. Раз в 3 дня пленку нужно удалять и обрабатывать поверхность водой.

Когда момента заливки пройдет 20 дней, то пленку можно убрать насовсем и подождать, пока стяжка полностью высохнет при обычных условиях. Как правило, это занимает 28-30 дней. Уже по прошествии этого срока по основанию можно ходить и даже устанавливать различные строительные конструкции.

Время застывания при разной температуре.

Необходимо обозначить, что время схватывания бетона в опалубке может достигать до 7 дней. Только после этого опалубка может быть демонтирована. В таком случае удается сохранить целостность бетонной конструкции. Но в большинстве случаев этот показатель зависит от марки бетона, а также температурных условий.

В данной статье указано сколько идет цемента на 1 куб бетона.

Таблица 1 – Время твердения бетона в зависимости от температуры.

Время затвердения бетона.

Минимальная температура.

Осуществлять заливку бетона в холодное время года можно только при условии, что обеспечена необходимая гидро- и теплоизоляция конструкции после монтажных работ. По той причине, что низкие температуры замедляют процесс гидратации, а, следовательно, и набор прочностных характеристик, то очень важно строго выждать необходимое время. Как правило, при температурном режиме -5 градусов, для набора прочности понадобиться увеличить время в 5-7 раз, в отличие от рекомендуемой температуре в 20 градусов.

В статье описан подбор состава тяжелого бетона.

На видео рассказывается о минимальной температуре застывания бетона:

Поэтому выполнять заливку фундамента в зимнее время необходимо только при условии, что вы знаете, как правильно заливать бетон в мороз. Главное условие – это соблюдение всех правил, тогда качество заливки будет не хуже, чем в благоприятные дни.

Опытные строители не экономят на строительстве и используют бетононасос. Кроме этого, важно выполнять правильный уход за бетоном. При заливке во время морозов в состав смеси стоит добавлять морозоустойчивые присадки и утеплить опалубку. После этого стоит осуществлять прогревания бетонированной площадки. Если все эти условия будут соблюдены, то будет совершенно неважно, при каком температурном режиме будет происходить заливка бетона.

Узнать сколько весит куб бетона м400 можно в данной статье.

Процесс заливки фундамент – это очень сложный процесс. Для обеспечения необходимой прочности стоит правильно выждать время затвердения. Если влажность из конструкции испариться раньше указанного срока, то прочностные показатели будут незначительные, что приведет к ухудшению качеств будущей постройки.

Рекомендация: Это действительно хорошая статья. Из статьи можно понять общий принцип твердения бетона в зависимости температуры окружающего воздуха. Полученной информации для обычного застройщика вполне достаточно. Вам не нужно углубляться в научные дебри, чтобы понять общий принцип твердения бетона. Вам обязательно нужно прочитать эту статью, иначе ваш бетон застынет в неподходящий момент и вы потеряете свои деньги.

Условия твердения бетона и уход за ним

В процессе твердения в бетоне протекают реакции гидратации, в ходе которых минералы цемента, взаимодействуя с водой, образуют новые соединения. Обезвоживание бетона в ранние сроки в результате испарения может замедлить или прекратить процесс твердения и привести к недобору прочности, а также вызвать большие его усадки и растрескивание.

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%.

При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7—14 дней после приготовления 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. При твердении 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 бетонного блока вследствие выделения тепла 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. Ускорять твердение необходимо, когда требуется быстро нагрузить конструкции эксплуатационной нагрузкой или распалубить в ранние сроки, а главным образом при работах зимой и изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Для ускорения твердения бетона применяют добавки-ускорители, вводимые при приготовлении бетонной смеси. Оптимальное содержание добавок-ускорителей устанавливается экспериментальным путем строительной лабораторией.

Чтобы свежеуложенный бетон получил требуемую прочность в назначенный срок, за ним необходим правильный уход: поддержание 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 применяемых материалов, правильно подобранный состав смеси 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, систематической поливкой. Для этого открытые поверхности свежеуложенного бетона укрывают полиэтиленовой пленкой и поливают водой. В зависимости от климатических условий частота поливки 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 50—70% проектной прочности.

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 круто наклонные поверхности поливать непрерывным потоком воды через систему трубок с мелкими отверстиями. В жарком сухом климате этот способ полива применяют обязательно. При температуре ниже +5° бетон не поливают.

Низкая температура является главной проблемой сопровождающей зимнее бетонирование. Для начала стоит упомянуть каким образом отрицательная температура может повлиять на процесс схватывания и твердения бетона. Существует две основных причины:

— затормаживание процесса гидратации цемента (увеличение сроков набора прочности бетона)

— вымерзание воды, входящей в состав бетона (полная остановка процесса набора прочности)

Низкая температура (0 − +10 градусов) существенно затормаживает процесс гидратации цемента, то есть растягиваются сроки набора прочности бетона. К примеру: в нормальных условиях (+20 градусов Цельсия) за неделю бетон набирает до 70% прочности. При температуре окружающего воздуха +5 градусов, срок набора 70% марочной прочности бетона может растянуться на 3-4 недели. В такую погоду рекомендовано добавление добавок, ускоряющих гидратацию, чтобы бетон ускоренными темпами набирал марочную прочность.

И если низкая положительная температура тормозит процесс схватывания и набора прочности бетона, то отрицательная — полностью его останавливает. Причина тому – вымерзание воды в молодом бетоне. Сам процесс гидратации цемента невозможен в отсутствие воды. Вода является необходимым компонентом для образования цементного камня. Цемент должен находиться в контакте с водой (влагой) в течение всего времени созревания.

При бетонировании в отрицательных температурах, основная задача – не дать замерзнуть воде, входящей в состав бетона.

Существует несколько основных способов сохранения воды затворения бетона от вымерзания:

— применение противоморозных добавок в бетон (ПМД)

— использование электропрогрева бетона

— укрывание бетона пленкой ПВХ, утеплителями и т.п.

— сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками.

Применение противоморозных добавок в бетон — наиболее распространённый способ, применяемый при бетонировании в зимних условиях. Так называемый зимний бетон производится в различных вариациях, отличающихся между собой процентным содержанием добавок. Роль химических добавок – активировать процессы твердения и понизить температуру замерзания жидкой фазы. Кроме этого строитель должен помнить:

— чтобы обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде до набора критической прочности, внутренний запас теплоты в бетоне создают путем подогрева материалов, составляющих бетонную смесь;

— после окончания укладки смеси поверхность бетона нужно сразу же утеплить щитами или матами, что поможет сохранить теплоту выделяющуюся при химической реакции цемента с водой (экзотермия цемента) и поддерживать необходимые условия для твердения бетона. Изолированный от холодного воздуха бетон твердеет за счет тепла, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении, а также тепла, выделяемого в процессе экзотермической реакции твердения цементного теста;

— запрещается применять смерзшийся заполнитель.

Электропрогрев бетона чаще применяется на стройках, где имеется техническая возможность использовать трансформаторы большой мощности (30-80 кВт). Электрический прогрев бетона зимой лучший метод, при проведении монолитных работ.

Укрывание бетона – наиболее рациональный метод бетонирования в зимнее время, при граничных температурах воздуха +3 − -3. Схватывание и твердение бетона – изотермический процесс, то есть: при застывании и наборе прочности, цемент, контактируя с водой, выделяет тепло. Для этого необходимо свежеотлитую конструкцию из бетона укрыть ПВХ плёнкой, или утеплителем. В некоторых случаях, если при бетонировании в зимнее время применялся обычный бетон без противоморозных добавок, а температура воздуха резко упала до низких минусовых значений (-5 − -15º) целесообразно использовать газовые или электрические пушки.

Если будет использоваться дополнительный прогрев тепловыми пушками, то укрытие из плёнки ПВХ укладывается не на поверхность бетона, а на временный каркас из досок, брусков и т. п . Создаётся нечто наподобие низкой «палатки» или «шатра» над бетонной конструкцией и под это укрытие ставятся тепловые пушки. Чем выше будет температура под шатром, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев.

Движение людей по забетонированным конструкциям, а также установка на них лесов и опалубки допускается только тогда, когда бетон достигает прочности не менее 1,5 МПа. Движение автотранспорта и бетоноукладочных машин по забетонированной конструкции допускается только по достижении бетоном прочности, предусмотренной проектом производства работ.

Что такое зрелость бетона? Измерение прочности на сжатие на месте

Зрелость бетона — это значение индекса, отражающее процесс отверждения бетона. Он основан на уравнении, учитывающем температуру бетона, время и прирост прочности. Измерение зрелости бетона — это точный способ определения значений прочности затвердевающего бетона в реальном времени.

Быстрый подход к оценке прочности на сжатие на месте

Заблаговременная, быстрая и точная оценка прочности на сжатие на месте является одной из основных задач в бетонной промышленности. Практическое решение таких задач может предотвратить многомиллионные дополнительные ежегодные инвестиции для строительной отрасли и владельцев гражданских сооружений, поскольку ежегодное мировое производство бетона оценивается в 3,8 миллиарда кубометров. Точная и разумная оценка прочности на сжатие на месте дает возможность оптимизировать состав бетонной смеси, а также время снятия опалубки. Оптимизация состава смеси влияет на расход сырья (например, цемента и заполнителей) и альтернативных материалов (например, природного пуццолана и дополнительных вяжущих материалов, таких как летучая зола и микрокремнезем). Учитывая большой объем мирового потребления бетона, это, в свою очередь, могло бы эффективно оптимизировать потребление ресурсов и значительно сократить выбросы CO 9 .0007 2 и токсичных материалов (выбрасываемых при производстве цемента) в атмосферу.

Метод зрелости является удобным подходом для прогнозирования прироста прочности бетона в раннем возрасте, используя принцип, согласно которому прочность бетона напрямую связана с историей температуры гидратации цементного теста. Концепция зрелости для оценки прироста прочности бетона описана в ASTM C1074 «Стандартная практика оценки прочности бетона по методу зрелости». Этот метод потенциально может решить многие насущные проблемы, стоящие перед бетонной промышленностью, такие как прогнозирование подходящего времени для снятия опалубки и последующего натяжения, особенно при низких температурах, когда набор прочности бетона затруднен; и оптимизация рецептуры бетонной смеси и условий отверждения бетона (например, подогрев бетона при низких температурах или защита поверхности в жаркую и сухую погоду). Отсутствие точной оценки прочности на ранних этапах строительства имеет две причины: подрядчики либо слишком долго ждут следующего действия (например, снятия опалубки), что обходится дорого из-за задержек с завершением проекта, либо действуют преждевременно, что может привести к повреждению бетонной конструкции. треснуть — это приведет к проблемам с долговечностью и производительностью в будущем — или даже к разрушению конструкции.

Метод зрелости. Оценка прочности бетона в раннем возрасте и при сжатии в режиме реального времени

Посмотрите это видео на YouTube

На большинстве строительных площадок образцы бетона, отвержденного в полевых условиях, испытывают на прочность в разном возрасте в течение первой недели после заливки бетона. , для принятия решения о снятии опалубки. ASTM C873 предлагает метод испытаний отлитых на месте цилиндрических образцов. Эти образцы могут быть удалены позже для измерения прочности бетона на сжатие в лаборатории. Обычно, если бетон достигает 75% проектной прочности, инженеры-строители допускают полосатость опалубки. Проблема, однако, в том, что для оценки прочности разрушается только один образец. Это не обязательно точно. Этот метод ограничен использованием в горизонтальных и толстых бетонных элементах, таких как плиты. Кроме того, строительная бригада обычно находится на строительной площадке, ожидая результатов лабораторных испытаний прочности на сжатие. Это увеличивает стоимость строительства, а его неопределенность снижает эффективность строительства.

Хотя существуют альтернативные методы, такие как измерение зрелости бетона, существует традиционное сопротивление их использованию для большинства конкретных проектов. За исключением конкретных проектов, бетонная промышленность проявляет интерес к широко используемым испытаниям на прочность на сжатие. Это в основном связано с первоначальными затратами на калибровку бетонной смеси для кривых зрелости и отсутствием опыта в установке датчиков температуры бетона, сборе и анализе данных.

Такие подходы к оценке прочности на сжатие могут привести к тому, что бетонные подрядчики будут принимать консервативные решения, сталкиваться с более сложными техническими проблемами (например, задержка снятия опалубки и ненужное длительное отверждение и защита поверхности) и тратить больше финансовых ресурсов.

В качестве неразрушающего контроля метод измерения зрелости бетона может быть разумным кандидатом для заполнения этого пробела. По сравнению с большинством неразрушающих технологий на месте (например, молотом Шмидта или ультразвуковой импульсной скоростью), преимущество метода зрелости заключается в том, что процедура оценки прочности на сжатие будет объективной и качественной после того, как будет построена кривая зрелости и усыновленный.

В этой технической статье описывается построение кривой зрелости и ее применение для оценки прочности бетона на сжатие на месте.

Посмотрите короткое видео об измерении зрелости бетона здесь

Хотите узнать, как мы используем измерение зрелости бетона для наших беспроводных датчиков SmartRock? Прочтите все об этом здесь!

В чем принцип метода зрелости бетона?

Метод зрелости представляет собой относительно простой подход к оценке прочности бетона на сжатие на месте, особенно в раннем возрасте менее 14 дней. После того как кривая зрелости разработана в лаборатории для конкретного проекта, ее можно использовать для оценки прочности бетона на сжатие на месте в режиме реального времени.

Величина зрелости определяется фундаментальным предположением о том, что конкретный состав бетонной смеси, залитой в ходе конкретного проекта, имеет одинаковую прочность на сжатие при одинаковом «индексе зрелости». Это означает, что конкретная формула бетонной смеси или смесь, например, может достичь такой же прочности на сжатие через 7 дней отверждения при 10 °C, когда она отвердевает при 25 °C в течение 3 дней.

Метод зрелости, основанный на ASTM C1074, является наиболее часто используемым методом для оценки прочности бетона на месте. ASTM C1074 предусматривает две функции зрелости: 1) функция медсестры-Саула; и 2) функция Аррениуса. На основе метода медсестры-Саула существует линейная зависимость между зрелостью и температурой в режиме реального времени. Основное предположение состоит в том, что развитие прочности в бетоне является линейной функцией температуры гидратации. Уравнение 1 показывает взаимосвязь между зрелостью и историей температуры гидратации.

M(t)=?[(T _a -T ₀ )x?t], уравнение 1

Где: M(t) – индекс зрелости в возрасте t; T _a – средняя температура за интервал времени ?t; T ₀ — исходная температура. ASTM C1074 предлагает стандартную процедуру определения исходной температуры для конкретного состава смеси. Однако большинство предыдущих исследований предлагают практическую оценку исходной температуры в диапазоне от 0 ° C до -10 ° C. Действительно, это температура, при которой прекращается гидратация вяжущего; следовательно, набор прочности бетона прекращается. Неопубликованные результаты Giatec Scientific Inc. показывают, что эта температура находится в интервале от 0 °C до -5 °C в зависимости от состава бетонной смеси.

Второй подход — это функция Аррениуса, которая предполагает наличие экспоненциальной зависимости между прочностью на сжатие и температурой гидратации. Индекс зрелости определяется в виде эквивалентного возраста при эталонной температуре. Это означает, что фактический возраст должен быть нормализован к эталонной температуре, чтобы оценить прочность на сжатие. Для этой функции требуется значение энергии активации, которое можно определить с помощью процедуры, подробно описанной в ASTM C1074.

Несмотря на то, что функция Аррениуса является более точной с научной точки зрения, функция Няни-Саула чаще используется в бетонной промышленности по следующим причинам:

Точность функции Nurse-Saul достаточна для большинства полевых приложений;
Функция Медсестры-Сол относительно проще по сравнению с функцией Аррениуса.

Как кривая зрелости-силы используется с помощью функции медсестры-Сол?

Как указано в ASTM C1074, существует пошаговое руководство по построению кривой зрелости и оценке прочности на сжатие. Эти шаги описываются следующим образом.

Кривая зрелости-прочности представляет собой соотношение между индексом зрелости и прочностью на сжатие для конкретного состава бетонной смеси, принятого в лаборатории. Для этого необходимо отлить соответствующие цилиндрические образцы бетона, а затем хранить их в полуадиабатических условиях для отверждения. Определенное количество бетонных цилиндров (т. е. не менее двух образцов бетона) должно быть оборудовано встроенными датчиками температуры для записи истории температуры гидратации. Прочность бетона на сжатие измеряют в возрасте 1, 3, 7, 14 и 28 дней.

Индекс зрелости рассчитывается во время испытаний на прочность с использованием уравнения 1. Затем будет подобрана наилучшая кривая для данных прочности по сравнению с данными индекса зрелости. Следует отметить, что важно провести испытания состава бетонной смеси, который будет таким же, как и используемый в строительном проекте. Любые отклонения от первоначального состава смеси (такие как водоцементное отношение, содержание цемента и т. д.) снизят точность метода зрелости для оценки прочности на сжатие.

После построения кривой зрелость-прочность ее можно использовать для оценки прочности монолитного бетона, используя историю температуры гидратации. Для этого следует записывать температурную историю бетонных элементов после заливки с помощью встроенных датчиков в местах, которые обычно являются критическими с точки зрения условий воздействия, отверждения и структурных требований.

Для обеспечения точности кривой зрелость-крепость следует проводить рутинные тесты контроля качества. Эти элементы управления сводят к минимуму любую ошибку в оценке прочности на месте из-за ограничений, присущих методу измерения зрелости бетона.

Некоторые из важных ограничений этого метода перечислены ниже:

Бетон на месте не соответствует бетону, используемому для разработки калибровки в лаборатории. Это может быть связано с изменениями в материалах, соотношении воды и цемента, содержании воздуха, методе дозирования и т. д.;
Монолитный бетон неправильно уложен, укреплен, отвержден и т. д.;
Очень высокие температуры в раннем возрасте могут привести к неточной оценке силы в более позднем возрасте;

Использование исходной температуры (для функции Медсестры-Сол), не являющейся репрезентативной для бетонной смеси, может привести к неправильной оценке прочности.

Было разработано несколько устройств для измерения зрелости, которые могут измерять температуру гидратации бетона в режиме реального времени. Большинство этих устройств, таких как Flir Intellirock, Command Center и Concure iDrop, могут рассчитать индекс зрелости и предсказать прочность на сжатие по кривой зрелость-прочность, исходную температуру и любую необходимую информацию. Большинство этих устройств включают в себя датчик температуры, встроенный в бетонные элементы, которые подключаются к регистратору данных с помощью электрического кабеля. В качестве альтернативы простая термопара может быть встроена в бетон для контроля температуры с помощью подключенного регистратора данных. Затем данные следует извлечь и использовать для расчета индекса созревания и использования для оценки прочности бетона по кривой созревания.

Стандарты

Метод зрелости широко стандартизирован и принят строительными нормами. В этом разделе представлены различные нормы и стандарты, принятые в разных странах и регионах. Страны, которые не определяют зрелость в своем коде, обычно следуют стандартам ASTM. Есть также несколько стран, которые активно работают над стандартизацией или утверждением метода для своей собственной стандартной практики.

США

ASTM C1074: Стандартная практика оценки прочности бетона по методу зрелости

ASTM C918: Стандартный метод испытаний для измерения прочности на сжатие в раннем возрасте и прогнозирования прочности на более поздний срок службы

ACI 318-6.2: Требования строительных норм и правил для конструкционного бетона и комментарии

ACI 228.1R: Методы оценки прочности бетона на месте

ACI 306R: Руководство по бетонированию в холодную погоду

AASHTO T325: Стандартный метод испытаний для оценки прочности бетона в транспортных сооружениях путем испытаний на зрелость.

DOT: Метод зрелости широко используется большинством DOT в Соединенных Штатах. По состоянию на январь 2018 г. 29штаты принимают зрелость в качестве одного из методов тестирования в своих спецификациях. Список этих состояний представлен в таблице 2-1. Спецификации в отношении зрелости меняются в соответствии с DOT, поскольку некоторые предписывают использовать метод зрелости, в то время как другие просто принимают его в качестве альтернативы образцам, прошедшим отверждение в полевых условиях, или используют его только для определенных применений. Другие штаты в настоящее время внедряют метод для будущих изменений.

Канада

CSA A23.1/A23.2: Бетонные материалы и методы бетонных конструкций/Методы испытаний и стандартная практика для бетона

Южная Америка

NCH 170: Hormigon- Requisitos general (Бетон- Общие требования)

Европа

Несколько европейских стран позволяют использовать значение зрелости в качестве измерения прочности на месте путем указания зрелости в своих конкретных стандартах. Три стандарта, которые обычно используются в качестве руководства для измерения зрелости:

EN 206-1: 2002, Бетон – Часть 1: Технические характеристики, характеристики, производство и соответствие

BS EN 13670: Изготовление бетонных конструкций

NEN 5970: Определение прочности свежего бетона методом взвешенной зрелости

Сравнение зрелости с другими методами прочности

За исключением метода зрелости, все остальные методы имеют некоторые ограничения в отношении применимого диапазона прочности на сжатие и/или места проведения испытаний. В Таблице 1-1 представлены точность, простота использования и требуемые характеристики для различных методов контроля прочности на месте. Таблица 1-1 была адаптирована и изменена из ACI 288.1R; с момента последнего выпуска этого руководства ACI в 2003 г. В результате новые разработки в области технологий упростили использование большинства этих методов, в частности метода зрелости. Несмотря на то, что подрядчикам доступен широкий спектр методов измерения прочности на месте, предпочтительным методом по-прежнему в большинстве случаев являются испытания на разрыв. В последнее время измерение зрелости бетона в значительной степени приобрело популярность в Северной Америке, а также во всем мире, хотя и более медленными темпами. Это предпочтительный метод для самых разных проектов и приложений. В этой книге будут подробно рассмотрены различные аспекты метода зрелости, его применение, а также ограничения.

** Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован в сентябре 2018 года и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

CII — Тема-Сводка-Подробности

FT-02 Резюме темы

Обзор

Метод зрелости бетона — это метод прогнозирования прочности бетона в режиме реального времени на основе фактической термической истории бетона. Для применения метода погашения необходимо выполнить три шага:

Установите соотношение прочности и зрелости для конкретной смеси, которая будет использоваться в строительстве.
Оцените прочность бетона на месте с помощью индекса зрелости.
Проверьте соотношение прочности и зрелости (E4-15, стр. 10).

Этот экспериментальный исследовательский проект показывает, что метод зрелости бетона с использованием расходуемых датчиков является эффективным и надежным методом контроля качества в промышленном бетонном строительстве. Данные датчиков также обеспечивали измерение неравномерного прироста прочности монолитного бетона, тем самым обеспечивая более точный контроль для подрядчика и инженера при определении того, когда вновь установленная бетонная конструкция может подвергаться временным нагрузкам, а опалубка может быть удалена.

(E4-15, стр. 26).

Поскольку это было экспериментальное испытание относительно новой технологии, подрядчик вначале продолжал проводить все испытания бетона, которые обычно проводились без лесозаготовителей. Во время пилотных испытаний не было возможности количественно оценить сроки и экономию средств, которые были достигнуты в результате использования датчиков зрелости. Однако по мере проведения пилотного исследования зарегистрированный инженер разрешил использовать систему зрелости для определения сроков следующего:

Разместите динамические нагрузки на приподнятых плитах.

Снимите опалубку со сборных панелей.
Проведите неразрушающий контроль, чтобы очистить отчеты о несоответствиях (E4-15, стр. 26).

Было проведено еще одно полевое исследование метода созревания бетона в очень холодную погоду, и было обнаружено, что эти методы можно использовать для снижения общей стоимости любого строительного проекта. Хотя метод зрелости бетона не был государственной процедурой контроля качества в рамках проекта, рассмотренного в этом исследовании, он предоставил своевременную и точную информацию о зрелости полевого бетона, что потенциально могло бы привести к значительной экономии времени, если бы этот метод использовался в качестве основной процедуры контроля качества ( Е4-2, стр. 40).

Затраты на отопление и хранение составляют относительно небольшую часть общей экономии затрат, которую можно было бы получить, используя метод зрелости бетона. Формы, которые становятся доступными после раннего удаления, могут быть использованы для других конкретных действий в проекте или возвращены поставщикам, что приводит к экономии на креплении и стоимости аренды форм в день. Если общая продолжительность проекта сокращается, надзорные и накладные расходы проекта также сокращаются. Экономия времени в размере 28% могла бы быть достигнута, если бы метод зрелости бетона был полностью принят. Таким образом, можно было ожидать косвенной экономии затрат, эквивалентной сокращению времени на 28% (E4-2, стр. 41).

Таким образом, этот исследовательский проект предоставил подрядчику опыт использования технологии системы зрелости, которая позволяла в режиме реального времени оценивать прочность бетона с помощью расходуемых датчиков, встроенных в бетонные опоры. Экспериментальные результаты показывают высокую степень корреляции между расчетом методом зрелости и фактической прочностью бетона.

Обеспечить обратную связь?

Ключевые выводы и инструменты внедрения

1 : Индекс зрелости

Соотношение прочности и зрелости – Соотношение между температурой бетона и индексом зрелости, которое также называют температурно-временным фактором, можно рассчитать по следующей формуле (E4-2, стр. 4):

В случаях, когда , на ранних стадиях отверждения прочность бетона не имеет линейной зависимости от температуры, используется отдельная формула (E4-2, стр. 5):

Ключевой переменной в этом уравнении является исходная температура T0. Приблизительные значения исходной температуры указаны в ASTM C 1074 Американского общества по испытаниям и материалам (E4-2, стр. 5; E4-15, стр. 4):