31. Твердение и структурообразование (стадии формования структуры бетона).

32. Влияние температуры на рост прочности бетона.

Твердение бетона при нормальной температуре. Для ориентировочного определения прочности бетона в разном возрасте используют формулу:

R_n=R₂₈*(lg n / lg 28), где

R₂₈ – прочность бетона на сжатие в возрасте 28 сут;

lg n , lg 28 – десятичный логарифм возраста бетона.

Эта формула дает удовлетворительные результаты при n >3 для бетонов, приготовленных на рядовом портландцементе и твердевших при t= 15 – 20 °С.

Рост прочности бетона, особенно в раннем возрасте, зависит от факторов:

1. минералогического состава;

2. тонкости помола цемента;

3. состава бетона;

4. В/Ц;

5. вида и дозировки использованных химических добавок.

Нарастание прочности ускоряется, если применяются быстротвердеющие цементы, добавки — ускорители твердения, бетоны с низким водоцементным отношением.

Наиболее существенное влияние на темп твердения бетона оказывает минералогический состав цемента. По интенсивности нарастания прочности бетона при нормальной температуре современные цементы делят на четыре типа:

1. алюминатный

2. алитовый

3. со сложной минералогической характеристикой

4. белитовый ПЦ и ШПЦ.

При этом цементы I и II типа, обеспечивающие более быстрое нарастание прочности бетона в раннем возрасте, резко замедляют прирост прочности в длительные сроки твердения, а бетоны на цементах III и IV типа, медленно твердеющие вначале, показывают заметный рост прочности в течение длительного времени. При благоприятных условиях прочность бетона на этих цементах к полугодовому возрасту возрастает в 1,5 ... 1,8 раза по сравнению с прочностью в возрасте 28 сут.

При понижении температуры и влажности воздуха твердение бетонов резко замедляется. Поэтому при бетонировании массивных сооружений, особенно в весеннее – осенний период, необходимо по возможности учитывать колебания температуры и ее влияние на твердение бетона.

Большое значение для твердения бетона имеет организация ухода за ним, особенно в раннем возрасте. Целью ухода является создание благоприятных условий для твердения бетона, сохранение надлежащей влажности среды. Для этого бетон укрывают полимерной пленкой, посыпают песком, который постоянно увлажняют, предохраняя бетон от высыхания, чтобы избежать замедления процессов гидратации цемента и роста прочности бетона. При быстром высыхании бетона в раннем возрасте возникают значительные деформации усадки, появляются микротрещины.

Твердение бетона в зимний период.

При пониженной температуре прочность бетона нарастает медленнее, чем при нормальной. При температуре бетона ниже 0 °С твердение практически прекращается, если только в бетон не добавлены соли, снижающие точку замерзания воды. Бетон, начавший твердеть, а затем замерзший, после оттаивания продолжает твердеть в теплой среде, причем, если он не был поврежден замерзающей водой в самом начале твердения, прочность его постепенно нарастает, однако, как правило, отстает от роста прочности бетона, твердевшего при нормальной температуре.

Бетон, укладываемый зимой, должен зимой же приобрести прочность, достаточную для распалубки, частичной нагрузки или даже для полной загрузки сооружение Замерзание бетона в раннем возрасте влечет за собой значительное понижение его прочности после оттаивания и в процессе дальнейшего твердения по сравнению с нормально твердевшим бетоном. Прочность бетона тем ближе к нормальной, чем позже он был заморожен. Кроме того, из-за раннего замораживания значительно уменьшается сцепление бетона со стальной арматурой в железобетоне.

Если к бетону предъявляются высокие требования по динамическим свойствам, водонепроницаемости и морозостойкости, то его следует предохранять от замерзания до достижения марочной прочности.

Недостатки зимнего бетонирования:

1. большое количество соли, вводимой в бетон, может ухудшить структуру, долговечность и некоторые особые свойства;

2. при эксплуатации конструкции во влажных условиях имеется опасность коррозии арматуры от действия хлористых солей;

3. образующиеся в процессе твердения бетона с добавками едкие щелочи могут вступить в реакцию с активным кремнеземом, содержащимся в некоторых заполнителях, и вызвать коррозию бетона.

Твердение бетона при повышенных температурах.

Для ускорения твердения бетона используют различные способы:

1. механические — повышение удельной поверхности цемента или активация бетонной смеси;

2. химические — введение добавок, ускоряющих твердение;

3. тепловые — пропаривание и электропрогрев.

Повышение температуры бетона активизирует взаимодействие воды и цемента и ускоряет твердение бетона. При этом фазовый состав остается одинаковым.

Поскольку скорость нарастания прочности в процессе тепловой обработки, достигая наивысших значений в первые часы, затем резко уменьшается, то практически нецелесообразно проводить обработку до получения предельной прочности. Обычно тепловую обработку проводят до предельной прочности бетона 70 .. 80% . В этом случае обеспечивается достаточно интенсивный рост прочности бетона после тепловой обработки и она достигает в возрасте 28 сут заданной средней прочности бетона, а время прогрева сокращается в 2 . 3 раза по сравнению с тем временем, которое потребовалось бы для получения предельной прочности. При этом предполагается, что пропаривание начнется приблизительно через 2 ч после формования изделия, а подъём температуры будет плавным (в течение 3 ч до 80° C).