Vytvrzování betonu – jak proces probíhá a na čem závisí

Čerstvý beton obsahuje určité množství vody. Je nutné získat dobrou zpracovatelnost čerstvého roztoku. Za normálních podmínek zrání se po zalití betonem část vody postupně spotřebovává v důsledku chemických reakcí hydratace cementových zrn. Právě tyto reakce vedou k postupnému tuhnutí a tuhnutí roztoku. Přebytečná voda se bude postupně odpařovat přirozeným sušením.

Jakmile je však beton zapuštěn, zůstává velmi zranitelný během prvních hodin svého života (takzvaný „mladý věk“). V tomto období tuhnutí a začátku tvrdnutí betonu a zejména za nepříznivých atmosférických podmínek (vysoká teplota, vítr, slunce, suchý vzduch) je vhodné zabránit odpařování vody obsažené v betonu dříve, než dojde k jeho hydrataci. všechna cementová zrna. To se provádí za účelem zajištění optimální hydratace a zvýšení odolnosti za dobrých podmínek. Tužidlo chrání beton před vysycháním (zhoršená hydratace z nedostatku vody) v mladém věku. Je zaměřen na minimalizaci praskání betonu a za účelem poskytnutí povlaku vyhovujících výkonnostních charakteristik.

Je dobré vědět! Rychlost odpařování vody (a tedy vysychání betonu) závisí na okolní teplotě, rychlosti větru, relativní vlhkosti vzduchu a teplotě betonu/malty.

Nedostatek vytvrzení může vést k následujícím negativním důsledkům:

• Nebezpečí praskání v důsledku nadměrného plastického smrštění (jev identický s vysycháním jílovité půdy).
• Povrch má špatnou stabilitu, na které se špatně drží povrchový prach apod.
• Špatná hydratace cementu na povrchu a následně i malta pokrývající výztuž se stává porézní a propustnou pro agresivní látky (CO2, chloridy atd.).

Jak k vytvrzení dochází?

Vytvrzování se provádí buď omezením odpařování, aplikací speciálního vytvrzovacího produktu nebo přidáním vody na povrch betonu. Tužidlo je nutné nanášet rozprašovačem tak, aby vytvořil vodotěsný film, který zabrání odpařování vody a ochrání roztok před vysycháním po několik dní.

Vytvrzovací produkt bude postupně odstraňován dopravními a/nebo atmosférickými vlivy. V případě následného nanášení nátěru, omítky, stěrky nebo barvy na pracovní plochu je nutné tužidlo odstranit mechanicky (broušením nebo broušením) nebo vysokotlakým vodním paprskem, aby byla zajištěna dobrá přilnavost.

• Ruční a pravidelné stříkání vodou pro udržení vlhkosti povrchu betonu. Toto řešení je vhodné pouze pro okolní teploty ≥ 10°C. Beton musí zůstat neustále vlhký, protože střídání cyklů mokro/sucho mění kvalitu povrchu.
• Instalace utěsněné plachty (např. Polian) na beton. Tato metoda zabraňuje odpařování vody. Budete muset zajistit, aby plachta byla uzavřena kolem okrajů desky, aby se zabránilo průvanu.
• Umístění tkanin navlhčených vodou (například geotextilie, pytlovina) na beton. Podložky musí být během doby tuhnutí neustále vlhké, aby se zabránilo jejich nasávání vody z betonu.

Minimální doba zrání závisí na: složení betonu, rychlosti tuhnutí, vývoji pevnosti betonu, okolní teplotě, relativní vlhkosti, rychlosti větru, množství slunečního záření atd. Pro stanovení doby tvrdnutí existují různé metody. Jedním z nich je odhadnout minimální dobu vytvrzování v závislosti na povětrnostních podmínkách. Může být použit jako první přístup k odhadu doby trvání vytvrzení jako funkce okolní teploty a vlhkosti. V žádném případě by doba vytvrzování neměla být kratší než 3 dny, uvnitř nebo venku.

PTK „PROM BETON“ je registrovaná obchodní značka Ruské federace. Všechna práva vyhrazena a chráněna zákonem. Bezplatné nekomerční použití materiálů prom-beton.ru na internetu (úplné nebo částečné) je zakázáno nebo povoleno za předpokladu, že je uvedeno autorství prom-beton.ru a aktivní odkaz na web prom-beton.ru (povinné za každý převzatý text). Ve všech ostatních případech je vyžadován písemný souhlas vlastníka společnosti/značky PTK „PROM BETON“.

• M100 třída B7,5
• M150 třída B12,5
• M200 třída B15
• M250 třída B20
• M300 třída B22,5
• M350 třída B25
• M400 třída B30
• M450 třída B35
• Zimní (mrazuvzdorné)
• Těžký (žula)
• Hubená (lehká)
• Silnice
• Pro založení
• Pěnový beton
• Pískový beton
• Stavební směs
• Ts.P. roztok m-100
• Ts.P. roztok m-150
• Ts.P. roztok m-200
• Asfaltové betonové směsi
• Betonové výrobky (PDP, PDN, PAG atd.)
• Monolitická díla

Trvanlivost budov a konstrukcí z monolitického nebo prefabrikovaného betonu závisí na vlastnostech a vlastnostech stavebního materiálu, vlastnostech technologií používaných ve fázi výstavby nebo výroby železobetonových výrobků. Indikátory pevnosti betonu se tvoří ve fázích tuhnutí a tvrdnutí roztoku V procesu interakce s vodou beton tuhne a tvrdne a mění se na cementový kámen. Studium fází procesu hydratace umožňuje ovlivňovat tuhnutí roztoku a měnit jeho charakteristiky pomocí technologií a přísad, které urychlují proces tuhnutí a zlepšují vlastnosti materiálu.

Fáze tuhnutí betonu

Tuhnutí řešení je krátkodobá fáze, která nastává obvykle do 20 hodin od okamžiku položení betonu. Tato doba se může lišit v závislosti na okolní teplotě. Při průměrném statistickém výpočtu při teplotě +2°C trvá betonové maltě 180 hodiny, než začne tuhnout, a 60 minut finální tuhnutí. Nastavení tedy trvá pouze 0 minut. Zcela jinak vypadá situace při snížení okolní teploty na 15°C. V tomto případě se doba tuhnutí zvýší na 20-6 hodin. Navíc je jeho nástup pozorován pouze 8-10 hodin po nalití. To dokonale odráží význam provádění stavebních prací pod širým nebem během teplého období. Zvýšení indikátorů teploty umožňuje zkrátit dobu tuhnutí na minimum. Například, aby tuhnutí během výroby železobetonových výrobků v napařovací komoře trvalo 20 až XNUMX minut.

Tuto fázi lze prodloužit a pravidelným mícháním zabránit vytvrzení betonu nebo cementu. Díky thixopropiovému mechanismu je tuhnutí zpožděno a roztok zůstává mobilní během přepravy. To je nezbytné při výrobě materiálu v míchačce na beton a také při jeho přepravě na různé vzdálenosti. Rotace směsi nemá negativní vliv na pevnost a další kvalitativní vlastnosti materiálu. Ke zhoršení vlastností betonu může dojít, pokud se rotace mobilního roztoku provádí po dlouhou dobu – více než 10 hodin. Tato doba může být ještě kratší v horkém klimatu a nízké vlhkosti.

Fáze tuhnutí betonu

Fáze vytvrzování nastává po vytvrzení. V tomto okamžiku je cementová malta v bednění nebo formě a nabývá na síle. Za tímto účelem je v souladu se stavebními zákony a předpisy stanovena lhůta 28 dnů. Po uplynutí doby stanovené předpisy mohou být výrobky, stěny a základy provozovány při standardním zatížení.

Betonové složení

Ve fázích tuhnutí a tvrdnutí betonového roztoku na chemické úrovni voda reaguje se složkami materiálu. V různých fázích se však jejich funkce výrazně liší. Některé reagují s kapalinou okamžitě, jiné později. Najdou se přitom i takové, které na vodu nereagují vůbec.

Komponenty betonu jsou následující prvky:

• C3S – trikalciumsilikát;
• C3A – trikalciumhlinitan;
• C2S – křemičitan vápenatý:
• C4AF – tetrakalciumhlinitý ferit.

Vytvrzení materiálu vzniká odstraněním volné vody. V tomto případě určitá část kapaliny tvoří stabilní komplexy, váží se na molekuly hlinitanů a silikátů, zatímco zbytek jejího objemu se odpařuje do vnějšího prostředí. Aby byla zajištěna rovnováha mezi částmi vody, které přicházejí do styku s živly, a částí, která se odpařuje, je nutné zajistit optimální teplotní a vlhkostní podmínky.

Jako hlavní článek působí minerál C3S – trikalciumsilikát 3CaO x SiO2, který se podílí na procesu zvyšování pevnostních ukazatelů po celou dobu. Chemická reakce hydratace cementu je v tomto případě izotermický proces, který je doprovázen významným uvolňováním tepla. C3S působí jako zdroj tepla pro cement při tuhnutí. Vývin tepla se zastaví, když roztok vstoupí do počáteční fáze tuhnutí. V tomto případě nedochází k zahřívání, dokud nezačne nastavování, poté se energie uvolňuje po celou dobu tuhnutí s následným poklesem ukazatelů teploty. Tento prvek nejvýrazněji přispívá k pevnosti výrobků a materiálů v prvních 28 dnech, které jsou určeny pro normální vytvrzování.

C2S je dikalciumsilikát 2CaO x Si02, který začíná svou užitečnou práci po měsíci, stejně jako trikalciumsilikát snižuje svou aktivitu. Poté, co zareaguje, však její účinek přetrvává roky.

C4AF 4 je posledním prvkem, kterým je aluminoferit vápenatý (4CaO x Al2O3 x Fe2O3. Z hlediska nárůstu pevnosti to není zdaleka nejdůležitější složka, která v zásadě dlouhodobě nereaguje. Teprve po letech projevuje se a má pozitivní vliv na tvrdost a pevnost betonové konstrukce.

Nejaktivnější ve směsi je C3A trikalciumhlinitan 3CaO x Al2O3. Díky jeho působení se síla roztoku zvyšuje v prvních dnech jeho životnosti.

Alite působí jako hlavní činidlo ve fázi vytvrzování. Beton se zároveň v budoucnu během provozu budov a konstrukcí zpevňuje a zvyšuje svou pevnost po vytvrzení o 200-250% díky dalšímu činidlu – belitu.

Doporučené teplotní hodnoty pro tvrdnutí betonu jsou v rozmezí od +15ºС do +22ºС. V tomto případě se indikátor vlhkosti může lišit od 60% do 100%. Doba úplného tvrdnutí je funkcí podmínek procesu, ve kterých hrají důležitou roli faktory jako jakost betonu a přítomnost dalších přísad v jeho složení.

Volba ve prospěch jedné nebo druhé značky cementové malty, která se používá pro stavbu monolitických budov a konstrukcí, jakož i pro výrobu železobetonových konstrukcí a bloků, vyžaduje korelaci v souladu s požadovanou dobou zdržení a teplotou okolí. .

S rostoucím stupněm pevnosti materiálu se mění doba potřebná k tuhnutí a vytvrzení. Pro roztok jakosti M500 je doba tuhnutí kratší než hodina, zatímco u nižších jakostí se tato doba pohybuje od 60 minut do 3,5 hodiny. Současně dochází k tvrdnutí betonu M100 za 28-30 dní, zatímco starší druhy cementu tvrdnou několikrát rychleji.

Třída roztoku určuje jeho konečnou kritickou pevnost, která určuje, jak moc bude konstrukce během následujícího provozu dále tvrdnout. V tomto případě beton M100 a M150 odpovídá 50 %, od M200 do M350 – 40 %, výše – 30 %. Nezatížené stavební konstrukce bez zohlednění stupně mají ukazatel 70 %. Za přítomnosti záporných teplot během tvrdnutí bez použití přísad proti mrazu jsou indikátory pevnosti betonu 50%. V případě výstavby standardních konstrukcí na bázi betonu třídy M300 je povoleno odstranění bednění během tvrdnutí po 4-5 dnech. Zatímco při stavbě kritických staveb, jako jsou schody, se tato doba prodlužuje na 28 dní. Naložené výrobky a konstrukce, mezi které patří přehrady, mosty atd., jsou uchovávány v bednění po dobu až tří měsíců.

Speciální přísady – vlastnosti a účel

Rychlé i extrémně pomalé tuhnutí a tvrdnutí betonové malty negativně ovlivňuje její pevnostní vlastnosti. Nízká rychlost tvrdnutí navíc dále zvyšuje náklady spojené s údržbou konstrukcí. Aby bylo možné upravit rychlost procesu v požadovaném směru, aby bylo možné procesy regulovat v závislosti na individuálních cílech, cílech a podmínkách, používají se speciální přísady. V současné době existují dva typy nečistot, které umožňují regulovat kinetiku procesu kalení. Mezi nimi:

• urychlovače – nečistoty ve formě činidel, které mohou zkrátit dobu začátku tuhnutí o 30-40%. Tento typ aditiva umožňuje nejen urychlit proces tuhnutí roztoku, ale zlepšit jeho pevnostní vlastnosti. Jejich použití je důležité při lití základů a podlah budov a konstrukcí, ražení a výrobě betonových a železobetonových výrobků za podmínek nízké teploty. Cenově nejdostupnější materiály, které mohou urychlit dobu tuhnutí, jsou uhličitan draselný a chlorid vápenatý. Mezi oblíbené urychlovače vytvrzování patří Relaxor, Pozzolit-100, Addiment B3, Fort-UP2, Concrete-F a další;
• zpomalovače a různá změkčovadla pro proces tuhnutí mají pozitivní vliv na zpracovatelnost malty. Používají se při nutnosti dodání cementové malty na stavbu v mobilních míchačkách, technologických přestávkách při výstavbě budov a konstrukcí při teplotě vzduchu nad +25°C. Přítomnost plastifikačních vlastností retardérů vytváří podmínky, ve kterých je možné upustit od technologické etapy vibračního hutnění roztoku s nízkým stupněm mobility.

Nejoblíbenějšími a nejčastěji používanými retardačními přísadami ve stavebnictví jsou materiály jako citrát, NTP kyselina, glukonát sodný, SikaPlast 520 N, Linamix, Frem Linas 200 a další. Pokud se betonový roztok nalévá při nízkých teplotách vzduchu, používají se speciální nemrznoucí činidla. Jejich použití umožňuje snížit bod tuhnutí vody, čímž se eliminuje možnost jejích fázových přechodů při 0. +4°C. V závislosti na konkrétním druhu a stupni koncentrace nečistot v betonovém roztoku umožňují provádění stavebních prací s litím při okolní teplotě do -15. -25°C. Mrazuvzdorná činidla, která jsou dnes relevantní, zahrnují materiály, jako je močovina, dusičnan vápenatý-dusitan a dusitan sodný.

Praktické použití přísad do cementových malt přináší řadu výhod, mezi které patří:

• snížení nákladů na železobetonové výrobky během jejich výroby snížením nákladů na plyn a elektřinu používanou ve fázi paření;
• snížení nákladů na vibrace;
• zvýšení objemu výroby železobetonových výrobků v důsledku zvýšení rychlosti balení bednění nebo použitého formovacího zařízení;
• zvýšení pevnostních vlastností betonu;
• zvýšení doby trvání mobilního stavu betonu, jeho plasticity, umožňující přepravu roztoku na velké vzdálenosti, jakož i pokládku v podmínkách nízké teploty.

Použitím přísad mají výrobci možnost ovlivnit řadu ukazatelů a zlepšit kvalitativní vlastnosti betonu. Regulací hydratačního procesu je možné:

• zvýšit pevnost roztoku;
• upravit voděodolnost materiálu;
• zvýšit odolnost proti korozi;
• zlepšit mrazuvzdornost;
• měnit mobilitu;

posun v čase začátek a konec doby tuhnutí.