бетон набирает прочность всю жизнь
Возведение конструкций различной конфигурации и назначения предполагает заливку фундамента. Поэтому многие строители, преимущественно начинающие, интересуются тем, каково же время набора прочности бетона. Сразу стоит отметить, что этот процесс зависит от многочисленных моментов, среди которых не только условия окружающей среды, но и составляющие самого раствора, используемого для заливки фундамента.
В этой статье мы попробуем разобраться, как набирает прочность бетон и есть ли методы ускорения этого процесса.
В чем суть процесса?
Условно, он делится на 2 этапа:
Интересно, что во многих источниках можно найти, от чего зависит кинетика набора прочности – температур, время. влажность, качество ингредиентов. Но мало где найдешь ответ на вопрос, за счет чего бетон набирает прочность? Это происходит в процессе гидратации цемента.
В сухом материале присутствуют 4 основных элемента:
Первым при замесе в реакцию вступает аллит, но это самый хрупкий минерал. Далее идут алюминаты и алюмоферриты. Последним в реакцию вступает белит, он же и дает необходимую прочность. При этом он гидратируется постепенно, ежегодно набирая нужные параметры. Даже спустя 50 лет процесс гидратации идет, соответственно, все это время бетон продолжает набирать прочность.
Процесс гидратации цемента начинается с момента смешения с водой и продолжается в течение долгого времени
Что же касается именно бетона, то его параметры зависят от степени гидратации цемента. Если речь идет о низкой степени, то спустя 4 недели она достигнет искомых 90%. В высокопрочном составе через это же время будет только половина (до 49%), и в дальнейшем с течением времени она будет только нарастать. В среднем за 3-5 лет прирост составляет порядка 60%.
Что влияет на вызревание фундамента
Как было сказано ранее, на то, сколько бетон набирает прочность, влияет целый ряд нюансов, к основным из которых относится:
Температурные условия
Набор прочности бетона в зависимости от температуры окружающей среды, это актуальный вопрос для большинства людей, которые собственными силами занимаются заливкой фундамента. Тут стоит запомнить одно главное правило: чем холоднее на улице или в помещении, где проводится бетонирование поверхности, тем больше время твердения.
Скорость набора прочности бетона в зависимости от температуры
При температуре ниже 0°С укрепление основы приостанавливается и, как следствие, срок набора прочности увеличивается на неопределенное время. Порой достижение заявленных производителем прочностных характеристик происходит спустя несколько лет. Это когда процесс происходит в северных регионах. Такое явление обусловлено тем, что вода, имеющаяся в цементной массе, замерзает. А поскольку за счет влаги обеспечивается необходимая для процесса гидратация, то и затвердевание, так сказать, «замораживается».
Но как только на улице начнет теплеть и станет выше нулевой отметки, твердение продолжится. И так далее. Так выглядит набор прочности бетона в зависимости от температуры.
Теплые погодные условия «активизируют» и ускоряют твердение цементной основы. Скорость твердения бетона в зависимости от температуры прямо пропорциональна увеличению показателей окружающей среды. Так, при 40°С заявленные производителем показатели достигаются через 7-8 дней. Именно по этой причине многие опытные специалисты рекомендуют проводить заливку бетонного фундамента на приусадебном участке в жаркую погоду, за счет чего требуется гораздо меньше времени на организацию всего строительного процесса в целом, нежели в случае с заливкой фундамента в более холодную погоду.
Зимой, как только температура опускается до отметки 0 градусов, процесс гидратации полностью прекращается
Но даже в этом случае не стоит «пережаривать» бетон – пока нижние слои схватятся, верхние начнут трескаться. Это не добавляет ни эстетики, ни твердости. При проведении работ в жаркое время поверхность 2-3 раза в день обильно поливают водой и накрывают целлофаном.
За сколько бетон набирает прочность в зимнее время года? По сути, возведение фундамента зимой – это трудоемкий процесс, который требует использования специального оборудования для регулярного прогрева цементной массы с целью ускорения процесса его затвердевания.
При работе с бетонной массой с целью ускорения ее затвердевания нагрев свыше 90°С недопустим. Это может привести к растрескиванию будущей поверхности.
Для того, чтобы понять каким образом температура влияет на процесс затвердевания, можно изучить график набора прочности бетона. Это позволит визуально разобраться в данном явлении. График набора состоит из линий, которые выстроены на основании данных, собранных для цемента М400 при разном режиме.
График твердения бетона позволяет определить, какое процентное соотношение от марочных показателей будет достигнуто через некоторый временной промежуток. Проще говоря, по этим линиям можно узнать, сколько дней масса набирает марочное значение твердости при той или иной температуре.
.png "image009 (2)")
График набора прочности по марке цемента
Время
С целью определения оптимального, можно даже сказать, безопасного срока начала проведения строительных работ зачастую берется во внимание таблица набора прочности. По ней можно с легкостью определить за какое время застынет фундамент, приготовленной из той или иной марки цемента. Поэтому опытные специалисты всегда и пользуются подобными информационными таблицами.
Марка цемента
Среднесуточная t цементной основы, °С
Срок затвердевания по суткам
Сколько сохнет бетон (твердеет, застывает, схватывается), уход, набор прочности
Время набора прочности бетона по суткам составляет примерно 28 дней. При этом выдерживается температура окружающей среды в пределах + 15°С. За это время раствор способен набрать от 90 до 100% необходимых свойств.
Время набора прочности может длиться до года. В некоторых случаях, когда фундамент будет эксплуатироваться в особых условиях, с помощью расчетов устанавливается, сколько лет бетон будет набирать прочность.
В таблице ниже показана твердость материала в зависимости от температуры воздуха и течения времени:
Нельзя забывать, что таблицы составляются для всех марочных типов материала. Например эта для бетона b15-b22,5, для b40 будет другая.
После заливки форм начинается период застывания. За это время материал должен набрать заданные параметры. От того, как долго будет застывать фундамент, зависит и начало всех остальных строительных работ.
Только после приобретения заданной твердости возможны дальнейшие действия – монтажные и строительные работы.
Нельзя забывать, что процесс высыхания во многом зависит от влажности воздуха и его температуры. Так же заливка не должна сопровождаться добавлением в раствор воды или других компонентов.
Если принять постоянную температуру +20°С, то вот как бетон набирает прочность по дням:
Стадии набора прочности бетона
По сути, существует всего 2 стадии:
Схватывание бетона наступает спустя пару часов. На глаз вы можете заметить, что состав становится менее подвижным. Заканчивается процесс уже спустя час, после чего начинается набор прочности. В ряде случаев, время схватывания бетона может растягиваться. Зачастую это происходит из-за слишком долгого/быстрого перемешивания.
Время набора прочности бетона может длиться до года. Это зависит от окружающей среды, а также состава.
Прочие факторы, влияющие на набор прочности
Кроме влажности и температуры на данный процесс оказывают влияние:
Вот как набирает прочность бетон, приготовленный на основе цемента типа Б (быстротвердеющий портландцемент) в течение первых суток:
Сколько времени бетон набирает прочность, содержащий излишки воды? Здесь прослеживается прямая зависимость: чем больше воды, тем дольше длится созревании заливки.
Причем масса, уплотненная вручную, да еще и не слишком тщательно, не достигнет марочной прочности ни при каких условиях.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод: при сооружении фундамента под дом или другую серьезную постройку лучше всего использовать бетон, приготовленный в заводских условиях, а при заливке уплотнять бетон вибраторами.
Сколько времени требуется на застывание
Точно ответить на вопрос, сколько застывает бетон в опалубке – нельзя. Обычно строители ориентируются на показатели из ГОСТа – 28 дней со дня заливки. Это расчетное время, за которое состав может набрать относительную прочность для последующего строительства.
Обратите внимание, что в первый месяц состав очень капризный. Время затвердевания бетона может заметно увеличиваться, в случае какого-либо воздействия.
Срок твердения бетона без добавок
Гидратация чистого бетона (цемент + песок) в нормальных условиях зависит от класса. Ниже представлена
времени, на которые можно ориентироваться.
Если вы задаетесь вопросом: «через сколько можно нагружать фундамент после заливки?» – обычно эти данные приводятся на упаковке.
Факторы, влияющие на твердение цементного раствора
Во многом на то, сколько застывает цемент, влияют 3 переменных: сезонность, трамбовка и состав.
Сезон
В зависимости от сезона меняются и условия окружающей среды. Влажным летом состав затвердевает намного быстрее, т.к, вода может свободно выходить из состава. Зимой, когда влага в воздухе замораживается, а температура падает ниже 0, процесс твердения может затянуться на 2-3 месяца.
Трамбовка
Трамбовка – это усадка бетонного состава в опалубке. Т.е. максимально плотная укладка, что способствует более быстрой реакции гидратации.
Наиболее эффективной считается вибрационная трамбовка. В этом случае из толщи заливки уходит лишний воздух, а ненужная влага поднимается наверх. Это способствует более быстрому схватыванию даже в неблагоприятных условиях.
Состав
Различные добавки могут менять время выхода воды. Например, керамзит и другие пористые материалы могут впитывать влагу, что резко замедляет ее выход. Обычный щебень или песок напротив ускоряют этот процесс.
Также на это влияют и пластификаторы. Например, жидкое мыло, ПВА и бетонит также связывают воду, что замедляет испарение влаги. К тому же они усложняют реакцию цементации.
От чего зависит набор прочности
ключевых факторов, влияющих на интенсивность получения прочности
По мере повышения марки бетона нужно менять пропорции компонентов, поскольку от них зависят конечные прочностные свойства.
Фундаменты из высоких марок цементной смеси характеризуются повышенной надежностью, большим сроком службы и прочностью. В холодный период камень становится более прочным из-за способности выделять тепло, однако, чтобы сбалансировать график образования монолита, лучше внести в состав специализированные добавки. Они предназначаются для ускорения твердения и остановки гидратации.
С такими компонентами состав приобретает марочную прочность уже через 2 недели. На набор прочностных свойств влияет тип компонентов состава. Так, глиноземистый цемент может упрочняться даже в сильный мороз, поскольку он способен выделять в 7 раз больше тепла, чем классический портландцемент.
Важное значение отыгрывает форма и фракция зерен органических добавок. Если они обладают неправильной формой и шероховатой поверхностью, это создает благоприятные условия сцепления и повышает качество материала. По мере увеличения доли воды происходит расслоение массы.
Для ускорения процесса и сокращения термина выдержки бетона лучше воспользоваться пескобетонами с минимальным соотношением воды/цемента. Если материал не имеет хорошего уплотнения, в процессе созревания он получит не больше 50% от заявленной прочности. Используя ручные уплотняющие приспособления, можно поднять показатель на 30-40%.
Способы регулирования скорости отвердевания бетона
Итак, время застывания и высыхания бетона можно регулировать – причем в две стороны. Это позволяет либо сократить время на строительные работы, либо переместить их на другое время.
Ускорение твердения
Для этого есть 3 способа:
Также не стоит забывать, что твердение бетона в зависимости от температуры меняется. Заливка летом застынет в 1,5 раза быстрее, чем осенью или весной.
Ускорить затвердение зимой можно с помощью следующих способов:
Замедление твердения
Замедление возможно только с помощью специальных добавок. Это может быть полезно в случае, если состав необходимо будет перевести в другое место или при многоэтапной заливке.
Также замедлить процесс гидратации можно увеличением пропорции воды в составе. Делать так не стоит, т.к. качество бетона может ухудшится, а зимой и вовсе приведет к кристаллизации и трещинам.
Процесс набора
Бетон представляет собой популярный каменный материал, который создается на основе смеси воды, вяжущей добавки и заполнителя. В его состав вносятся специализированные добавки, отвечающие за особые свойства и функции.
В процессе гидратации происходит образование надежных монолитных соединений, которые приобретают свойства прочного искусственного камня. Для формирования монолита требуется несколько недель (до 28 суток), а получение заводских качеств занимает до 6 месяцев.
Созревание бетона состоит из 2 этапов:
Зная все нормы созревания, можно определить, сколько лет прослужит монолитная конструкция.
Схватывание
Использовать стройматериал сразу после заливки нельзя. Перед этим необходимо ознакомиться с графиком набора прочности бетона и спецификой каждого этапа его созревания. Нередко смесь доставляется на строительную площадку с помощью специальной техники, поэтому ее поддерживают в подвижном состоянии с помощью автоматизированного оборудования. Технология тиксотропии сохраняет базовые параметры консистенции до момента заливки, приостанавливая естественное созревание.
Но если выдержать смесь дольше допустимого времени или подвергнуть ее воздействию высоких температур, требуемые рабочие свойства будут ухудшены. В таблице набора прочности бетона упоминается, что он схватывается за период от 20 минут до 20 часов. Если работа выполняется при отрицательных температурах в зимнее время, термин увеличится до 6-10 часов.
Для защиты конструкции от деформации необходимо позаботиться о наличии теплой опалубки. Армированные элементы тщательно прогреваются и очищаются от льда. В летний период теплая опалубка малоэффективна.
Еще некоторые эксперты используют для зимних работ специализированные добавки и теплоизолирующие материалы. Выбирая этот вариант, необходимо ознакомиться с их свойствами и инструкцией по применению.
Для нагревания смеси можно использовать такие приспособления:
Специалисты рекомендуют приступать к заливке раствора в формы при +20°C. В таком случае схватывание наступит через 1 час и займет не больше 60 минут. В жаркую погоду процесс происходит практически моментально.
Если применяются марки М300 и М200, а окружающая температура держится на отметке +20 °C, схватывающий процесс будет длиться в течение 1 часа.
Зная, сколько бетон набирает прочность, можно грамотно рассчитать время реализации проекта и определить приблизительные финансовые расходы.
Твердение
Следующий этап заключается в затвердевании бетонной смеси под воздействием гидратации. Процесс заключается в формировании из минералов цемента новых соединений. Если в составе раствора отсутствует влага, затвердевание будет замедлено или вовсе приостановлено, из-за чего материал не получит требуемую прочность и начнет растрескиваться.
При нормальном температурном режиме и достаточном количестве жидкости прочность будет постоянно расти. К благоприятным условиям относят температуру +20 °C и показатель влажности воздуха не меньше 90%.
Если такие требования соблюдены, процесс наращивания прочности составит 7-14 суток. За этот термин раствор получает 60-70% заявленной прочности, после чего процесс замедляется.
При выдерживании бетона в воде его прочностные свойства будут более высокими, чем при твердении на воздухе. Сухая среда способствует быстрому испарению влаги и остановке процесса. Это связано с тем, что зерна цементной смеси не успевают вступить в гидратацию. Поэтому, чтобы избежать неприятных последствий, необходимо исключить преждевременное высыхание бетона.
В процессе твердения монолита его объем постоянно меняется. Еще материал дает усадку — в поверхностных зонах она более быстрая, чем во внутренней части. В случае нехватки влажности при твердении на поверхности бетона появятся усадочные трещины. Дефекты возникают также при обильном тепловыделении.
Время набора прочности бетона зависит и от окружающей температуры. При низких отметках процесс замедляется, а при высоких — ускоряется.
Если возводимая конструкция будет подвергаться дополнительным нагрузкам или есть необходимость быстрее демонтировать опалубку, процесс твердения придется ускорить. Для таких задач задействуют специализированные добавки. Их концентрация определяется опытным путем в строительной лаборатории.
Чтобы получить заводскую прочность в сжатые сроки, необходимо правильно обслуживать раствор и поддерживать его во влажном состоянии, защищая от сотрясений, ударов и повреждений. При ненадлежащем уходе материал станет низкокачественным и уязвимым к растрескиванию.
Ключевой причиной нехватки прочности является низкая температура, которая сопровождает строителей при зимнем бетонировании.
Под воздействием холода возникают 2 проблемы:
При низкой температуре сроки получения прочностных свойств сильно увеличиваются, поэтому к исходному сырью добавляют специальные компоненты.
В зимних условиях инженеры задействуют противоморозные добавки, которые запускают процессы набора и снижают температуру замерзания жидкого вещества.
При необходимости ускорить твердение при высокой температуре или повышенной влажности исходное сырье подвергается прогреву. После заливки смеси поверхность бетона нужно усилить матами или щитами, которые будут удерживать температуру от гидратации и сохранять требуемые условия. Если наполнитель замерзнет, его запрещено использовать для дальнейших работ.
Электрический прогрев бетона востребован на тех строительных площадках, где имеется доступ к трансформаторам с большой мощностью. Выполнение бетонных работ с применением электрического оборудования — лучший способ получить заводскую прочность без потери эксплуатационных качеств материала.
В зимний период бетон укрывают с целью защиты поверхности от потери тепла.
Время застывания бетона в опалубке
Опалубка ограничивает подвижность состава, по этой причине и скорость процессов в ней происходит быстрее. По ГОСТу ее можно удалить, когда бетон наберет 70% от расчетной прочности, т.е. примерно через 7 дней.
В случае, если прочный бетон не нужен, например, при строительстве сарая или гаража, допускается удаление опалубки спустя 3-4 дня.
Сколько времени бетон застывает в воде
Выдерживание в воде является наиболее оптимальным по ГОСТу. При постоянном контакте влаги, бетон становится более упругим. При созревании на воздухе, постепенно происходит усушка поверхности и могут образовываться микротрещины на поверхности.
Застывание в воде происходит с той же интенсивностью, что и без нее – 28 дней.
Стоит обратить внимание, что количество воды должно быть умеренным. Для каждой марки и состава показатель влажности собственный – обычно его указывают на упаковке.
График по суткам
Ниже представлен график того, как бетон набирает прочность по суткам в зависимости от температуры. Из него видно, что летом, когда воздух разогревается до 25-35°С, время созревания сокращается до 16-20 суток. Обратите внимание, что график набора прочности и твердения бетона не учитывает влажность.
Если вы занимаетесь строительством зимой, придется создать искусственные условия для застывания.
Например, покрыть опалубку отражающей пленкой, и поставить инфракрасные обогреватели. Использоваться ветродуи и тепловентиляторы не рекомендуется, т.к. они высушивают воздух, и могут спровоцировать трещины.
Твердение бетона
Бетон – это искусственный каменный материал, который получается при твердении оптимально подобранной смеси из воды, вяжущего вещества, крупного и мелкого заполнителя, а также специализированных добавок. Крупным заполнителем служат куски гравия или щебня, а мелким – песок.
При смешивании всех компонентов образуется цементное тесто, которое постепенно затвердевает, образуя прочный искусственный камень. В зависимости от качества смеси, марки цемента и входящих в состав добавок бетон имеет разные сроки твердения.
При нормальных условиях, то есть при влажности около 100% и комнатной температуре, время набора прочности бетона составляет 28 суток. В условиях современного строительства это слишком большой срок, поэтому зачастую твердение бетона ускоряют.
Таблица
Набор прочности бетона по суткам происходит нелинейно. Он наиболее интенсивен в первые 5 суток, когда гидратация достигает 50%. Затем процесс постепенно угасает.
Ниже представлена таблица прочности бетона в МПА для классов 200 и 300. В отличие от графика, здесь вы можете в процентном соотношении посмотреть набор твердости состава.