Основные этапы развития технологии бетона

неоднородность прочности бетона по объему.  

 

Изменяя сырье, составы и технологию, можно получать разнообразные структуры и свойства бетона в зависимости от его предназначения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.Твердение  бетона при нормальной температуре.

 

При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон (на портландцементе) через 7-14 дней после изготовления набирает 60—70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.

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%, создаваемой в специальной камере или при засыпке бетона постоянно увлажняемым песком либо опилками.

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. Твердея, 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 массивного бетона вследствие тепловыделения 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.

Прочность бетона нарастает в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, которые  нормально  проходят в теплых и влажных условиях. Взаимодействие цемента с водой прекращается, если бетон высыхает или замерзает. Раннее высыхание и замерзание бетона непоправимо ухудшает его строение и свойства. 
 Бетон  нуждается в уходе, создающем  нормальные  условия  твердения , в особенности в начальный период после укладки (до 15-28 суток). В теплое время года влагу в бетоне сохраняют путем поливки и укрытия. На поверхность свежеуложенного бетона наносят битумную эмульсию или его укрывают полиэтиленовыми и другими пленками. 
Более точно прочность  бетона  в промежуточные сроки  твердения  определяется по опытной кривой нарастания прочности  бетона , которая может быть построена по результатам испытания образцов 3, 7, 28, 90 - суточного возраста.  Бетон   при   нормальных  условиях  твердения  имеет низкую начальную прочность и только через 7-14 сут приобретает 60-80% марочной прочности 
 
Относительная прочность  бетона  на сжатие при различных  температурах   твердения , % от 28-суточной  
( твердение  при +20°С и влажности 90-100%)

 

 

 

 

 

 
 

Бетон	Срок  твердения , суток	Средняя  температура  бетона, °С
		-3	0	+5	+10	+20	+30
М200 - М300 на портландцементе М-400, М-500.	1	3	5	9	12	23	35
	2	6	12	19	25	40	55
	3	8	18	27	37	50	65
	5	12	28	38	50	65	80
	7	15	35	48	58	75	90
	14	20	50	62	72	90	100
	28	25	65	77	85	100	-

 
Для ускорения набора прочности и уменьшения времени выдержки рекомендуется использовать бетон (пескобетон) с пониженным водоцементным отношением (В/Ц). При В/Ц=0,4 сроки, приведенные в таблице, уменьшаются в 2 раза. 
 
Для этого в бетон добавляются суперпластификаторы  
 
 Твердение   бетона . 
Прочность бетона нарастает в результате взаимодействия цемента с водой. По научному этот процесс называется гидратация цемента. Гидратация останавливается, если в молодом и набирающем прочность бетоне высыхает или вымерзает вода (влажность). Высыхание и замерзание молодого бетона существенно ухудшает его свойства и прочностные характеристики. А молодым он считается, как минимум, пару недель. Если честно, то хотя бы недельку постоит в  нормальной  влажности и  температуре  - уже хорошо, уже есть примерно 70% прочности.  
С потерей влаги, необходимой для нормального процесса гидратации, надо бороться. Ведь теряется не только влага, а теряется ещё и прочность. Вернее, - она не набирается. Свежеуложенный бетон, в жаркую погоду неплохо бы накрыть мокрой мешковиной, или хотя бы плёнкой ПВХ.  
• 1-5 дневные бетонные конструкции - не помешает поливать водой. Хуже не будет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.Твердение бетона зимой.

 

При бетонировании зимой необходимо обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде в течение заданного срока. Это достигается двумя способами: 1)использование внутреннего запаса теплоты бетона. ; 2)дополнительной подачей теплоты бетону, если внутренней недостаточно. В первом случае необходимо применять высокопрочный и быстротвердеющий портландцемент. Также, рекомендуется использовать ускоритель твердения цемента - хлористый кальций, уменьшать количество воды в бетонной смеси, вводя в нее пластифицирующие и воздухововлекающие добавки, и уплотнять ее высокочастотными вибраторами. Все это ускоряет твердение бетона при возведении сооружений и позволяет добится набора достаточной прочности бетона перед замораживанием. Внутренний запас теплоты в бетоне создают путем нагрева материалов, составляющих бетонную смесь, кроме того, в твердеющем бетоне теплота выделяется при химической реакции, происходящей между цементом и водой (экзотермия цемента). Подогреваю только воду для бетона, либо воду и заполнители (песок, гравий, щебень). Воду можно подогреть до 90оС, заполнители - до 40оС, цемент не подогревают. Необходимо. чтобы тепмература бетонной смеси на выходе из бетоносмесителя была не выше 30 оС, т.к. при более высокой температуре она быстро густеет(теряет подвижность, что затрудняет укладку, а добавлять воду нельзя - вода снижает прочность). Минимальная температура бетонной смеси при укладке в массивы должна быть не ниже 5оС, а при укладке в тонкие конструкции - не ниже 20оС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22. Способы интенсификации твердения бетона.

 

В производстве сборного железобетона применяются различные способы интенсификации твердения бетона, которые в зависимости от основного фактора, способствующего твердению, можно разделить на три группы: технологические, химические и тепловые. Эти способы обеспечивают неодинаковую степень ускорения твердения бетона и поэтому целесообразность каждого из них определяется условиями производства. Весьма эффективно совместное применение различных способов ускорения твердения бетона.

Технологические способы ускорения твердения бетона заключаются в применении быстротвердеющих цементов, сухом и мокром вибродомоле цемента, виброактивации бетонной смеси, применении жестких смесей и эффективных способов их уплотнения.

Химические способы ускорения твердения бетона предусматривают введение в бетонную смесь различных добавок (хлористого кальция, хлористого натрия и др.). В заводских условиях добавки-ускорители твердения бетона можно рекомендовать лишь как средство сокращения продолжительности тепловой обработки.Тепловые способы интенсификации твердения бетона являются. наиболее эффективными. Они получили широкое применение на заводах сборного железобетона. В качестве источника тепловой энергии в современных установках принимаются пар, вода, электроэнергия, инфракрасные лучи и др.; вследствие этого возможны различные режимы и условия тепловой обработки бетона в изделиях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23. Первоначальная усадка бетонной смеси.

 

На величину первоначальной усадки могут оказать влияние форма, арматурный каркас и производственные факторы. Густое армирование и узкая форма будут препятствовать проявлению первоначальной усадки,

Создание жесткого скелета в бетонной смеси с большим расходом воды, уменьшая внешнюю первоначальную усадку, не может препятствовать протеканию седиментационных процессов между зернами крупного заполнителя. Поэтому в бетоне увеличится доля скрытой усадки, протекающей в отдельных микрообъемах и вызывающей расслоение и ухудшение качества бетонной смеси

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24. Усадка бетона.

 

Контракционная усадка (стяжение бетона) – развивается вследствие химических реакций, происходящих в бетоне при взаимодействии воды и минералов цемента. При этом гидраты, образующиеся в ходе химического взаимодействия, имеют меньший объем, чем исходные материалы. Надо отметить, что контракционная усадка почти не отражается на объеме изделий из бетона, а приводит к возрастанию пористости бетона. Степень такой усадки напрямую зависит от минерального состава и степени гидратации цемента

Влажностная усадка – связана с высыханием бетона и превышает контракционную в 5-10 раз. Влажностная усадка бетона проходит в 2 стадии, пластическую (первичную), и по мере высыхания и твердения бетона (гидравлическую).

Пластическая усадка бетона интенсивно развивается в первые 30 минут – полтора часа после укладки бетона и связана с впитыванием воды опалубкой, основанием, выделением её из бетонной смеси, испарением. Чем меньше в бетоне воды, тем меньше степень пластической усадки, чем больше поверхность конструкций по площади, чем меньше в ней арматуры – тем сильнее выражена пластическая усадка бетона. Если в условиях жаркого климата бетон не получает необходимого влажностного ухода, пластическая усадка приводит к образованию трещин.

После схватывания бетона идут процессы его твердения, которые сопровождаются гидравлической усадкой. Она в 5-10 раз меньше пластической, однако отражается на поведении бетона наибольшим образом. По мере испарения воды, потери её из межкристаллических пространств, происходит уменьшение объема цементного камня во всех слоях бетона, что создает внутренние напряжения, которые наиболее выражены при неравномерном высыхании бетона. Это может стать причиной трещин, снижения непроницаемости, морозостойкости и даже прочности бетона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25. Деформации ползучести.

 

В бетоне различают деформации двух основных видов: объемные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности, и силовые, развивающиеся главным образом вдоль направления действия сил. Силовым продольным деформациям соответствуют некоторые поперечные деформации, начальный коэффициент поперечной деформации бетона   (коэффициент Пуассона). Бетон представляет собой упругопластический материал. Начиная с малых напряжений, в нем помимо упругих восстанавливающихся деформаций развиваются неупругие остаточные или пластические деформации. Поэтому силовые деформации в зависимости от характера приложения нагрузки и длительности ее действия подразделяют на три вида: при однократном загружении кратковременной нагрузкой, при длительном действии нагрузки в при многократно повторном действии нагрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26. Температурные деформации.

 

Температурные деформации бетона. Бетон подчиняется общему закону расширения и сжатия тел при изменении температуры. Коэффициент линейного расширения бетона составляет в среднем 0,00001 (колеблется от 0,000008 до 0,000011). Это значит, что на каждые 10 м длины бетон либо расширяется (удлиняется) на 1 мм при повышении температуры на 10°, либо сжимается (укорачивается) на 1 мм при снижении температуры на 10°. При больших размерах бетонных и железобетонных сооружений деформации от температуры становятся настолько значительными, что могут повлиять на прочность сооружения. Чтобы уменьшить это влияние, сооружение разрезают по длине на несколько участков температурными швами (например, в сооружении, забетонированном летом при температуре 20° С, при расстоянии между температурными швами около 40 ж может зимой при —20° С образоваться в шве зазор шириной до 15 мм).

тоже предварительно смоченную. Наполнение формы бетонной смесью производится в три слоя по 10 см каждый. Каждый слой протыкается (без удара) 25 раз стержнем диаметром 15 мм.

После наполневдя формы излишек бетонной смеси срезается вровень с краями, затем форму медленно снимают, поднимая ее вверх за кольцо и сохраняя при этом строго вертикальное положение формы. Отформованный бетонный конус после снятия формы дает осадку, которую лёгко измерить, положив линейку на поставленную рядом с бетоном форму конуса ( 83). Чем больше осадка конуса, тем больше степень подвижности бетонной массы. Бетонную смесь с небольшим количеством воды, не дающую осадки или имеющую осадку в пределах 1—2 см, принято называть жесткой; смесь с большим содержанием воды, дающую осадку свыше 2—3 см, — пластичной.