Czas wiązania betonu: modele chemiczne i fizyczne. czas
Jak długo trwa beton? Jakie procesy zachodzą w nim podczas przekształcania półpłynnego roztworu w stały materiał? Jak temperatura powietrza wpływa na te procesy? Zrozummy to.
Chwyt: Chemia i fizyka
Для начала давайте выясним, что это за процесс - схватывание бетона, как он протекает с точки зрения химических реакций и физической модели (см.также статью «Бетонные столбики – важный элемент строительства»).
Aby wyjaśnić: wszystkie procesy w konkretnym, ściśle mówiąc, jest bardziej poprawne nazywanie hydratacji cementu. Z oczywistych względów w reakcję nie bierze się o wiele więcej chemicznie odpornego piasku kwarcowego i tłucznia.
Model chemiczny
Gdy cement portlandzki wejdzie w kontakt z wodą, jednocześnie rozpoczyna się kilka procesów chemicznych, w wyniku których tlenki i sole glinu i wapnia przekształca się odpowiednio w wodorowęglany i hydrokrzemiany.
Główne reakcje są następujące:
- 3CaO*Al2O3+6H2O -> 3CaO*Al2O3*6H2O.
- Ca2SiO4+H2O -> Ca2SiO4*H2O.
- 3CaO*SiO2+H2O -> 3Ca2SiO4*H2O+Ca(OH)2.
Wszystkie trzy reakcje przebiegają wraz z uwolnieniem niewielkiej ilości ciepła. Pełne nawodnienie cementu wymaga wymieszania go z wodą w stosunku 1: 0,4; jednocześnie około 60% całkowitej ilości wody bierze udział w rzeczywistych procesach chemicznych. Pozostały płyn pozostaje zamknięty w komórkach przyszłego betonu, tworząc jego porowatą strukturę; odparuje za kilka tygodni, a nawet miesięcy.
Równolegle z uwadnianiem składników minerałów cementowych w masie betonu zachodzi kilka wolniejszych reakcji, które stopniowo prowadzą do zestawu wytrzymałego betonu:
- Wapno gaszone Ca (OH) 2, w połączeniu z dwutlenkiem węgla, stopniowo przechodzi w trwały i słabo rozpuszczalny węglan wapnia CaCO3.
- Dodanie dwutlenku krzemu do tej reakcji prowadzi do równie silnych i stabilnych krzemianów wapnia.
Model fizyczny
Jak wygląda proces w zakresie procesów fizycznych zachodzących w masie betonu?
| Czas od początku nawodnienia | Bieżące procesy |
| 5 minut | Powierzchnia ziaren cementu pokryta jest iglastymi kryształami glinianu wapnia 3CaO * Al2O3. |
| 6 godzin | Kryształy rosną do tego stopnia, że zaczynają tworzyć wspólną sieć krystaliczną. Pierwsze przestrzenne połączenia powstają między ziarnami cementu. |
| 8-10 godzin | Лавинообразно ускоряющийся рост кристаллической структуры создает между зернами сплошную решетку. Прочность бетона стремительно растет. Одновременно внутри кристаллической структуры начинается рост более мелких кристаллов - своеобразного «ворса» из силикатов кальция. |
| 24 godziny | Krzemiany wapnia zaczynają przemieścić kratę aluminiową, tworząc własną silną sieć pomiędzy wypełniaczami litymi. |
| 28 dni | Kamień cementowy składa się całkowicie z kryształów krzemianu wapnia. Gipsy wytłaczane. |
Czas reakcji
Ogólnie rzecz biorąc, ile czasu konkretne sprzęgła są jasne z poprzedniej tabeli. Po 6 godzinach jego masa przestaje być mobilna; po dniu traci swoją plastyczność, ale pozostaje kruchy. Pełna wytrzymałość marki jest uzyskiwana przez materiał w ciągu około miesiąca.
Odniesienie: wytrzymałość marki odpowiada maksymalnej sile ściskającej, jaką ten beton jest w stanie wytrzymać bez zniszczenia. Wysiłek mierzy się w kilogramach na centymetr kwadratowy. Tak więc beton M200 musi wytrzymać 200 kgf / cm2, M300 - 300 kgf / cm2, M400 - 400 kgf / cm2 i tak dalej.
Jednak powyższa tabela jest prawdziwa dla tak zwanych normalnych warunków: + 18-22С przy względnej wilgotności około 60%. Co dzieje się w przypadku odchyleń w jednym lub drugim kierunku?
| Odchylenie | Pod wpływem |
| Obniżenie temperatury | W niskich temperaturach (od 0 do +18) prędkość reakcji maleje; ustawienie może potrwać do 5-7 dni. Kiedy temperatura betonu spada poniżej 0 stopni, woda krystalizuje, a hydratacja cementu portlandzkiego zatrzymuje się całkowicie. |
| Wzrost temperatury | Do pewnego ograniczenia reakcje są przyspieszane; jednak w temperaturze 90 ° C i wyższej woda zaczyna szybciej odparowywać z rosnącej struktury krystalicznej niż reaguje z nią. W rezultacie utwardzanie ponownie zatrzymuje się. |
| Niższa wilgotność | W suchym powietrzu woda szybko odparowuje z powierzchniowej warstwy betonu, co prowadzi do spadku jej wytrzymałości i pojawienia się pęknięć. |
| Zwiększona wilgotność | W normalnej temperaturze prowadzi to tylko do zwiększenia ostatecznej wytrzymałości betonu przy braku pęknięć. W podwyższonej temperaturze do + 80 ° C w atmosferze nasyconej parą, zestaw 60-70% wytrzymałości trwa tylko 16 godzin. |
Jak wyrównać odchylenia od normalnego trybu?
- W upale i przy suchej pogodzie, struktura w szalunku jest pokryta mokrym workiem, mokrym trocinami lub podlewane wodą dwa lub trzy razy dziennie.
- Przy temperaturach do -5 ° C wystarczy pokryć i, jeśli to możliwe, zaizolować młody beton. Ciepło uwalniane podczas hydratacji nie pozwoli na zamarznięcie wody.
- W niższych temperaturach wymagane jest ogrzewanie. Alternatywą jest zastosowanie zimowych gatunków betonu, które dzięki specjalnym dodatkom są w stanie regulować w ujemnych temperaturach.
Jest to przydatne: dzięki dodatkom przeciw zamarzaniu cena metra sześciennego wzrasta tylko o 100-300 rubli za metr sześcienny. Właściwie beton zimowy można łatwo przygotować własnymi rękami: instrukcja jest zredukowana do dodania specjalnych dodatków zapobiegających zamarzaniu (np. Antifreeze DS) w ilości 1% masy cementu.
Przydatne rzeczy
- Całkowita siła może przekroczyć ocenę. W normalnych warunkach wytrzymałość betonowej struktury w ciągu 3 miesięcy sięga 120%.
- Możesz usunąć szalunek i chodzić po monolicie po 3-4 dniachi Przetwarzanie, budowanie ścian na betonowych fundamentach itp. może za 10-14 dni.
- Nie jest pożądane stosowanie instrumentów perkusyjnych przed uzyskaniem pełnej siły.. Jeśli konieczne jest przetwarzanie, lepiej jest ciąć żelbetowe za pomocą kółek diamentowych i otworów diamentowych w betonie: w tym przypadku nie można obawiać się pęknięć i zrębków.
Wniosek
Надеемся, что предложенная вниманию читателя информация будет полезна ему при ремонте или строительстве (см.также статью «Фибропенобетон: особенности и область применения»).
Jak zwykle film wideo w tym artykule zawiera dodatkowe materiały. Sukcesy!