Твердение цементного бетона

Твердение цементного бетона при t = 18...22ºС и относительной влажности воздуха, равной 95-100% (нормальные условия твердения) обуславливается медленными темпами нарастания прочности. Только через 7-14 сут. она приобретает 60 - 80% от марочной. Марку бетона определяют в возрасте 28 сут.

Чтобы добиться показателей заданной прочности, необходим уход за уложенным бетоном,  особенно в ранние сроки. При жарких температурах в целях сохранения  влаги в бетоне его открытые поверхности укрывают полиэтиленовыми и другими пленками, а также рогожей, песком и опилками и время от времени увлажняют. Возможен вариант покрытия поверхности свежеуложенного бетона битумной эмульсией, лаком этиноль, латексом и другими жидкими материалами, формирующими пленку, которая предовтращает испарение воды из бетонной смеси.

При температурах ниже 5 ºС твердение бетона значительно затормаживается, а при отрицательных температурах -  почти прекращается. Крайне опасно замерзание воды в бетонной смеси на момент схватывания цемента. Именно поэтому при бетонировании в зимнее время требуется обеспечить положительную температуру по достижении бетоном не менее 50 % марочной прочности.

Советские ученые С.А. Миронов, В.Н.Сизов, Б.А.Крылов и другие ввели в строительную практику  разработанные способы зимнего бетонирования. Наиболее популярным стал способ "термоса", который сохраняет в бетоне в процессе его твердения положительную температуру посредством использования теплых бетонных смесей (t < 40 ºС). Чтобы бетон не терял тепло, его накрывают соломенными матами, опилками, шлаком и другими материалами на необходимый срок. К данному способу прибегают  при бетонировании массивных конструкций.

При бетонировании немассивных конструкций (балки, колонны, перекрытия и т.п.) в зимнее время бетонную смесь в опалубке подвергают паропрогреву. Водяной пар в опалубке с двойными стенками ("паровая рубашка") способствует повышению  температуры в бетоне до 50 ºC, и через 1-2 сут его прочность будет составлять 50-70 % от марочной. Почти идентичного эффекта можно добиться при электротермообработке бетона, которая производится электродным прогревом бетонной смеси, индукционным нагревом, применением электронагревательных устройств.

Чтобы снизить температуру замерзания воды, в бетонную смесь вводят противоморозные добавки: хлористый натрий, хлористый кальций, нитрат натрия, нитрит-нитрат кальция, поташ, комплексные добавки, в составе которых есть пластификатор и противоморозная добавка. Бетон с этими добавками может твердеть даже при отрицательных температурах. Укладку холодного бетона производят при температуре воздуха не ниже - 20 ºС. Следует всегда учитывать тот факт, что  некоторые добавки могут отрицательно воздействовать на прочность и долговечность железобетона, пусть и ускоряя его твердение зимой. Большие открытые поверхности такого бетона также следует защищать теплоизоляционными материалами, обогревом и другими способами.

На заводах сборного железобетона отформованные изделия (конструкции) подвергают тепловой, тепловлажностной, автоклавной, гидротермальной обработке, что способствует ускорению твердения. Пропарочные камеры периодического действия располагают, заглубляя в земле, стены и дно камер производят из бетона. По завершении загрузки камеры отформованными изделиями ее прикрывают крышкой, котораявстраивается в гидравлический затвор, расположенный  по периметру камеры. Пропарка  изделий осуществляется паром или паровоздушной смесью с температурой 85 - 95 ºС по специальному режиму с исключением внутренних напряжений и трещинообразования.

На заводах с конвейерной технологией производства железобетонных изделий устанавливают пропарочные камеры туннельного типа непрерывного действия. Изделия, располагающиеся на специальных поддонах, продвигаясь по зонам туннеля, тоже подвергаются пропарке по определенному режиму. Длительность пропаривания колеблется от 8 до 16 ч.

Пропаривание можно производить в формах с термоподдонами. Смысл бетонирования с электроразогревом заключается  в том, что бетонную смесь 10-15 мин разогревают до температуры 50 - 90 ºС посредством электронагревательных устройств, а после производят ее укладку в стальную опалубку, уплотняют и защищают теплоизоляционными материалами от охлаждения. Данный способ позволяет бетону за сутки достичь показателя прочности до 65 % от марочной.

Во Владимирском ВГТУ А.С.Арбеньев разработал новый способ - синэнергобетонирование, предполагающий, что бетонная смесь во время перемешивания в синэнергогенераторе иыпытывает одновременное воздействие вибрационной, тепловой и электрической энергии, а также подвергается барботированию в условиях магнитной пароионной среды, что приводит к более полному протеканию процессов структурообразования в ИСК.

В целях ускорения твердения бетона И.М.Грушко было предложено активизировать воду затворения, вводя  в нее щелочи, к примеру, едкого натра, а часть отдозированного цемента подвергать обработке ультразвуком и электромагнитным полем для получения микрокристаллов, выступающих в качестве "затравок" в твердеющем цементном тесте.

Контроль за качеством бетонных работ осуществляют на всех этапах производства: время от времени проверяют качество исходного сырья, его подготовку, правильность дозировки, качество бетонной смеси, фактический состав бетонной смеси, однородность перемешивания, условия твердения бетона. Контроль за нарастанием прочности бетона осуществляется систематическим отбором проб бетонной смеси и изготовлением из нее образцов-кубов, которые должны твердеть в аналогичных условиях, что и на производстве, либо в монолитных конструкциях на стройплощадке. Образцы испытывают в возрасте 7 и 28 сут, реже - в другие сроки.

Используются механические и физические методы определения прочности и однородности бетона без его разрушения. Данные методы называют адеструктивными. К  ним причисляют ультразвуковой импульсный метод, радиометрический метод с использованием рентгеновских лучей в специальных установках. Прочность бетона определяетс при помощи шарикового молотка И.А.Физделя или молотка конструкции К. П. Кашкарова. Для обнаружения внутренних дефектов структуры бетона (трещин, пустот и др.) прибегают к использованию специальных ультразвуковых дефектоскопов.