Если бетон не набрал проектной прочности. График набора прочности бетона: особенности, виды, технология и основные показатели. Когда снимать опалубку

Бетон представляет собой строительный материал из смеси заполнителя и вяжущего вещества, которые при затворении водой переходят из жидкого состояния в твёрдое. В качестве заполнителей применяют песок, керамзит, щебень и другие сыпучие материалы с зернистой структурой.

Вяжущие вещества для бетонов имеют органическую и неорганическую природу. К органическим относят полимеры, битумы, клей. Неорганические - цемент и его разновидности, жидкое стекло, гипс и т.д.

Состав бетона - выбранные заполнитель и вяжущее вещество, а также их соотношение - влияют на его прочностные характеристики и область применения. Если Вас интересуют прямые поставки качественного бетона, воспользуйтесь ссылкой на бетонный завод по адресу https://betonnijzavod.ru .

Набор прочности бетона

Прочность бетона - это его основное физико-механическое свойство. Набор прочности представляет собой химическую реакцию гидратации - взаимодействие воды и вяжущего вещества, в результате которой образуется бетонный камень.

Набор прочности бетонным камнем включает 2 стадии:

1. схватывание, происходящее в первые сутки после приготовления бетонной смеси. Чем выше температура окружающей среды, тем быстрее схватывается бетон. Тем не менее, в этот период смесь остаётся подвижной и на неё можно воздействовать, т.е. заливать в опалубку и уплотнять;
2. твердение. Этот процесс занимает 28 дней. Столько времени требуется бетону, чтобы затвердеть до проектной отметки. Иными словами, стать полноценной строительной конструкцией.

Вяжущие вещества придают бетону дополнительное свойство, называемое усадкой. Затвердевший бетонный камень постепенно набирает окончательную прочность в течение нескольких лет, слегка сжимаясь и растрескиваясь при этом.

Бетон не набирает прочность: причины

В зависимости от марки бетона, а также условий окружающей среды существуют регламентированные значения прочности на стадиях:

• снятия опалубки;
• начала эксплуатации конструкции;
• контроля качества получившегося бетона.

Фактически полученные значения могут не соответствовать нормативным по следующим причинам:

1. использование слишком большого количества воды;
2. отсутствие в составе противоморозных добавок или пренебрежение прогревом бетонной смеси при проведении работ в условиях ниже +5 градусов;
3. использование перемёрзших компонентов;
4. недостаточное уплотнение смеси;
5. слишком длительный замес;
6. некачественное вяжущее, в частности, цемент и его разновидности;
7. неправильно подобранное соотношение «заполнитель-вяжущее»;
8. использование некачественных добавок;
9. ненадлежащий уход за залитым бетоном или его отсутствие.

Чаще всего для решения проблемы прибегают к экстренному прогреву бетона в течение нескольких дней. Если после этого прочность не достигает 70% от проектной, то решается вопрос о демонтаже конструкции или разработке мероприятий по её усилению.

Показатель прочности - основная характеристика бетона как конструкционного материала. Одним из его свойств является набор прочности бетона со временем. Только после полного затвердевания можно сделать оценку качества, поскольку показатель достигает максимальных значений.

После укладки в смеси начинают происходить физико-химические процессы по превращению его в прочную основу для строительной конструкции. Как только под их влиянием вода и цемент вступают во взаимодействие, раствор постепенно теряет свою подвижность и изменяет свойства. Формирование новой структуры происходит в течение определенного времени. Вызревание бетона предполагает прохождение раствором двух стадий: начальной - схватывания, и завершающей - затвердевания. Их прохождение дает возможность получить прочностные свойства соответствующие бетону определенного класса и марки.

Во время транспортировки в автобетоносмесителе смесь остается подвижной благодаря постоянному перемешиванию и тиксотропным ее свойствам. Прекращение механического воздействия на раствор после заливки увеличивает его вязкость, и он начинает схватываться. Все выявленные дефекты нужно устранять в начале первой стадии вызревания, она начинается сразу после заливки бетонной смеси и длится недолго.

Время схватывания зависит от температуры воздуха. Постоянная температура +20°С считается идеальным условием для первой стадии застывания раствора, позволяющим ему схватиться за 3 часа. При изменении этого условия длительность схватывания может уменьшиться или увеличиться. Дольше всего эта стадия длится при температурных значениях окружающего воздуха близких к 0 градусов.

Стадия твердения

После окончательного схватывания раствора начинается стадия твердения. На начальном этапе заполнитель, скрепленный кристаллизованными частицами цемента, не обеспечивает требуемую прочность. Но с началом реакции гидратации, твердение становится наиболее динамичным. Бетонная основа за 7 суток становится намного прочнее. За этот небольшой отрезок времени бетон набирает 70 процентов прочности. После происходит замедление этого процесса и еще 25% твердости набираются на протяжении трех недель. Полное затвердевание происходит через несколько лет.

Сколько бетон набирает прочность?

Если марка раствора определяется через 28 дней после заливки, то это и есть ответ на интересующий многих вопрос, за сколько бетон набирает твердость. Но не стоит забывать о некоторых особенностях набора прочности бетона в зависимости от температуры:

• При низких температурах воздуха значения прочности растут медленнее;
• При нулевой отметке вовсе не твердеет, поскольку гидратация цемента из-за замерзшей воды становится невозможной, потепление активизирует набор твердости;
• Влажная среда помогает бетонному основанию становиться прочнее;
• При пониженной влажности набор замедляется и даже может прекратиться, из-за нехватки воды, которая нужна для гидратации вяжущего.

Зависимость времени набора прочности от температуры

По приведенным в таблице данным видно, что временной показатель затвердевания бетонной основы зависит от марки и температурных условий.

Нужно иметь в виду, что скорость затвердевания раствора – величина непостоянная. На графике хорошо видно, что набранная скорость в первую пятидневку затем начинает постепенно уменьшаться. Временной интервал, в котором происходит ускоренное твердение раствора, принято называть периодом выдерживания. В это время важно обеспечить залитому раствору необходимые температурные и влажностные условия.

Хотя график набора прочности бетона составлен на месяц, данный процесс выходит за рамки этого временного периода (СП 63.13330.2012). Для окончательного затвердевания конструкции могут потребоваться годы.

От чего зависит набор прочности?

Если созданы благоприятные условия, то бетонное основание затвердевает за 28 дней. Но под влиянием некоторых факторов время набора прочности может увеличиваться или наоборот сокращаться. Срок затвердевания бетонного камня зависит от:

• Постоянства температурных показателей во время вызревания бетона;
• Уровня влажности;
• Возможных атмосферных осадков и их интенсивность;
• Марки цемента;
• Времени выполнения заливки.

Температура

Если говорить о влиянии температуры окружающей среды на набор прочности бетона, то здесь действует следующее правило: чем холоднее, тем больше времени займет затвердевание бетонного основания. При отрицательной температуре процесс останавливается, из-за чего время окончательного затвердевания увеличивается. Поэтому на севере, где вызревание бетонного камня проходит в условиях низких температур, процесс может длиться годами.

Такой большой срок обусловлен тем, что вода, необходимая для реакции гидратации не может испаряться, поскольку постоянно замерзает. Но при наступлении тепла и повышении температуры воздуха до положительных значений, процесс затвердевания бетонной конструкции возобновляется.

Время

При определении сроков проведения работ по бетонированию основания строительной конструкции пользуются таблицей набора твердости. В ней приведены прочностные показатели, которых достигает бетонный камень через определенный отрезок времени после заливки при разных температурных значениях.

Влажность

Понижение влажности окружающего воздуха в месте бетонирования отрицательно сказывается на процессе твердения бетонного камня. В сухом воздухе испарение воды из раствора происходит намного быстрее, поэтому скорость набора необходимой прочности бетона достаточно высокая. Но ускоренная гидратация цемента недостаточно скрепляет компоненты, и бетонная основа получается непрочной.

Оптимальный показатель влажности 66-70%.

Летом время застывания заливки зависит от влажности основы. При максимальной влажности повышается скорость нарастания твердости.

Цемент и добавки

Использование при замесе раствора портландцемента разных марок приводит к изменению времени его твердения. Поскольку, чем выше марка цемента, тем меньше дней требуется бетону, чтобы набрать марочную прочность. Существенное влияние на скорость застывания смеси оказывает ее состав и характеристики исходных материалов.

Зимой в раствор добавляют противоморозные смеси. Поскольку сразу после заливки он сможет немного затвердеть благодаря тепловыделению, а вот после замерзания воды процесс прекращается.

Летом наоборот лучше замедлить испарение влаги, чтобы защитить конструкцию от преждевременного пересыхания. Это несложно сделать с помощью специальных добавок, которые также улучшат прочностные показатели бетона.

Внимание! Если в составе будут пористые материалы, то испарение влаги будет происходить медленнее.

Для быстрого нарастания твердости бетона и получения качественной конструкции нужно обеспечить надлежащий уход. Причем начинать ухаживать следует сразу после заливки, и продолжать до момента снятия опалубки. Полная нагрузка конструкции возможна только после получения бетоном расчетной прочности.

После завершения монолитных работ наступает достаточно продолжительный этап выдержки и набора железобетонными конструкциями прочности. Мы расскажем, в каком уходе нуждается бетон во время твердения, как его ускорить и какие физико-химические явления сопровождают этот процесс.

Химия процесса твердения

Сооружение бетонных конструкций, полностью отвечающих расчётным характеристикам — настоящее искусство, которое невозможно постичь без понимания сложной и непрерывной последовательности преобразований, происходящих в структуре материала. Прообразы строительных вяжущих, отдаленно напоминающих современный цемент, появились ещё во 3-2 тысячелетии до н.э. Однако состав и соотношение компонентов таких смесей подбирались исключительно экспериментальным путём вплоть до конца XVIII века, когда был запатентован так называемый «романцемент». Это стало первой вехой в научном подходе к развитию строительного бетона.

Химическая природа твердения современного цемента весьма сложна, она включает длинную цепочку перетекающих друг в друга процессов, в ходе которых формируются сначала простейшие химические, а затем всё более прочные физические связи, приводящие к образованию монолитного камнеподобного материала. Подробно рассматривать эти процессы для человека, неискушённого в химии как науке, нет никакого смысла, гораздо полезнее оценка внешних признаков таких явлений и их практического смысла.

В современном строительстве используется преимущественно портландская цементная смесь, состоящая из обожжённой глины, гипса и известняка, а с точки зрения химии — из оксидов кальция, кремния, алюминия и железа. Первичное сырье проходит термическую обработку и тонкое измельчение, после чего компоненты смешиваются в точно определённой пропорции. Главная цель обработки в процессе производства — разрушить природные химические и физические связи веществ, которые впоследствии восстанавливаются в присутствии воды. Цемент, в отличие от необработанной глины и извести, твердеет вследствие не высыхания, а гидратации, поэтому его намокание после окончательного отверждения не приводит к размягчению и повышению вязкости.

Нарастание прочности бетона

В отличие от атмосферных вяжущих, быстро отвердевающих на воздухе, цемент твердеет практически весь срок эксплуатации бетонных конструкций. Связано это с тем, что в толще застывшего изделия остаются вещества, не успевшие вступить в реакцию с водой. В действительности при производстве бетонной смеси воду в нее добавляют в количестве, заведомо недостаточном для реагирования всех частиц минерального вяжущего. Связано это с тем, что повышенное содержание воды в бетоне приводит к его расслоению, значительной усадке при твердении и появлении внутренних напряжений.

Тем не менее, остатки минеральных веществ продолжают реагировать, ведь в толще своей бетон имеет ненулевую влажность. Из-за этого его твердение происходит не мгновенно, а в течение продолжительного времени. Из всего срока твердения можно выделить наиболее интенсивный период, который для бетона на портландцементе составляет 28-30 дней. Если в течение этого времени бетонное изделие находится в соответствующих условиях, оно принимает 100% расчётной прочности. При этом всего за 6-8 дней твердения прочность бетона достигает 60-70% от марочной , а треть расчётной прочности изделие приобретает уже на 2-3 сутки.

Сезонная специфика

Твердение смесей на цементном вяжущем сопровождается двумя процессами — незначительным увеличением объёма и выделением тепла. Из-за этого протекание реакций отверждения может существенно отличаться в зависимости от внешних условий.

Сначала нужно разобраться с увеличением объёма. Этот процесс имеет определённую практическую пользу: способствует более лёгкому отделению опалубки и предварительно растягивает арматуру, увеличивая качество сцепления и позволяя стали воспринимать растягивающую нагрузку практически сразу после её возникновения, минуя стадию упругой деформации. Негативные последствия от расширения возникают в ситуациях, когда бетон стеснён формой, например при заливке бетонных стяжек, шпонок в сборно-монолитных конструкциях и производстве изделий в жёсткой несъёмной опалубке. В подобных случаях обязательно требуется устройство сжимаемой оболочки, компенсирующей линейное расширение.

Выделение тепла может иметь как положительный, так и отрицательный эффект. Для начала нужно понимать, что нагрев твердеющей бетонной массы наиболее ярко выражен в первые 50 часов после приготовления смеси. Интенсивность нагрева возрастает соразмерно габаритам изделия, ведь из толщи бетона сложнее отводить тепло. Также нужно учесть, что бетон с высоким содержанием цемента будет нагреваться сильнее низкомарочного.

При низких температурах воздуха способность бетона нагреваться в процессе твердения позволяет относительно легко поддерживать нормальный температурный режим. При том, что в обычных условиях минимальная температурная отметка для проведения бетонных работ составляет +5 °С, заливать изделия в несъёмную опалубку из пенополистирола можно даже при морозе до -3 °С: собственное выделение тепла позволит поддерживать необходимую температуру. Даже обычные бетонные конструкции можно защищать утепляющими материалами для поддержания нужного температурного режима или обустраивать тепляки, в которых просто сохраняется плюсовая температура. Важно отметить, что после набора бетоном 50-60% прочности мороз не оказывает разрушительного воздействия по той причине, что большинство воды уже успело вступить в реакцию. Однако скорость твердения при этом падает практически до нуля, что нужно учитывать при определении сроков выдержки.

В жаркую погоду естественный нагрев бетонной смеси оказывает негативное влияние. Вода с поверхности испаряется слишком быстро, к тому же нагрев провоцирует линейное расширение, сопровождающееся раскрытием трещин, что в процессе твердения бетона недопустимо. Поэтому массивные изделия, находящиеся под открытым солнцем, нужно постоянно увлажнять и охлаждать проточной водой хотя бы в первые 7-10 суток после заливки. Остаток срока выдержки бетон может оставаться под укрытием из полиэтиленовой плёнки.

Ускорение схватывания и набора прочности

В зависимости от марки, бетону достаточно 20-30 часов чтобы окончательно принять форму, после чего его можно обильно поливать водой, чтобы сделать процесс набора прочности более интенсивным. Высокая температура также способствует ускоренному твердению, но только при условии, что нагрев будет однородным по всей толщине отливаемого изделия. Так, на заводах ЖБИ твердение ускоряют, обдавая изделие паром при температуре 70-80 °С, но нужно помнить, что нагрев свыше 90 °С для твердеющего бетона губителен.

Обеспечить максимальную скорость набора прочности можно правильным водоцементным отношением приготовленной смеси, установленным ГОСТ 30515 2013. Также ускорить процесс можно внесением различных добавок: хлорида кальция, сульфата и хлорида натрия, углекислого натрия (соды). Но нужно помнить, что применение ускорителей схватывания ограничено их предельным содержанием, а также типом бетонной конструкции, маркой бетона и арматуры, типом используемого цемента. Больше ясности в этот вопрос может внести ГОСТ 30459-96.

В заключение следует отметить, что в гражданском строительстве необходимость ускорить твердение бетона возникает крайне редко. Бетон приобретает большую часть марочной прочности достаточно быстро, поэтому в случае заливки перекрытий или армированных поясов продолжать строительные операции можно уже спустя 7-10 дней после выполнения монолитных работ. Если же речь идёт о фундаменте , то ускорять твердение не имеет практически никакого смысла: основание здания должно пройти усадку в течение года чтобы опорный слой грунта успел стабилизироваться и возможный перекос мог быть устранён корректирующим слоем или в процессе возведения коробки.

Устройство железобетонного монолитного фундамента требует знания и понимания многих важных моментов.

Прежде чем залить смесь в опалубку, непрофессионалу в строительной теме следует подготовиться теоретически.

Имеет немалое значение время разборки опалубки. Как контролировать прочность и когда можно фундамент нагружать?

Как указано в п. 2.5 СНиП 2.03.01-84, для возведения фундаментов следует применять бетон не ниже М-200. Так как БМ-100 используют для устройства подготовки, само тело фундамента чаще всего выполняют из бетона М-200.

На твердость уложенного в опалубку раствора влияют разные факторы, в том числе такие:

• Правильное соотношение ингредиентов;
• Температура воздуха;
• Влажность воздуха;
• Период времени от приготовления смеси до укладки;
• Толщина слоя;
• Соблюдение технологии и пр.

Набор прочности представляет собой химический процесс, требующий оптимальных условий, наиболее важны тепло и влажность. В зависимости от соотношения этих показателей, процесс достижения нормативных прочностных характеристик длится до 28 суток.

Если чрезмерно жарко, то есть температура воздуха выше 25 градусов, то смесь , из нее быстро испарится влага, необходимая для нормального течения реакции твердения, а при температурах ниже +5 градусов процессы замедляются, что отрицательно сказывается на времени застывания.

Оптимальная температура +20 градусов по Цельсию. Уже с первых часов прочность смеси начинает увеличиваться: через 2,5 часа смесь схватится, но твердость еще слишком мала, чтобы бетон держал форму. Интенсивнее всего фундамент набирает прочность в первую неделю, достигая 70% от проектной. Застывание, твердение продолжается до 28 суток.

Контроль схватывания бетона

В условиях выполнения бетонных работ строительными предприятиями контроль качества проводится путем испытания образцов бетона следующими методами:

• Сжатием специальным оборудованием;
• Простукиванием массива молотком Кашкарова;
• Ультразвуковыми приборами (неразрушающий метод).

Для испытания на стационарном станке готовят кубики: из одной порции смеси заливают образцы размером 10×10 см в количестве не менее 3-х, маркируя сами образцы, а также фиксируя на них дату и время.

Кубики передают в специальную строительную лабораторию проводить испытания, где на основании нагрузки, при котором кубики разрушились, выполняют расчеты и выводят прочность бетона, учитывая возраст кубиков. Этот метод считается точным.

Простукивание молотком дает приблизительные результаты и относится к неточным методам. Молотки есть разных видов, а прибор конструкции Кашкарова примечателен тем, что сила удара не отражается на итоговых показаниях прочности. Сам молоток весит 400-800 г.

Прочностные показатели определяют по следам, остающемся на бетоне, в соответствии с таблицей, приведенной в нормативной литературе.

Ультразвуковые приборы основаны на определении скорости прохождения ультразвука через толщу бетона: чем плотнее бетон, тем меньше скорость. Кроме величины прочности, ультразвуковой метод позволяет установить наличие пустот, раковин в массиве фундамента или иного конструктивного элемента.

Специальные методы должны применяться профессионалами с опытом работы в строй. лаборатории, дилетанты не смогут определить точной величины сопротивления материала сжатию, то есть прочности.

В кустарных условиях проверка схватывания производят так: одновременно с укладкой смеси в опалубку заливают отдельно форму произвольного размера (размером в плане 10×10 см), но желательно одинаковой с основным конструктивом высоты.

На 2 день с одной стороны опалубку нужно снять и посмотреть, держит ли бетон форму, насколько он схватился. При необходимости следует спустя сутки убрать опалубку с другой грани образца и проанализировать динамику схватывания. Один из образцов можно попытаться разбить, чтобы убедиться в его твердости.

Важно понимать, что образец меньших размеры, чем массив фундамента, а в небольшом объеме бетон застывает быстрее. Убедившись, что образец схватился, следует дать массиву дополнительное время 2-5 суток, чтобы получить желаемый результат - крепко затвердевший, схватившийся фундамент.

Когда снимать опалубку

Снятие опалубки можно осуществлять при острой необходимости на 3-5 день, но лучше выдержать 7-14 дней.

Хорошо схватившийся, набравший 30-70% прочности бетон сохраняет форму, не дает сколов разбирая опалубку. Распалубка допустима в ранние сроки, если щиты, доски нужны для выполнения работ на другой захватке или на следующем объекте.

В приватном строительстве резонно не спешить и дать смеси набрать нужные показатели прочности, для чего потребуется 2 недели.

Через сколько можно нагружать фундамент

Давать нагрузку на фундамент - значит, выполнять следующий этап возведения здания, в случае с фундаментом это устройство стен:

Такой срок наступает по прошествии 28-30 дней с момента заливки бетона в опалубку.

Этот срок можно сократить, если применить специальные средства - химические добавки, или же технологические приемы, как прогревание в холодное время года, полив водой или укрытие мокрыми матами летом, когда жара.

Если бетон схватывается в естественных условиях лучше не торопиться и снимать опалубку не раньше, чем через одну-две недели, а возводить стены в возрасте не менее 4 недель.

В конструкции фундамента ничего сложного нет, но лучше, когда этим занимаются профессионалы, у которых есть и опыт, и технические средства контроля застывания бетона.

Если все-таки заливка опалубки выполняется своими силами, то распалубку лучше сделать спустя 7-14 дней, а подвергать нагрузке - не раньше, чем через 28 дней с даты заливки.

При строительстве встречаются случаи, когда после бетонирования прошло 1-6 месяцев и оказалось, что бетон не набрал требуемую прочность, и его класс по прочности не дотягивает до нормы на 10%-20%.

Чаще всего такое наблюдается после "зимнего" бетонирования или бетонирования в жаркую погоду.

Что делать? Демонтировать бетонные конструкции и возводить заново - крайне затратно и требует много времени и усилий. Оставить "как есть" и не обращать внимания в случае несущих конструкций - недопустимо, т.к. требуется вести дальнейшие строительные работы, связанные с нагрузкой таких конструкций.

Решение есть!

Применимость метода

Метод вторичного запуска (активизации) набора прочности цементного камня применим для достижения прочности, возможной именно для этого бетона. То есть той прочности, которую обеспечивает:

• состояние цементного камня, возникшее в ходе твердения бетона (цементный камень не должен быть разморожен или растрескаться);
• фактическая рецептура бетона, получившаяся при бетонировании, учитывая реальное содержание и марку цемента, включая всю воду, добавленную или попавшую в бетонную смесь.

Рабочее "окно" для использования метода вторичного запуска (активизации) набора прочности цементного камня составляет до одного года с окончания укладки бетонной смеси. При этом чем быстрее начать применять метод, тем интенсивнее протекает активизация набора прочности бетона и необходимо меньше времени для достижения требуемой прочности бетона. Оптимально, если с момента укладки бетонной смеси прошло не более 3-4 месяцев (за вычетом продолжительности твердения бетона при температуре ниже плюс 10°С).

Например, при практическом применении метода увеличена прочность фундаментных плит, несущих стен, колонн до 24%, что обеспечило их соответствие требованиям проекта и позволило вести дальнейшие работы по строительству в обычном режиме.