За счет чего застывает цемент
Время высыхания (застывания, схватывания) цементного раствора
Надежность и срок службы строительных конструкций обуславливаются качеством стройматериалов, используемых при их возведении. Смеси на основе цемента остаются наиболее популярным материалом при строительстве несущих конструкций и обустройстве фундамента. Сегодня рынок предлагает широкий выбор марок цемента разного назначения.
Что влияет на длительность схватывания цемента
Время застывания раствора является одной из ключевых характеристик цемента и зависит от температурного режима и используемого связующего вещества.
На заводах по производству ЖБИ применяются эффективные технологии отверждения раствора, обеспечивающие высокую скорость в сочетании с оптимальным качеством. Но для этого требуется спецоборудование для поддержания постоянной температуры, строгое соблюдение соотношения компонентов раствора и многое другое.
В обычных условиях всё это недоступно, следовательно, на стройплощадке приходится руководствоваться информацией, указанной на упаковке, и рекомендациями производителя относительно температуры, соотношения компонентов и длительности отверждения. При наличии присадок скорость схватывания различается даже у идентичных марок цемента. В норме 28 дней достаточно для получения приемлемого уровня прочности.
Ключевые стадии застывания
Важную роль в этом процессе играет соблюдение правильного соотношения компонентов при приготовлении раствора. Без этого невозможно гарантировать требуемые показатели прочности. По прошествии 1 ч. после заливки свойства смеси начинают меняться. Уже через 24 часа она твердеет достаточно, чтобы выдерживать человеческий вес. Но это лишь 1-я стадия, именуемая схватыванием, а отверждение является 2-й стадией. В теплую погоду через 48 часов залитая масса набирает примерно половину заявленной прочности.
Между заливкой смеси и возобновлением строительных работ должно пройти минимум 4 недели. За этот срок бетон наберет 90% расчетной прочности. Но если речь идет не о простых несущих конструкциях, а о мощном фундаменте, следует сделать годовой перерыв.
Время высыхания цемента марки M500
Как только температура окружающей среды опускается до 0 C, процесс отверждения фактически приостанавливается. Но это относится к чистому цементу, не содержащему специализированных присадок. После достижения точки замерзания воды запускается структурное разрушение материала. Вот почему надо поддерживать плюсовую температуру залитой массы вплоть до достижения ею 90% заявленной прочности. Цемент M500 обеспечит требуемый уровень прочности за 1 месяц. Также время отверждения зависит от соотношения цемента и песка в смеси.
Как сократить длительность высыхания марки M500
Для ускорения процесса отверждения требуется поддерживать заданный уровень температуры. Для этого рассчитывается среднесуточный температурный показатель, и если его величина оказывается менее 15-20 C, смесь надо подогревать, но не позволяя ей обезвоживаться, иначе качество материала снизится. Избежать этого можно увлажняя поверхность или укрывая ее пленкой и другими материалами.
Время высыхания в помещении и на улице
Воздух в помещении характеризуется равномерностью прогрева, что позволяет сделать довольно точный расчет длительности высыхания. Для аналогичных вычислений при отверждении под открытым небом в течение 24 часов следует выполнить серию температурных замеров, делая промежутки в несколько часов.
Как происходит процесс затвердевания бетона
Пропорции материалов в бетоне
Качество пасты определяет характеристики бетона. Прочность пасты, в свою очередь, зависит от отношения воды к цементу. Оно рассчитывается делением веса воды на вес цемента. Для получения хорошего бетона нужно понизить это отношение насколько возможно, не жертвуя при этом «работоспособностью» свежего бетона, позволяющей ему должным образом размещаться, схватываться и выравниваться.
Подобранная как следует смесь обладает желаемой гибкостью в свежем виде и надежностью в затвердевшем. Обычно смесь состоит из 15% цемента, 60-75% наполнителей и 15-20% воды. Также она может содержать 5-8% воздуха.
Другие ингредиенты
Почти любая природная питьевая вода без ярко выраженного вкуса и запаха может использоваться как компонент для бетона. Излишние примеси не только могут повлиять на время схватывания и прочность бетона, но и привести к изменению его цвета, пятнам, коррозии арматуры, нестабильности объема и уменьшению прочности. В требованиях к бетонным смесям также установлены ограничения на хлориды, сульфаты, алкалиды и твердые частицы в воде для тех случаев, когда определить влияние примесей на бетон невозможно с помощью тестов.
Хотя почти любая питьевая вода подходит для бетонных смесей, наполнители выбирают очень тщательно. Они составляют 60-70% общего объема бетона. Тип и размер используемых наполнителей зависит от плотности и цели конечной бетонной продукции.
Процесс гидратации бетона
Когда бетон тщательно перемешан и готов к использованию, его нужно поместить туда, где смесь затвердеет.
При размещении бетон закрепляют, чтобы лучше заполнить форму и чтобы избавиться от потенциальных недостатков, таких, как «соты» и «воздушные карманы».
Для брусков бетон оставляют до тех пор, пока влажная пленка на поверхности исчезнет, после чего его выравнивают специальным деревянным или металлическим «поплавком». Это дает относительно гладкую, но слегка шершавую текстуру, которая не скользит и зачастую является конечной стадией для строительного бетонного бруса. Если же требуется совсем гладкая, твердая, плотная поверхность, после этого его разглаживают стальным мастерком.
Уход за бетоном нужно начинать, когда поверхность достаточно затвердела, чтобы сопротивляться повреждениям. Он помогает убедиться, что гидратация продолжается и цемент все еще набирает силу. Бетонные поверхности обрызгивают водой или используют влагосохраняющие ткани, такие как брезент или хлопок. Другие методы ухода предотвращают испарение воды, запечатывая поверхность пластиковыми или другими специальными спреями, называемыми «смеси для ухода».
Специальные технологии ухода используются при экстремально жаркой или холодной погоде, чтобы защитить бетон. Чем дольше он остается влажным, тем сильнее и прочнее он станет. Время затвердевания зависит от состава и однородности цемента, пропорций смешивания и температурных условий. В основном, гидратация и затвердевание бетона происходит в первый месяц жизненного цикла бетона, но он продолжает гидрироваться на протяжении многих лет, хоть и медленнее.
Схватываемость цемента – скорость схватывания при различных условиях
Необратимый процесс потери подвижности бетона или цементно-песчаного раствора называется – время схватывания цемента. Это важный, нормируемый показатель качества для всех общестроительных цементов (портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый цемент, композиционный цемент и др. видов) кроме тампонажных.
Для тампонажных цементов нормируется «время загустевания». Практическое применение данного показателя заключается в определении времени возможности продолжения строительных, а также возможности использования бетонной конструкции по прямому назначению.
Начало схватывания цемента
После затворения строительных смесей (бетона или цементно-песчаного раствора) в состав которых входит цемент, начинается химическая реакция – гидратация цемента. В гидратации участвуют цемент и вода. В ходе протекания реакции пластичное связующее обволакивающее наполнитель раствора (щебень, песок, гравий, строительный мусор, шлак и т.п.), затвердевает и превращается в монолитный каменный материал.
Реакция гидратации является необратимо экзотермической – протекает с выделением теплоты. При этом время затвердевания (схватывания) зависит от температуры окружающей среды, количества затворителя, тонкости помола цемента, влажности воздуха, присадок и типа цемента.
Сроки схватывания цемента
Важная техническая характеристика любого бетонного раствора – начало схватывания цемента гост 30515-2013 при стандартных условиях (средняя температура окружающего воздуха 20 градусов Цельсия, средняя влажность окружающего воздуха 75%). «Святое писание» каждого строителя – ГОСТ 30515-2013, дифференцирует общестроительные цементы на три категории:
Также ГОСТ 30515-2013 определяет предельные отклонения начала схватывания. Для медленносхватывающихся и нормально схватывающихся цементов – минус 15 минут от нормируемого показателя, для быстросхватывающихся – плюс 5 минут от нормируемого показателя. На скорость гидратации цемента кардинально влияет температура воздуха.
При понижении температуры до 5 градусов Цельсия и ниже процесс гидратации практически останавливается. В этом случае конструкцию укрывают специальными матами, строят над ней временный шатер, либо прогревают другими доступными способами. Сроки схватывания любого цемента можно как увеличить, так и уменьшать внесением специальных добавок.
Ускорители схватывания цемента
В зависимости от конкретных условий строительства и ремонта застройщику необходимо ускорить начало и период времени схватывания. Например, близится холодное время года и стоит задача максимально ускорить все виды строительных работ, Ускорить схватывание цемента можно с помощью внесения в бетонную смесь специальных присадок.
Популярные присадки для ускорения схватывания цемента:
Указанные и другие присадки для ускорения схватываемости цемента вносятся в момент затворения и начала перемешивания бетонного раствора. В общем случае при стандартных условиях (температура окружающей среды 20 градусов Цельсия, относительная влажность воздуха 75-80%) с помощью указанных видов присадок можно укорить период схватывания и набора марочной прочности в три раза без потери прочности и долговечности конструкции.
Замедлители схватывания цемента
Максимально уменьшить время начала и конца схватывания цемента может потребоваться в следующих случаях. Производится заливка масштабной конструкции (фундамент многоэтажного здания, конструкции гидротехнического или подземного сооружения, чаша бассейна или бетонной емкости).
В этом случае замедлитель срока схватывания цемента нтф и другие виды замедлителя схватываемости связующего позволяют обеспечить непривычность строительных работ при всех прочих равных условиях.
Замедлители схватываемости цемента:
Использование замедлителей схватываемости цемента позволяют увеличить время необратимого процесса потери подвижности бетонных растворов в среднем до 24-48 часов после затворения.
Ложное схватывание цемента
При приготовлении бетонных растворов своими силами непосредственно на строительной площадке существует опасность ложного схватывания цемента. Лаборатории бетонных заводов четко отслеживают этот вредный показатель и принимают соответствующие меры. Поэтому приобрести готовый бетон с ложным схватыванием практически невозможно.
Определение ложного схватывания цемента – ложным схватыванием связующего принято называть сиюминутное загустевание бетона в течение нескольких минут после затворения. Причиной ложного схватывания, является нарушение технологии производства цемента либо наличие щелочи. В соответствии с ГОСТ 30515-2013 существуют следующие виды ложного схватывания
Заключение
Частным застройщикам, использующим готовый бетон или бетон собственного изготовления, следует, по возможности, производить масштабные бетонные работы в теплое время года. В противном случае неизбежны дополнительные затраты на приобретение ускорителей схватывания цемента и организацию утепления и прогревание бетонного сооружения.
Гидратация цемента — что это такое?
14.09.2015 profipol_dp 958 просмотра
При смешивании цемента с водой присходит физико-химическая реакция, называемая гидратацией.
Гидратация вызывает твердение цементного клея и превращение его в прочный цементный камень.
Процесс твердения цементного камня ( бетона ) условно разделяется на две стадии:
Процесс схватывания начинается через 4-6 часов после смешивания цемента с водой и может длиться около суток, в зависимости от температуры окружающей среды.
Частички цемента начинают кристаллизоваться и связывают заполнитель цементного раствора или бетона (песок, щебень) между собой.
Бетон (раствор) начинает густеть, становится менее подвижным.
В зависимости от необходимости этот процесс можно ускорить или, наоборот, растянуть с помощью специальных добавок. Чаще всего это пластификаторы с комбинированными свойствами (ускоритель или замедлитель).
Условно говоря, через сутки начинается вторая стадия — твердение цементного камня (набор прочности). При идеальных условиях длится она 28 дней.
На начальном этапе ни о какой прочности не может идти и речи. Чатицы цемента кристаллизовались и скрепили заполнитель раствора вокруг себя, но эти соединения очень хрупкие и легко разрушаемые. При малейших механических воздействиях или подвижках эти соединения разрушаются и раствор уже никогда не свяжется и не затвердеет (не поможет и повторное заливание водой).
Пример 1: если походить по стяжке, которая только начала твердеть и набирать прочность, то разрушенные соединения раствора уже не схватятся между собой и стяжка начнет крошиться и высыпаться в этих местах.
Пример 2: кафель намного легче снять на следующий день после укладки, чем в сам день укладки. Пока клей вязкий плитку очень тяжело оторвать от стены (пола). На след.день клей кристаллизуется, но стоит только пару-тройку раз постучать по плитке кулаком (резиновым молотком), так она сразу легко снимется.
За первые 7 дней цементный камень набирает около 70% всей своей прочности, затем процесс твердения замедляется и за оставшиеся три недели он набирает еще около 20-25% прочности.
Существует мнение, что бетон набирает прочность первые сто лет своей «жизни» и еще сто лет он ее утрачивает, т.е. через двести лет бетон может стать критично слабым и разрушиться (привет балконам на «екатерининках» и «сталинках»).
Но для того, чтобы бетон продолжал набирать прочность — он постоянно должен поддерживаться во влажном состоянии.
В первые 2-3 недели желательно периодически проливать его водой и, при жаркой погоде или на сквозняке, накрывать пленкой, чтобы влага не испарялась быстро.
Если влага испарилась или замерзла в растворе, то процесс набора прочности останавливается.
Поэтому принудительное высушивание стяжки просто не допустимо.
Забудьте об открытых настеж окнах и дверях, включении ТП, тепловентиляторов и т.п.
Сколько сохнет бетон (твердеет, застывает, схватывается), уход, набор прочности
При любом строительстве вам понадобится бетон. Даже при постройке деревянных домов используют ЖБ колонны. Поэтому очень желательно знать о том, сколько сохнет бетон в опалубке.
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.
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 таблица 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.
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.
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.
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.