Hur konkret får styrka och hur man kan påskynda härdningen

Efter avslutad monolitiskt arbete börjar ett ganska långt exponeringsstadium och förstärkning av armerad betong. Vi berättar vilken typ av vårdbetong som krävs under härdning, hur man påskyndar det och vilka fysiska och kemiska fenomen som följer med denna process..

Härdar kemi

Konstruktionen av betongkonstruktioner som fullt ut uppfyller designegenskaperna är en verklig konst som inte kan förstås utan att förstå den komplexa och kontinuerliga sekvensen av transformationer som sker i materialets struktur. Prototyperna på byggnadsbindemedel, som vagt påminner om modern cement, dök upp i det tredje eller andra årtusendet f.Kr. Emellertid valdes sammansättningen och förhållandet mellan komponenterna i sådana blandningar uteslutande experimentellt fram till slutet av 1700-talet, då den så kallade ”romerska cementen” patenterades. Detta var den första milstolpen i den vetenskapliga strategin för utveckling av strukturell betong..

Den kemiska karaktären hos härdningen av modern cement är mycket komplex, den innehåller en lång kedja av processer som flyter in i varandra, under vilka först de enklaste kemiska bindningarna bildas, och sedan allt starkare fysiska bindningar, vilket leder till bildandet av ett monolitiskt stenliknande material. Det är inte meningsfullt att betrakta dessa processer i detalj för en person som är oerfaren i kemi som en vetenskap, det är mycket mer användbart att utvärdera de yttre tecknen på sådana fenomen och deras praktiska betydelse.

I modern konstruktion används en övervägande Portland cementblandning, bestående av bränd lera, gips och kalksten, och ur kemiens synvinkel, från oxider av kalcium, kisel, aluminium och järn. Primära råmaterial genomgår värmebehandling och finmalning, varefter komponenterna blandas i en exakt definierad andel. Det huvudsakliga syftet med bearbetning i produktionsprocessen är att bryta de naturliga kemiska och fysiska bindningarna av ämnen, som sedan återställs i närvaro av vatten. Cement, till skillnad från obehandlad lera och kalk, härdar på grund av inte torkning utan hydrering, så vätningen efter slutlig härdning leder inte till mjukning och ökad viskositet.

Betongens styrka

Till skillnad från atmosfäriska bindemedel, som snabbt härdar i luften, härdar cement nästan hela livslängden för betongkonstruktioner. Detta beror på att ämnen förblir i tjockleken på den frysta produkten som inte har haft tid att reagera med vatten. I produktionen av en betongblandning tillsätts faktiskt vatten i en mängd som uppenbarligen är otillräcklig för reaktionen av alla partiklar i mineralbindemedlet. Detta beror på det faktum att det ökade vatteninnehållet i betong leder till dess delaminering, betydande krympning under härdning och uppkomsten av inre påfrestningar..

Ändå fortsätter resterna av mineralämnen att reagera, eftersom betong har ett fuktinnehåll utan noll i sin tjocklek. På grund av detta härdas inte härdningen direkt, utan under lång tid. Av hela härdningsperioden kan den mest intensiva perioden särskiljas, vilket för betong på Portlandcement är 28-30 dagar. Om betongprodukten under denna tid är under lämpliga förhållanden, antar den 100% av konstruktionsstyrkan. Samtidigt, på bara 6–8 dagar av härdning, når betongens hållfasthet 60–70% av varumärkesstyrkan, och en tredjedel av designstyrkan som produkten förvärvar redan inom 2-3 dagar.

Säsongsdetaljer

Härdningen av blandningar på ett cementbindemedel åtföljs av två processer – en liten ökning av volymen och värmeutsläpp. Därför kan härdningsreaktionerna variera avsevärt beroende på yttre förhållanden..

Först måste du ta itu med volymökningen. Denna process har vissa praktiska fördelar: den möjliggör enklare separering av forskalningen och försträcker förstärkningen, ökar vidhäftningskvaliteten och gör att stålet kan uppleva dragbelastningen nästan omedelbart efter dess inträde, genom att kringgå steget med elastisk deformation. Negativa konsekvenser av utvidgningen uppstår i situationer där betong begränsas av form, till exempel när man häller betongavlagringar, stift i prefabricerade monolitiska strukturer och produktionen av produkter i styv, fast form. I sådana fall krävs en komprimerbar skalanordning för att kompensera för linjär expansion..

Frigörandet av värme kan ha både positiva och negativa effekter. Först måste du förstå att upphettningen av härdningsbetongmassan är mest uttalad under de första 50 timmarna efter beredning av blandningen. Uppvärmningsintensiteten ökar i proportion till produktens dimensioner, eftersom det är svårare att ta bort värme från betongen. Du måste också ta hänsyn till att betong med högt cementinnehåll kommer att värmas upp mer än låg kvalitet.

Vid låga lufttemperaturer gör betongens förmåga att värma upp under härdning det relativt lätt att upprätthålla normala temperaturförhållanden. Med tanke på att lägsta temperaturmärke för betongarbete under normala förhållanden är +5 ° C, kan produkter hällas i en fast formning av expanderad polystyren även i frost ner till -3 ° C: den egna värmeavgivningen bibehåller den erforderliga temperaturen. Till och med vanliga betongkonstruktioner kan skyddas med isoleringsmaterial för att upprätthålla den önskade temperaturregimen eller för att utrusta växthus där en positiv temperatur helt enkelt bibehålls. Det är viktigt att notera att efter att betongen har ställt in 50-60% av hållfastheten, har frosten inte en destruktiv effekt, av den anledningen att det mesta av vattnet redan har lyckats reagera. I detta fall sjunker härdningshastigheten till nästan noll, vilket måste beaktas vid exponeringstiden.

Vid varmt väder har den naturliga uppvärmningen av betongblandningen en negativ effekt. Vatten avdunstar från ytan för snabbt, dessutom provar uppvärmning linjär expansion, åtföljd av öppningen av sprickor, vilket är oacceptabelt under härdningen av betong. Därför måste massiva produkter som exponeras för solen ständigt fuktas och kylas med rinnande vatten åtminstone under de första 7-10 dagarna efter hällningen. Resten av härdningstiden kan betongen förbli under skyddet av polyetenfilmen.

Acceleration av inställning och styrkautveckling

Beroende på märke tar betong 20-30 timmar att äntligen ta form, varefter den kan hällas rikligt med vatten för att intensifiera härdningsprocessen. Hög temperatur främjar också accelererad härdning, men endast under förutsättning att uppvärmningen är enhetlig i hela den gjutna produktens tjocklek. Så vid fabriker av betongvaror accelereras härdningen genom att spruta produkten med ånga vid en temperatur av 70-80 ° C, men man måste komma ihåg att uppvärmning över 90 ° C är förstörande för härdning av betong.

Det är möjligt att säkerställa den maximala styrkahastigheten med rätt vatten-cementförhållande för den beredda blandningen, fastställd av GOST 30515 2013. Du kan också påskynda processen genom att införa olika tillsatser: kalciumklorid, natriumsulfat och klorid, natriumkarbonat (soda). Men man måste komma ihåg att användningen av inställningsacceleratorer begränsas av deras begränsande innehåll, liksom av typen betongkonstruktion, märket betong och armering och typen av cement som används. GOST 30459–96 kan ge mer tydlighet i denna fråga..

Sammanfattningsvis bör det noteras att inom anläggningsteknik är behovet av att påskynda härdningen av betong extremt sällsynt. Betong förvärvar det mesta av varumärkesstyrkan tillräckligt snabbt, därför, när det gäller att hälla golv eller armerade bälten, kan byggverksamheten fortsätta redan 7-10 dagar efter slutförandet av monolitiska verk. Om vi ​​talar om grunden, är det nästan ingen mening att påskynda härdningen: byggnadens bas måste genomgå krympning inom ett år så att det stödjande jordlagret har tid att stabilisera och eventuell snedvridning kan elimineras med ett korrigerande lager eller under konstruktionen av lådan.