Setka42.ru

Сетка №42
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Замедлители схватывания бетона

Из молекул ПАВ (поверхностно-активных веществ) на поверхности частиц цемента сформировываются адсорбционные оболочки, что увеличивает концентрацию вещества на границе двух фаз: жидкой и твёрдой. Проще говоря, эта добавка замедляет кинетику твердения. Вязкость при этом увеличится, но если смешать больше ПАВ, чем допустимо, это приведёт к затруднению прохождения воды к частицам цемента, замедлению гидратации или вовсе её прекращению. Поэтому важно соблюдать процентное соотношение массы цемента и замедлителя.

Нужно учитывать, что прочность бетона снижается на 30% и более в промежутке до семи суток. А вот спустя 28 суток прочность застывшей смеси, наоборот, увеличивается, а проницаемость – снижается.

Где применяются замедлители схватывания бетона

  • При высоких температурах окружающей среды. В таких климатических условиях замедлитель схватывания – незаменимая вещь.
  • При транспортировке на большие расстояния, а также при затруднённом движении (заторы).
  • При создании высокомарочных смесей. В составах таких бетонов содержание вяжущего вещества очень высоко, что урезает время на транспортировку, заливку и укладку, а замедлители не только приостанавливают протекание процесса схватывания, но и повышают прочность конечного изделия.
  • При поэтапной заливке бетона, когда необходимо залить сложную, крупную конструкцию. Таким способом добиваются монолитности изделия из бетона.
  • При химических взаимодействиях со смесью замедлители уменьшают количество выделяемого тепла. При такой реакции, но уже без добавки, качество бетона может снизиться из-за излишней теплоты.

От чего зависит скорость высыхания?

В процессе своей сушки проходит несколько этапов «отвержения»: схватывание, набор прочности и полное высыхание. При этом временные рамки каждого из этапов строго индивидуальные и зависят от следующих факторов:

  • Температуры окружающей среды;
  • Относительной влажности воздуха;
  • Марки цемента;
  • Вида цемента;
  • Отсутствия или наличия в цементе или бетоне специальных добавок.

Основным фактором скорости хода процесса твердения является температура окружающей среды (воздуха). Усредненной расчетной среднесуточной температурой воздуха, при которой процесс полимеризации бетона идет «правильно» считается температура 20 градусов Цельсия при влажности воздуха стремящейся к 100%.

При росте температуры процесс твердения ускоряется, а при понижении замедляется. Следует знать что при понижении температуры окружающего воздуха до 0 градусов и ниже, процессы твердения цемента практически останавливаются и для того чтобы их возобновить необходимо нагревать бетон любым из указанных способов:

  • Тепляками (шатрами) построенными над залитой конструкцией и любыми источниками тепла;
  • Специальными нагревательными матами;
  • Нагревательным проводом, проложенным при заливке и специальным трансформатором или сварочным трансформатором.

Что делать, если состав в мешке затвердел

Если цемент затвердел, не стоит спешить замешивать из него раствор. Сначала необходимо понять, будет ли он пригоден для приготовления бетона, не скажется ли его использование на прочности, надежности, долговечности элемента, конструкции, здания.

Почему твердеет цемент

Цемент твердеет в основном из-за попадания в порошок влаги. Ведь главным условием схватывания и застывания цемента является прохождение химический реакции гидратации. Вода и цемент взаимодействуют, образовывают кристаллогидраты, потом проходит две стадии: схватывание и твердение смеси. Между элементами формируются пространственные связи, после разрушения которых цемент уже не придет в первоначальный вид.

Вопрос о том, можно ли использовать затвердевший цемент в мешке по предназначению, уже не стоит. Для выполнения первоначальных задач он точно не подойдет.

Сухой строительный материал обладает сравнительно небольшим сроком годности. В заводской упаковке под навесом может лежать до 2-3 месяцев, потом каждый месяц теряет до 15% прочности. Через 6 месяцев хранения уходит 50% марочной прочности.

Читайте так же:
Цементные фасадные панели для наружной отделки дома

Происходит так из-за того, что цемент – материал гигроскопичный, впитывает влагу из окружающей среды. В нем начинает происходить процесс гидратации – пусть не так активно, как при замесе с водой, но материал твердеет и на химическом уровне меняет структуру.

Цемент любой марки предполагает определенный срок хранения в правильных условиях. Регулируется все нормативами ГОСТ 30515-97: мешки обязательно должны храниться только в сухих помещениях, аккуратно и плотно уложенными на поддонах из пластика или дерева с высотой штабеля максимум 180 сантиметров.

Можно ли и как использовать цемент, который затвердел в мешке (слежавшийся)

ГОСТ 10178-85 устанавливает такие сроки: 45 суток хранится быстротвердеющее связующее, 60 – остальные типы цемента. Гарантийный срок считают исключительно с момента отгрузки с завода-производителя.

Препятствовать твердению цемента можно, упаковав бумажные пакеты в полиэтилен, пересыпав цемент в герметичные бочки из пластика. В таком случае возможно продлить срок хранения, но мастера не советуют так поступать и приобретать материал в нужном количестве непосредственно перед использованием.

Как использовать

Цемент производится в формате материала мелкой фракции, его частички связывают наполнитель, другие материалы (щебень, песок, камни и т.д.). Раствор после застывания превращается в твердый бетон, если правильно приготовлен и уложен.

Если же цемент самостоятельно сцепляется друг с другом под воздействием влаги, получается хрупкий материал. И если он попадет в раствор, то все равно останется хрупким, понижая общую прочность и провоцируя появление трещин в монолите.

Можно ли и как использовать цемент, который затвердел в мешке (слежавшийся)

Так, если даже минимально изменил структуру цемент марки М400, то его прочностные характеристики в лучшем случае будут достигать показателей М300 или даже М200. Чтобы сделать цемент достаточно рассыпчатым опять, нужно положить мешок на ребро, подождать, потом поставить на другое и снова подождать.

Перекатывать таким образом мешок по полу нужно до тех пор, пока порошок не станет снова сыпучим. Вряд ли его консистенция будет такой же, как свежего, но использовать в работе его допускается.

Если цемент засох в мешке, реанимировать его и привести в пригодный вид для применения там, где предполагалось, уже нельзя. Но придумать, что делать и не потерять потраченные деньги, вполне реально. Замешанный из все еще сыпучего затвердевшего цемента раствор можно применить там, где нет больших механических нагрузок: бетонирование декоративных архитектурных сооружений, столбов, садовых дорожек, разного типа площадок для сушки белья и т.д.

Мастера в ответ на вопрос про слежавшийся цемент (можно ли использовать его в работе) отвечают категорично: только в качестве наполнителя и то в определенных пропорциях.

Цемент берут в качестве добавки – 3 части обычного наполнителя (гравий, щебень и т.д.) и 1 часть щебня из застывшего цемента. Можно разбить камни на куски размером 20-40 сантиметров или мельче и добавлять в подушки под монтаж стяжки пола, тротуарной плитки, бордюрных камней и т.д.

Кинетика набора прочности бетона при раннем замораживании

В статье проведено исследование влияния раннего замораживания на кинетику набора прочности бетона, что очень важно, ведь в настоящее время строительный процесс в зимнее время является сложной задачей, стоящей перед специалистами в этой сфере. Из-за циклических процессов замораживания- оттаивания, а также вследствие низких температур, скорость твердения и качество бетонного камня снижается, что создает определенную угрозу для строящегося объекта.

Читайте так же:
Расчет количества цемента для раствора калькулятор

Для исследования данного процесса сделано несколько серий бетонных образцов, отличающихся водоцементным отношением (далее В/Ц) и условиями твердения. Контрольные образцы твердели в стандартных нормальных условиях, а основная партия подверглась раннему замораживанию. Затем до испытания она хранилась вместе с образцами контрольной партии. То же было проделано с образцами с другим водоцементным отношением. Испытания проводились на сжатие в возрасте 7, 14 и 28 дней.

Результаты работы представлены в виде таблиц и графиков, при анализе которых можно сделать определенные выводы, согласно которым бетоны из основной партии теряют небольшую часть прочности, но имеют тенденцию к последующему её набору до выравнивания с контрольной партией.

Географическое расположение России в северной части континента и отрицательные температуры, наблюдаемые зимой даже в южных районах страны, определяют внимание к воздействию замораживания на свойства материалов. В настоящее время [wiki base=”RU”]бетон[/wiki] и [wiki base=”RU”]железобетон[/wiki] являются основными строительными материалами. Наряду с тем, что строительный процесс продолжается ежечасно, возникает вопрос производства работ в условиях низких температур, поэтому тема производства бетонных работ в суровых климатических условиях на сегодняшний день является актуальной. Прекращение работ также приносят значительные убытки народному хозяйству. В ходе исследований было доказана полная техническая возможность производства таких работ и зимой, однако стоит проводить комплекс специальных мероприятий, обеспечивающие производство строительных работ в этот период года.

Краткий обзор отечественной и зарубежной литературы

Влиянию замораживания на структуру бетона и скорость нарастания прочности посвящено много работ отечественных и зарубежных исследователей [4, 6, 10-13, 15, 17-22, 24, 26, 28-32, 36, 37]. Особенно стоит отметить работы НИИЖБа ([wiki base=”RU”]Научно-исследовательский институт бетона и железобетона[/wiki]) и, в частности, работы С.А. Миронова [7]. Этими работами было установлено, что после оттаивания и при твердении в условиях отрицательных температур образуются те же продукты гидратации, что и при нормальном твердении, но в более дисперсном состоянии. Разработаны методы зимнего бетонирования, определен критический возраст (7 дней, а лучше 10 дней), в котором можно снимать укрытие, обеспечивающее бетону твердение при нормальных условиях. При твердении в нормальных условиях первые 7-10 дней бетон набирает достаточную прочность, чтобы противостоять действию отрицательных температур с приемлемой потерей прочности в 28 суточном сроке.

Сравнительные графики и таблицы по прочности бетона, подверженного замораживанию были представлены в работах В.Н. Сизова, К.М. Мозголёва, С.Г. Головнёва, О.С. Ивановой, Метина Хусем (Metin Husem), Сергата Гозуток (Serhat Gozutok), Рональда Барг (Ronald G.Burg). Благодаря этим данным видно, что прочность замороженных образцов при сжатии в 7 дневном возрасте были ниже, чем у образцов стандартного (нормального) твердения, а в конце 28 дня прочность замороженного бетона была выше, чем у стандартных образцов [9, 14, 16, 23, 25, 27]. В последние годы появились свидетельства о том, что, если заморозить свежеприготовленный бетон, то это не вызовет снижения прочности после его оттаивания и твердения в нормальных условиях.

Постановка цели и задач

Исследование предполагает прояснить влияние замораживания только что уложенной в форму бетонной смеси на кинетику прочности данного материала. Задачи исследования включают изготовление партии контрольных образцов бетонной смеси, твердеющей в нормальных условиях, и партии основных образцов, набирающих прочность после 2 суток заморозки [8]. Затем проведение испытания на сжатие в 28-ми дневном возрасте для этих серий. Последняя задача – сравнение результатов испытаний и их обработка для выявления особенностей и закономерностей изменения свойств замороженных бетонных образцов.

Читайте так же:
Расчет вращающейся печи для обжига цементного клинкера

Описание проведенных исследований

Для испытания были приготовлены две бетонные смеси с разными В/Ц и постоянными параметрами: расход цемента (далее Ц) и доля песка в смеси заполнителей (далее r) [2]. Из каждой бетонной смеси приготовлено по 18 кубов (рисунок 1) размером 100х100х100мм, затем 9 образцов выдержаны в нормальных условиях при температуре t=20°С и относительной влажности воздуха W=95%. Другие 9 кубов заморожены при температуре минус 20°С в течение 2 суток сразу после изготовления образцов. Впоследствии (через 2 суток замораживания) они были помещены в камеру нормального твердения. Кубы были испытаны на сжатие в 7, 14 и 28 дневном возрасте.

Рис.1 Образцы в камере нормального твердения

Характеристика материалов

Для бетонной смеси были использованы следующие материалы: [wiki base=”RU”]портландцемент[/wiki] М300, крупный песок (модуль крупности = 2,8), щебень (фракции 5-10, 10-20, 20-40). Состав смеси рассчитан и представлен в таблице 1.

Таблица 1. Состав бетонной смеси

№ составаПараметры состава бетонаМасса материалов, кгОК, см
В/ЦЦ, кг/м3rПесокЦементЩебеньВода
10,553000,407,74311,611,656
20,653000,407,62311,431,958

Результаты испытаний бетона

Испытания выполнены на гидравлическом прессе (рисунок 2). По результатам получаем класс бетона В20 для первого и второго состава. Влияние раннего замораживания бетона на дальнейший набор прочности при твердении в нормальных условиях представлено в таблицах и графиках ниже (рисунки 3 – 8).

Рисунок 2. Гидравлический пресс для испытаний на сжатие

Таблица 5. Результаты испытания бетона. Состав 1 (В/Ц=0,55)

Возраст бетона, сутокУсловия тверденияСредняя прочность бетона, МПа
7Нормальные20,3
7+2*Оттаявшие20,45
14Нормальные30,15
14+2*Оттаявшие26,05
28Нормальные31,4
28+2*Оттаявшие29,25

Прим.*Сразу после изготовления эти образцы замораживались при температуре минус 20°С в течение 2 суток, затем были помещены в камеру нормального твердения

Рис 3. Кинетика твердения бетона состав No1 (В/Ц=0,55)

Рис 4. Кинетика твердения бетона состав No1 (В/Ц=0,55). Совмещенное время начала нормального твердения

Из рисунка 3 видно, что процесс твердения бетона сместился по времени на продолжительность замораживания. Если совместить начало твердения обеих партий образцов (рисунок 4), то в семидневном возрасте у оттаявших образцов прочность такая же, как и у образцов нормального твердения. Но при 14 и 28 дневном возрасте, некоторая потеря прочности (7%). Судя по графику можно ожидать, что бетон подвергшийся замораживание со временем достигнет такой же прочности, как и образцы нормального твердения с возможным нарастанием.

Таблица 6. Результаты испытания бетона. Состав 2 (В/Ц=0,65)

Возраст бетона, дней Условия твердения Средняя прочность бетона, МПа
7Нормальные18,45
7+2*Оттаявшие16,65
14Нормальные22,55
14+2*Оттаявшие18,8
28Нормальные26,55
28+2*Оттаявшие22,7

Прим.* Сразу после затворения эти образцы замораживались при температуре минус 20°С в течение 2 суток, затем были помещены в камеру нормального твердения.

Рис 5. Кинетика твердения бетона состава 2 (В/Ц=0,65)

Рис 6. Кинетика твердения бетона состава 2 (В/Ц=0,65). Совмещенное время начала нормального твердения

Отставание прочности замороженных и оттаявших образцов от нормально твердевших больше, т.к. В/Ц больше. Влияние замораживания на бетонные смеси с большим водосодержанием (рисунки 7 и 8) сказывается более резко.

Читайте так же:
Цемент с опилками стяжка пола

Рис 7. Кинетика твердения нормальных образцов с разным В/Ц

Рис 8. Кинетика твердения оттаявших образцов с разным В/Ц

Заключение

В результате работы были получены следующие выводы:

1) На ранних этапах твердения (до 7 дневного срока) скорости набора прочности равны как для образцов основной партии, так и для контрольных образцов. В более позднем сроке скорость твердения оттаявших образцов снижается, что в результате ведет к снижению прочности.

2) Раннее замораживание бетонной смеси ведёт к снижению прочности, и в данном случае потери составили 6,8% для Состава No1 (В/Ц=0,55), и 14,5% для Состава No2 (В/Ц=0,65). Чем выше содержание воды, тем больше потери прочности. Данная тематика может быть расширена и возможно провести дополнительные исследования, увеличив длительность замораживания, рассмотрев влияние добавок и прочее, для того чтобы получить более подробную информацию об особенностях процессов, рассмотренных в статье.

Кудайбергенова Н.А., Чумадова Л.И., Ватин Н.И., Бакирова И.Г., Браташов А.А., Кабанов А.В., Кинетика набора прочности бетона при раннем замораживании

Химия процесса

Необходимо различать несколько способов ускорения твердения бетонных и растворных смесей:

Тепловая обработка

Голландский химик Вант – Гофф вывел правило, которое гласит, что при увеличении температуры на 10℃ происходит ускорение химической реакции в 2 – 4 раза. Такое происходит в температурном диапазоне от 0 до 100℃. Если бетон набирает свою марочную прочность при температуре 20 ℃ за 28 суток, то исходя из формулы голландца необходимая прочность у бетона наступит при температуре 60 ℃ через 8 часов. Поэтому на заводах весь процесс укладываю в 12 часов (3 часа подъём температуры, 6 часов изотермическая выдержка и 3 часа – остывание). За это время изделие набирает прочность от 90 до 105%.

Добавки в бетоны и растворы

Это всевозможные соли неорганических кислот — хлориды, сульфаты ( CaCl2, NaNO3, KNO3, KCl и т.д.). Механизм состоит в том, что это соли электролиты и они повышают растворимость цементных минералов и реакция гидратации протекает быстрее. Требования к добавкам ускорения по ГОСТ 24211 – 2008 состоят в том, что они должны обеспечивать в первые сутки твердения бетона прирост прочности не менее 30 %. Надо также отметить, что эти добавки в большинстве своём известны как противоморозные.

Снижение водоцементного соотношения (В/Ц)

Чем меньше воды, тем быстрее вода с цементом переходят в насыщенное состояние и активизируется рост кристаллизации цементного камня. Ну а если воды больше, то насыщение раствора и рост кристаллизации будет проходить в удлинённые сроки. То есть можно сказать так – бетон с низким В/Ц быстрее приобретёт распалубочную прочность, нежели с высоким.

А это очень важно в условиях ускорения строительных сроков.

Для регуляции В/Ц применяются пластификаторы, которые и позволяют снижать содержание воды в бетонной смеси.

Использование микрокремнезёма SiO2

Это побочный продукт некоторых металлургических производств, которые работают с кремнесодержащими металлами, сплавами и в виде золы уноса собираются и добавляют в бетонные смеси. Химия этого процесса ускорения заключается в следующем: вода вступает во взаимодействие с цементом и образуется портландит (Ca(OH)2) плюс ещё много чего. Но при добавлении микрокремнезёма он вступает в реакцию с портландитом и связывает его, и реакция образования портландита ускоряется по законам химии. При добавлении кремнезёма прирост прочности бетона в первые двое суток составляет от 50 до 80%.

Читайте так же:
Чем можно отмыть цемент со стекла

Использование быстротвердеющих цементов

Это такой е портландцемент, но с большей удельной поверхностью. Поэтому некоторые железобетонные заводы докупают к своим технологическим процессам шаровые мельницы и подвергают обычные, низкомарочные цементы дополнительному помолу. На выходе получается цемент, который быстро твердеет и решает задачу ускорения производства ж/б изделий. Есть цементы, которые за счёт быстропротекающей реакции набирают прочность стремительно. Например, глинозёмистый, который может набирать 100 % прочность за 3 суток.

Но у них есть недостаток – они дороги.

Влияние температуры на твердение бетона

Бетон представляет собой смесь из наполнителей – песка и щебня, скрепленных между собой застывшим цементным молочком. При реакции с водой происходит его гидратация, затем он затвердевает с одновременным испарением воды. Критическая прочность при нормальной температуре набирается в течение одних или полутора суток, в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Оптимальной для протекания реакции является температура около 20⁰С, раствор набирает расчетную прочность в течение 28 суток. Чтобы в первые дни вода не улетучивалась слишком быстро, бетон покрывают гидроизоляцией.

При 5⁰С застывание состава замедляется в 2 раза, а при нулевой температуре гидратация прекращается. Если до этого критическая прочность бетона набрана, с ним ничего не случится, он наберет прочность после потепления. Если же до замерзания набор критической прочности не произошел, материал не наберет нужных показателей, и будет крошиться после размораживания. В этом случае заливать любую марку бетона при минусовой температуре нельзя.

В идеале, если пришел горячий цемент, необходимо отстоять его ночь в силосе, чтобы остыл. Иначе может придется менять состав, увеличивать количество цемента и повышать в/ц (кол-во цемента увеличивать что бы прочность не упала из-за увеличения воды) и при этом необходимо увеличить расход добавки.

Плюсы — только в том случае, если нужно, что бы смесь схватилась очень быстро. Бетонная смесь, для обеспечения требований по сохраняемость должна быть порядка 22 град, а с горячим цементом температура смеси вырастает до 30. Это уже критично.

За весенне-летний период 2018 г. фактор горячего цемента встречался довольно часто. Регулярно эта проблема возникала при применении цемента ОАО «Пикалевская сода» г. Волхов. Решение по снижению водоцементного соотношения и получения требуемой сохраняемости, было получено при применении суперпластификатора ST 3.0.5.

Данная добавка позволила добиться сохраняемости бетонной смеси 2 часа в марке по подвижности, при температуре цемента 60-70 градусов.

Вторым решением выступил суперпластификатор ST 4.3.1. Применение данной добавки в оптимальном расходе обеспечил сохраняемость бетонной смеси 3 часа.

Потребителями, столкнувшимися с проблемой горячего цемента, являются несколько крупнейших клиентов ООО «СкайТрейд» по Санкт Петербургу и ЛО. С помощью добавок ST 3.0.5 и ST 4.3.1 все поставленные задачи были решены

Т.е. горячий цемент – это не критично, выход из положения всегда можно найти.

Остались вопросы? Свяжитесь с нами!

Телефон: 8 (800) 555 29 32

Подпишитесь на нашу email-рассылку, чтобы не пропускать новые статьи!
Подписаться на рассылку

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector