прочность бетона график

Как бетон набирает прочность?

Главной характеристикой бетона является его прочность на сжатие – эта характеристика отражается в его марке. Но марочная прочность достигается не сразу, бетон постепенно набирает прочность в течение четырех недель. Поэтому после заливки бетона необходимо выждать некоторое время. Наиболее интенсивно набор прочности происходит в первые 5-7 дней после заливки – за это время он набирает около 70% своей марочной прочности. В дальнейшем его прочность нарастает и достигает марочной после 28 дней созревания. До этого времени не рекомендуется нагружать бетонную конструкцию, т.е. если это фундамент, то ставить на него дом можно только после того, как он наберет свою марочную прочность прочность. Минимальную прочность бетон набирает через 7 суток, после истечения этого срока можно разбирать опалубку.

График набора прочности бетона от времени показан на рисунке:

График созревания бетона при различных температурах.

На графике показана зависимость прочности бетона от времени при различных температурах его созревания: от 30 до 80 градусов. Прочность показана в процентах от марочной. Однако, это теоретические данные, полученные в лабораторный условиях, на практике же выдержать такие условия нереально: температура в течение суток изменяется и совершенно точно она не будет постоянной и равной 30 градусам. Поэтому при самостоятельном строительстве фундамента лучше перестраховаться и дать бетону выстоять месяц, и только потом разбирать опалубку и продолжать строительство.

В качестве вяжущего вещества в бетоне используется цемент, его химическая реакция с водой приводит к появлению твердых каменистых новообразований, которые и связывают между собой частицы наполнителя – щебня и песка. Начальный период этой реакции называется схватыванием, во время которого в бетоне образуются первоначальные связи между частицами наполнителя. Затем происходит набор прочности, когда эти связи упрочняются. Для того, чтобы эта химическая реакция протекала, необходима вода. Но поскольку созревание бетона – процесс длительный, вода, изначально содержащаяся в бетонной смеси успевает испариться. Для того, чтобы этого не происходило поверхность бетонной конструкции накрывают полиэтиленовой пленкой или рубероидом, а так же поливают ее водой. Важно, чтобы бетон высыхал равномерно по всему объему.

В холодное время года вода, содержащаяся в бетонной смеси, может замерзнуть и созревание бетона прекратится. Более того, замерзая, вода увеличится в объеме и станет разрушать бетон изнутри. При температуре ниже 10 градусов набор прочности очень сильно замедляется. Поэтому при заливке бетонной смеси при низких температурах на протяжении всего созревания ее надо подогревать. Само собой, при самостоятельном строительстве такое невозможно (или по крайней мере очень затруднительно), поэтому заливать бетон своими руками нужно летом. Необходима температура для его созревания – 20-25 градусов или выше.

Срок набора прочности бетона можно уменьшить, используя специальные добавки, ускоряющие этот процесс. Такие быстротвердеющие бетоны набирают прочность за две недели, но при самостоятельном строительстве их использование затруднительно, ведь они не только быстрее созревают, но и быстрее схватываются. Это значит, что после приготовления такой быстротвердеющей бетоной смеси времени на ее заливку будет значительно меньше. Еще один способ достичь ускоренного созревания бетона — это повышение температуры: из графика видно, что чем выше температура, тем быстрее идет нарастание прочности. Однако при самостоятельном строительстве создать такие условия нереально.

К этой статье есть подборка видео (количество видеороликов: 1)

Во время созревания свежеуложенного бетона за ним нужен уход: необходимо обеспечить оптимальную температуру и влажность, чтобы он набрал проектную прочность и не покрылся трещинами при высыхании.

Бетон – это каменный материал, который образуется в результате затвердевания бетонной смеси. Бетонная смесь для заливки монолитного фундамента состоит из смешанных в определенных пропорциях цемента, песка, гравия и воды.

После того, как Вы определились с типом фундамента, местом и глубиной его заложения, провели все земельные работы (вырыли траншею под фундамент, сделали песчано-гравийную подушку), установили опалубку, укрепили ее стенки подпорками, собрали арматурный каркас, установили его в опалубке и надежно его там закрепили, настало время для последнего и самого важного этапа заложения фундамента – его заливки.

Исходными данными для расчета количества бетона для заливки фундамента является тип фундамента (плитный, ленточный, столбчатый) и его конфигурация. Тип фундамента и параметры выбираются в зависимости от несущей способности грунта и нагрузки на фундамент.

Главные характеристики бетона — это его марка и класс прочности. Таблица соотношения между маркой и классом приведена в этой статье.

Процесс набора прочности бетона

Основная характеристика бетона, которая определила его широкое распространение — это высокая прочность. Материал набирает любую прочность в реальных условиях, так как есть много причин, которые способствуют недобору величины, соответствующей бетону определенной марки. Знание этих причин и их особенностей способствует формированию бетонных фундаментов, конструкций с максимальными эксплуатационными показателями.

Процесс набора

Физико-химические реакции гидратации создают новые монолитные соединения, которые придают материалу свойства искусственного камня. Новое качество формируется в течение многих суток (окончательно примерно через полгода) и в идеале прочностные свойства бетонной конструкции должны соответствовать бетону определенного класса и марки. По времени процесс вызревания камня имеет две последовательные стадии: начальная — схватывание, и завершающая — твердение. По его завершении бетон может нагружаться.

Схватывание

Бетоном пользуются не сразу после затвердения, так как может потребоваться некоторое количество времени, чтобы довезти материал до объекта. Смесь должна оставаться подвижной, чему способствует механическое перемешивание раствора в миксере автосмесителя. Тиксотропия позволяет сохранить основные свойства смеси до ее заливки, откладывая старт начальной стадии созревания. Однако следует знать, что если время затянуть или температура поднимется, развивается необратимый процесс «сваривания» раствора, в результате которого занизятся его характеристики.

Длительность схватывания находится в зависимости от температуры воздуха — от 20 мин. до 20 часов. Наибольшая продолжительность данного процесса зимой при температурных значениях около 0 град. Заливка фундамента в этот период будет сопровождаться удлинением интервала начала схватывания от 6 до 10 часов, а сама стадия растянется на 15 – 20 ч.

Оптимально заливать бетон в форму при 20 градусах. Тогда при условии, что раствор затворен за час до заливки, схватывание начнется через один час и завершится через 60 мин. Жаркая погода способствует практически моментальному схватыванию раствора за 10 – 20 мин.

Оптимальное течение гидратации при твердении раствора: температурный коридор от 18 до 20 град., влажность близкая к 100%. Отклонения от данных параметров в значительной степени изменяют скорость твердения камня. Полное вызревание бетона длиться несколько лет.

Вместе с тем на этой стадии скорость твердения закономерно изменяется со временем. К примеру, для бетона М300 к концу 3-го дня она достигает 50%, на 14–й день составляет до 90%, а на 28 день — 100%. Далее через три месяца прочность повышается еще на 20%, а через 3 года может стать на 100% больше, чем была к концу 28 суток после затворения.

Особенности набора прочности

Снижение температурных показателей среды ведет к замедлению твердения. Нулевая отметка на термометре останавливает процесс из-за замерзания воды в камне (снижается качество бетона), а подъем значений снова его возобновляет. Смесь начинает высыхать при недостатке или отсутствии влаги, однако это может замедлить и остановить правильное твердение, что воспрепятствует набору заданного свойства бетоном. А вот автоклавное отвердение смесей значительно ускоряется при повышенных значениях температурно-влажностного режима: 80 – 90 град. и 100% влажности, что ведет к ускоренному росту прочностных показателей. За счет влаги в воздухе может сокращаться интервал набора прочности раствором, который уложен открыто.

Бетоны более высоких марок (состоят из большего количества цемента лучшего качества) твердеют и набирают прочность быстрее, поэтому обрабатывать их следует более оперативно. В интервале с 3-х по 10-е сутки после укладки нормативный набор прочности бетона обеспечивается близкими к идеальным условиями выдержки. В теплую погоду раствор укрывается влагоемкими материалами, через которые камень увлажняется круглосуточно 6 – 7 раз, и перекрывается плотной пленкой.

В солнечную погоду он укрывается от прямых лучей. Зимой бетон может искусственно прогреваться изнутри, утепляться, обогреваться тепловыми генераторами, чтобы предотвратить замерзание воды, и изолируется от осадков. Важным параметром для продолжения работ является нормативно-безопасный срок набора прочностных свойств. Таблица 1 показывает зависимость от марки бетона и среднесуточной температуры значений прочностных показателей бетонов через соответствующее количество суток.

Нормативно-безопасным сроком созревания бетонов можно считать значение 50%, а безопасным — от 72% до 80% от марочного значения, что, к примеру, важно знать при работах на фундаменте.

От чего зависит набор прочности?

Факторы, которые управляют набором прочностных свойств камня, включают: сколько времени прошло после заливки, температурно-влажностный режим выдерживания, качество (активность) и марку цемента, соотношение воды и цемента в растворе, пропорции компонентов в смеси, способ уплотнения, технологию перемешивания, способ и скорость укладки, качество и регулярность увлажнения, наличие пластификаторов (добавок-ускорителей твердения) в смеси зимой и пр. Поднятие марки бетона зависит от увеличения доли и более высокой марки цемента в смеси, пропорций компонентов. Марка прямо влияет на набор прочности бетона. Для низких марок критическая прочность имеет большее значение. Таблица 2 отражает данную закономерность.

Поэтому прочностью фундамента из бетона высокой марки определяется надежность, долговечность конструкции здания. Камень в холодную погоду приобретает прочность благодаря собственному тепловыделению, но для нормализации графика формирования камня целесообразно применять соответствующие добавки, ускоряющие твердение и снижающие температуру остановки гидратации. С ними смесь набирает марочную прочность уже через 14 суток. Удачным решением также станет изменение составляющих в бетоне. К примеру, глиноземистый цемент набирает прочностные показатели даже в морозы, так как выделяет примерно в 7 раз больше собственного тепла по сравнению портландцементом.

В наборе этого свойства существенную роль играют форма и фракция зерен натуральных наполнителей. Их неправильная форма и повышенная шероховатость обеспечивают лучшие условия сцепления и качество бетона. Известно, что увеличение доли воды в бетонной смеси способно привести к расслоению массы материала. Следствием этого также становится то, что при относительном увеличении доли воды в растворе на 60% от оптимального значения (в/ц = 0,4) происходит недобор прочности на 50% от марочной. Однако при соотношении вода/цемент 1/4 период отвердения (упрочнения) сокращается в два раза.

Чтобы ускорить процесс и минимизировать выдержку бетона, целесообразно применять пескобетоны с низким соотношением вода/цемент. Неуплотненный бетонный раствор имеет шансы вызреть только до 50% от нормативной прочности даже при оптимальном соотношении вода/цемент. Вместе с тем ручное уплотнение способно повысить его прочность на 30 – 40%, а вибротрамбовка повышает прочность до нормативных 95 – 100%.

График набора прочности

Важно знать график набора прочности бетона для прогнозирования последствий изменения температурных условий твердения, которые приводят к увеличению времени выдерживания.

График 1 показывает на примере бетона М400 через сколько суток смесь при фиксированных температурных значениях набирает определенный процент прочности (за сто процентов взят набор марочной прочности за 4 недели). Температурный режим 30 град. является оптимальным для набора нормативной прочности (97%) за 11 дней, а при показателе в 5 град. значение безопасной прочности не будет достигнуто камнем и за 14 дней. В такой ситуации следует разогревать, утеплять укладку. В соответствии с кривыми определяются сроки распалубки при превышении прочностью 50% марочного значения.

В реальности прочностные показатели бетонных конструкций могут изменяться по очень многим причинам. Важно обеспечить оптимальные параметры для реализации по времени графика роста прочностных свойств, соответствующих марке бетона.

Набор прочности бетона.

Твердение бетона представляет собой сложное физико-химическое явление, при котором цемент, взаимодействуя с водой, образует новые соединения. Вода проникает вглубь частиц цемента постепенно, в результате все новые его порции вступают в химическую реакцию. Поэтому бетон твердеет постепенно, даже через несколько месяцев твердения внутренняя часть зерен цемента еще не успевает вступить в реакцию с водой. Рост прочности бетона в значительной степени зависит от температуры, при которой происходит твердение. При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон на портландцементе через 7-14 дней после приготовления набирает 60-70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.

Иногда используют дорогостоящий глиноземистый цемент, который через сутки твердения дает 80-90% 28-дневной прочности. Ускоряют процесс твердения быстротвердеющие портландцементы, а также жесткие бетонные смеси на обычных цементах.

Для ускорения твердения бетона могут применяться добавки-ускорители, вводимые при приготовлении бетонной смеси.

При твердении бетона всегда изменяется его объем. Твердея, бетон дает усадку, которая в поверхностных зонах происходит быстрее, чем внутри, поэтому при недостаточной влажности бетона в период твердения на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины. Также, трещинообразование возможно в результате неравномерного разогрева бетона вследствие выделения тепла при схватывании цемента.

Рис. 6.1. Усредненные кривые набора прочности бетона В15-В25 на сжатие на портландцементе М400 — М500 по дням в зависимости от температуры выдерживания.

Точно рассчитать срок набора прочности бетона в конструкции в условиях строительной площадки невозможно, даже при гарантированном качестве товарной смеси, из-за перепадов температур и изменения влажности окружающей среды.

В условиях производства работ в зимнее время для обеспечения требуемого качества бетона проводят дополнительные технологические мероприятия. При отрицательных температурах замерзает содержащаяся в бетоне свободная вода, образуются кристаллы льда большего объема, чем имела вода. Поэтому в порах бетона развивается большое давление, приводящее к разрушению структуры еще не затвердевшего бетона и снижению его конечной прочности. Конечная прочность снижается тем больше, чем в более раннем возрасте замерз бетон. Наиболее опасно замерзание бетона в период схватывания цемента. Для снижения температуры кристаллизации воды в состав бетона вводят противоморозные химические добавки. Для создания благоприятных условий набора прочности бетоном применяют различные способы поддерживания температурно-влажностного режима выдерживания, такие как, электрообогрев, обогрев паром и устройство «термоса». Выбор противоморозных добавок и их оптимальное количество зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных сред и блуждающих токов, температуры окружающей среды. Некоторые добавки могут вызывать коррозию арматуры, что снижает прочность сцепления бетона с профилем арматуры, ухудшать удобоукладываемость и вызывать образование высолов на поверхности конструкций. Противоморозные химические добавки в основном приводят к замедлению набора прочности бетоном по сравнению со скоростью твердения бетона в нормальных условиях.