Omskvorota.ru

Строим дом
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Замедлители сроков схватывания цемента

О формировании ранней прочности цементного камня

Статья опубликована в журнале «Популярное Бетоноведение», №3 (2007)

www. betonmagazine. ru

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

О формировании ранней прочности цементного камня

Статья рассказывает о различных добавках, повышающих скорость набора прочности цемента.

Проблема формирования ранней прочности цементного камня приобретает всё большую актуальность в связи с увеличением строительных работ монолитным способом, с желанием ускорить оборачиваемость форм при производстве сборного бетона и железобетона, с возрастанием объёма ремонтных и восстановительных работ, в том числе при пониженных и отрицательных температурах. При этом, наряду с высокой скоростью набора прочности, к цементному камню предъявляются дополнительные требования: по улучшению внешнего вида, стойкости к воздействию агрессивных сред, долговечности.

Скорость нарастания прочности цементным камнем определяется множеством факторов: характеристиками вяжущих веществ, условиями их хранения и твердения, воздействием модифицирующих добавок.

Основные характеристики цемента, оказывающие влияние на кинетику нарастания прочности, следующие:

(1) фазово-минералогический состав цемента (активность цемента в ранние сроки зависит от содержания С3А и фазы алита, которые в клинкерах различных заводов изменяются в диапазонах 3–9 % и 54–65 % соответственно[monobor1] ) [1].

(2) вещественный состав цемента (цементы с активными минеральными добавками характеризуются замедленным набором прочности в ранние сроки, причём важную роль играет химический, фазовый состав добавок, их дисперсность).

(3) вид и количество сульфата кальция в составе. Оптимальное содержание сульфата кальция не только регулирует сроки схватывания цемента, но способствует увеличению как начальной, так и конечной прочности. Гидратация цемента на ранней стадии зависит от скорости выделения в раствор ионов Са2+ и SО42–, то есть от химической и физической природы сульфата кальция (полугидрат и растворимый ангидрит выделяют ионы быстрее, чем ангидрит). Оптимальное содержание сульфата кальция в составе цемента зависит от содержания С3А и щелочей в цементе.

(4) наличие щелочей в цементе приводит к повышению ранней прочности, но снижает, как правило, прочность в поздние сроки твердения.

(5) тонкость помола цемента, его гранулометрический состав. Чем тоньше цемент, тем интенсивнее он гидратируется. Однако повышение водопотребности, высокие энергетические затраты на помол, снижение времени хранения, в течение которого гарантируется способность к быстрому набору прочности, определяют оптимальную величину удельной поверхности 350–400 м2/кг. Наряду с удельной поверхностью цемента, важной характеристикой является гранулометрический состав. Так, в жёстких смесях содержание частиц менее 5 мкм ≈20 %, частиц более 80 мкм — не более 1 %. При этом следует учитывать, что в наиболее тонко размалываемых фракциях цемента 1 % гипса вносит 15 % в увеличение суммарной удельной поверхности [2].

Несмотря на то, что вышеперечисленные факторы складываются в процессе производства цемента, потребителям цемента необходимо учитывать их при проектировании цементного камня с высокой ранней прочностью.

Мировая тенденция состоит в постоянном ухудшении качества сырьевых материалов как для производства вяжущих веществ, так бетонов и растворов. В связи с этим особенную актуальность приобретает применение широкого спектра химических добавок, которые обеспечивают снижение водопотребности (В/Ц), повышают пластичность растворных и бетонных смесей, ускоряют твердение, регулируют структуру камня. Обобщение действия модифицирующих добавок на свойства растворов и бетонов представлены в работах [3, 4].

Мировая тенденция состоит в постоянном ухудшении качества сырьевых материалов как для производства вяжущих веществ, так бетонов и растворов.

Водоредуцирующие (водопонижающие) добавки — это пластификаторы, которые позволяют снизить В/Ц на 15–50 %, повышают подвижность растворных смесей. В качестве данного вида добавок используются лигносульфонаты, сульфонированные нафталинформальдегидные полимеры (СНФ), сульфонированные меламинформальдегидные полимеры (СМФ), а также гиперпластификаторы на основе поликарбоновых кислот. Добавки в виде порошков или водных растворов вводятся в сухую смесь или в процессе приготовления растворов и бетонов. Значительное снижение В/Ц объясняется адсорбцией добавок на гидратирующихся цементных зёрнах и уменьшением их слипания между собой. Гиперпластификаторы нового поколения обеспечивают снижение В/Ц благодаря созданию стерических препятствий, которые не сдерживают гидратацию цемента, обеспечивая возможность повышения прочности цементного камня и бетона не только в ранние сроки (1 сут.), но и в более поздние сроки твердения. При этом следует учитывать, что эффективность действия супер — и гиперпластификаторов на ранних стадиях гидратации связана с фазово-минералогическим составом цемента, механизмом действия добавок [5], а также с взаимным влиянием комплексных добавок. На примере быстротвердеющих составов исследовано совместное влияние поликарбоксилатных гиперпластификаторов различных марок в сочетании с замедлителями схватывания — винной и лимонной кислотой, которые обеспечивают повышение жизнеспособности растворных смесей (рис. 1, 2). Растворные смеси, которые содержат гиперпластификатор в сочетании с лимонной кислотой, характеризуются меньшей жизнеспособностью и более низкой прочностью в ранние сроки твердения по сравнению с растворными смесями, в которых гиперпластификаторы применяются совместно с винной кислотой. Кроме того, в сочетании с винной и лимонной кислотой оптимальные свойства растворным смесям и растворам придают различные марки гиперпластификаторов — с винной кислотой — Melflux 2651F (SKW, Германия), с лимонной – ViscoCrеte 105P (Sika).

Другим перспективным направлением в разработке высокопрочных цементных систем является производство уплотнённых систем с ультрадисперсными наполнителями. Это могут быть промышленные отходы в виде тонкодисперсного кремнезёма. Высокопрочные материалы создаются на основе модифицированных систем на основе ПЦ, микрокремнезёма и суперпластификатора. Оптимальное содержание МК в бетоне — до 30 %. При этом отмечается формирование высокой прочности материалов (>40 МПа) в ранние сроки твердения (1 сут.) [3].

В мировой литературе имеется значительное количество публикаций по выяснению механизма действия МК в цементных системах. Многие исследователи относят МК к суперпуццоланам, гораздо более эффективно быстродействующим, чем другие виды пуццоланов. Причём, не все частицы микрокремнезёма реагируют одновременно [4]. С помощью сканирующего электронного микроскопа показано, что большинство частиц МК растворяются в течение 24 ч, тогда как другие не вступают в реакцию даже через месяц после затворения. Исследованиями установлено практически полное отсутствие пиков портландита в составах с добавкой МК. Это позволяет сделать вывод о том, что портландит, образованный в ходе гидратации C3S и C2S, соединяется с МК с образованием C-S-H-геля.

Положительное действие микрокремнезёма объясняется значительным улучшением микроструктуры гидратированных цементных паст вблизи заполнителя с формированием менее пористого переходного слоя в бетонах с МК, состоящего из плотного геля С-S-Н вместо рыхлых кристаллов портландита и эттрингита в контрольных составах. Отмечается, что прочность контактной зоны возрастает с увеличением количества введенного МК. Основным фактором в механизме действия МК является реакция взаимодействия диоксида кремния и гидроксида кальция с образованием низкоосновных гидросиликатов типа С-S-Н (I) с соотношением CaO/SiO2=0,9–1,3.

Установлено, что введение МК в состав цементного камня не изменяет общую пористость, но влияет на дифференциальную, увеличивая количество гелевых пор. Исследования по влиянию МК на прочность показали, что в ранние сроки (до 7 сут.) влияние МК на прочность обусловлено, главным образом, физическим эффектом, связанным с улучшением упаковки вяжущего и наполнителя в структуре. К 28 сут. проявляется и химический эффект, состоящий в повышении прочности за счёт взаимодействия с продуктами гидратации цемента.

Читайте так же:
График застывания цементного раствора

Введение МК в состав цементного камня не изменяет общую пористость, но влияет на дифференциальную, увеличивая количество гелевых пор.

Исследования по влиянию добавок МК на свойства цементных сухих смесей показали, что при оптимальном введении в состав сухой смеси не более 5 % массы МК повышается прочность растворов как в ранние сроки твердения, так и через 28 сут. твердения. Эффективность действия МК возрастает в процессе эксплуатации растворов в условиях повышенной влажности воздуха и в воде. При этом зафиксировано повышение водонепроницаемости, долговечности, морозостойкости растворов.

В качестве добавок — ускорителей схватывания и твердения чаще всего используются соли неорганических и органических кислот. Наиболее эффективный ускоритель CaCl2 в последнее время применяется ограниченно, так как даже при введении в умеренных концентрациях до 2 % вызывает коррозию арматуры, из-за гигроскопичности поддерживает высокую постоянную влажность бетона.

Добавки на основе карбонатов, сульфатов, алюминатов, силикатов щелочных металлов ускоряют схватывание и твердение вяжущих. Однако применение щелочных ускорителей, например, гидратированных силикатов натрия [6], снижает прочность в более поздние сроки и может явиться причиной щелочной коррозии заполнителя в бетоне и растворе.

Наиболее широко применяемой в настоящее время добавкой-ускорителем для портландцемента являются соли муравьиной кислоты — формиаты кальция и натрия, которые по эффективности уступают CaCl2, но повышают прочность бетона в раннем возрасте, что объясняется повышенным (в 2,5 раза) образованием эттрингита в суточном возрасте. Причем эффект действия добавки связан с содержанием С3А в цементе.

Известным приёмом сокращения сроков схватывания портландцемента является введение в его состав глинозёмистого цемента или других добавок, содержащих в своём составе активные формы оксида и гидроксида алюминия [2]. При этом введение добавки глинозёмистого цемента приводит к снижению прочности по сравнению с отдельными цементами.

Исследование влияния большой группы добавок на основе оксидов и гидроксидов алюминия на схватывание и твердение цемента [7] позволили установить, что активностью по отношению к портландцементу обладают продукты, содержащие в своём составе аморфный гидроксид алюминия. Особенностью таких продуктов, наряду с высокой удельной поверхностью (>45 м2/г), является способность удерживать до 20 % сорбционно связанной

Наиболее широко применяемой в настоящее время добавкой-ускорителем для портландцемента являются соли муравьиной кислоты — формиаты кальция и натрия.

воды, которая дегидратируется при t=130–140 °С. Введение 1–3 % массы добавок, содержащих аморфный гидроксид алюминия, в состав цемента обеспечивает значительное (в 2–7 раз) сокращение сроков схватывания цементов, а также повышение (в 2–3 раза) прочности через 1 сут. твердения, а также в более поздние сроки твердения (рис. 3). Установлена избирательность действия добавок на цементы различного вида. При сокращении сроков схватывания всех видов цементов, введение такого рода добавок обеспечивает повышение прочности только на цементах, не содержащих в составе активных минеральных добавок. Ускорение твердения портландцемента в присутствии добавки аморфного гидроксида алюминия связано с повышенным образованием эттрингита в ранние сроки, а также с ускорением гидратации фазы алита.

Таким образом, эффективность ускорения твердения цемента с применением химических добавок избирательна и связана как с минералогическим, вещественным составом цемента, так и с взаимным влиянием добавок различных групп действия при их совместном введении.

1. Качество продукции цементных заводов России и ближнего зарубежья в 2000–2001 гг.: Справочник. — СПб.: НИИ Гипроцемент-Наука, 2002.

2. Химия цемента. — М.: Мир, 1996.

3. Батраков бетоны. Теория и практика. — М.: Техпроект, 1998.

4. Бодуэн Дж. Добавки в бетон. — М.: Стройиздат, 1988.

5. Ушеров-, Першина цементов с химическими и минеральными добавками // Цемент и его применение. — 2002. — № 6. — С. 6–8.

6. , , Ларичков гидратации портландцемента в присутствии гидросиликатов натрия // ЖПХ. — 2006. — Т. 79. — № 4. — С. 533–536.

7. , , Корнеев схватывания и твердения портландцемента на основе оксидов и гидроксидов алюминия // Цемент и его применение. — 2005. — № 2. — С. 61–63.

Рис. 1. Влияние суперпластификаторов и замедлителей схватывания на подвижность растворных смесей

а)

Рис. 2. Влияние суперпластификаторов и замедлителей схватывания на прочность растворов

Рис. 3. Влияние добавки термоактивированного гидроксида алюминия на твердение цементного раствора

[monobor1]Было: «от 3–9% до 54–65% соответственно». — Корр.

Важная величина: как узнать время схватывания бетона

Стадии набора прочности бетона

Как происходит превращение подвижного раствора в твердое вещество?

Чтобы понимать этот процесс, нужно представлять состав бетона.

Главным компонентом бетонной смеси является портландцемент. Это вяжущее составляющее, в основе которого 4 минерала:

  1. C2S двухкальциевый силикат,
  2. C3S трёхкальциевый силикат,
  3. C3A трёхкальциевый алюминат,
  4. C4AF четырёхкальциевый алюмоферрит.

Для приготовления бетонной смеси портландцемент смешивается с водой и заполнителями (шлак, гравий, щебень, песок). Иногда в смесь добавляются те или иные присадки, в зависимости от желаемых свойств бетона.

Минералы, входящие в состав цементного клинкера, при смачивании водой вступают в реакцию гидратации, в процессе которой образуются новые соединения, и бетон образует кристаллическую структуру.

Таким образом, твердение бетона – это кристаллохимический процесс.

В твердении бетона выделяют две стадии:

  1. схватывание бетона,
  2. набор прочности.

Бетон начинает схватываться уже через 2 часа, а через 60 минут после начала процесса он уже схватится. Пока бетон не схватился, его подвижность сохраняется.

Иногда, при невозможности немедленно заняться укладкой бетона, смесь слишком долго перемешивают, чтобы она не схватывалась. Это влияет на качество бетона не лучшим образом.

После того, как бетон схватился, начинается процесс твердения.

Маркировка

Узнать быстротвердеющий цемент можно по букве «Б» в маркировке на упаковке. Из обозначения также понятно, каким образом достигается эффект ускоренного набора прочности:

  • Д0 – отсутствие дополнительных добавок минерального происхождения;
  • Д5…Д20 – наличие в цементе от 5 до 20% дополнительных присадок в виде алюминатов и силикатов.

Пример обозначения ПЦ 400-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85:

  • ПЦ 400 – портландцемент, марка прочности М400;
  • Д20 – 20% минеральных добавок в составе вяжущего порошка;
  • Б – быстротвердеющий цемент;
  • ПЛ – пластифицированный (дополнительные свойства);
  • ГОСТ 10178-85 – обозначение документа, согласно нормам которого произведен материал.

Сколько времени требуется на застывание

Полное отвердевание бетона может продолжаться многие месяцы, но во время строительных работ нужны определенные ориентиры, которых можно придерживаться.

Читайте так же:
Цементный раствор для откосов пропорции

Преждевременная нагрузка на бетонную конструкцию может разрушить не набравший достаточной прочности бетон, а передерживание бетона в опалубке удорожает строительные работы и увеличивает продолжительность строительства.

Расчетной прочностью бетона называют ту прочность, которую бетон определенного класса достигает при нормальных условиях через 28 дней.

Срок твердения бетона без добавок

Как быстро бетон наберет прочность, зависит от многих факторов. В нормальных условиях скорость отвердевания бетона без добавок зависит от класса бетона.

В быту до сих пор встречается словосочетание «марка бетона». Оно ошибочно: по маркам классифицируется цемент, а бетон подразделяется на классы.

Таблица 1. Старая и новая маркировка бетона

Марка и класс бетона: в чем разница?

Факторы, влияющие на твердение цементного раствора

Срок застывания бетона зависит от различных факторов:

  1. качества исходных материалов;
  2. количества заполнителей;
  3. жесткости смеси;
  4. температуры и влажности воздуха;
  5. обработки бетона (утрамбовывание, виброобработка);
  6. ухода за бетоном;
  7. использования специальных добавок.

Согласно ГОСТ, нормальными условиями твердения бетона являются:

  1. температура воздуха 18–22°С;
  2. относительная влажность воздуха 100%.

При изменении температуры меняется и скорость затвердевания бетона. При повышении температуры в диапазоне 0°С – 100°С каждые 10°С повышения температуры увеличивают скорость протекающих процессов в 2–4 раза.

График твердения бетона при разных температурах

Когда температура становится выше, схватывание и отвердение бетона ускоряются; при понижении температуры – замедляются. При температуре ниже 5° С процесс набора прочности резко замедляется, а при отрицательных температурах прекращается.

Уменьшение влажности воздуха замедляет процесс застывания, поскольку бетон быстрее сохнет, и воды становится недостаточно для гидратации.

Сроки хранения цемента

По нормативам материал хранят не более 45 суток – это для субстанции с быстрым свойством отвердения и не более 60 суток для прочих типов цемента. Укладывают мешки в сухие помещения с хорошей вентиляцией. Штабелируют на поддоны из дерева или пластика. Высота стопки при условии горизонтальной выкладки должна быть не более 180 см.

Нормативы закреплены в ГОСТ 30515-97. Гарантийный срок на товар начинается не с момента складирования материала у покупателя, а с даты отгрузки от поставщика. Поэтому если цемент в мешках уже месяц полежал на складе в магазине, его жизнеспособность закончится очень быстро.
И еще один разумный совет: если сухой цемент пересыпать в сухие герметичные бочки из пластика или металла, хорошо закупорить и хранить в условиях минимальной влажности, он сохранит свои свойства в течение 1-1,5 лет.

Способы регулирования скорости отвердевания бетона

В зависимости от задач, может потребоваться увеличить или снизить скорость твердения бетона. Можно повлиять на процессы температурно или химически.

Ускорение твердения

Для увеличения скорости твердения, применяют:

  1. снижение водоцементного соотношения (повышение жесткости смеси, что снижает удобоукладываемость);
  2. тепловлажностную обработку;
  3. добавление в бетон специальных добавок-ускорителей.

Как ускорить твердение бетона

Замедление твердения

Когда может понадобиться замедление отвердевания:

  1. при изготовлении высокомарочных смесей, которые застывают очень быстро из-за повышенного содержания вяжущего компонента;
  2. при необходимости транспортировки готовой смеси на дальние расстояния;
  3. при заливке бетона в несколько этапов.

В этих случаях применяют специальные добавки, которые замедляют реакцию гидратации и гидролиза минералов клинкера, откладывая процесс схватывания на несколько часов.

Можно ли и как использовать цемент, который затвердел в мешке

Наряду с глупыми советами встречаются рекомендации заслуживающие внимания. Нижеприведенные способы помогут использовать с пользой окаменевший песчаник в большом количестве.

  • Строительство. Используется в постройках не подверженных действию больших нагрузок: в качестве заполнителя оснований, при монтаже забора, курятника, дровника и пр. Для этого слежавшийся монолит дробят на куски размером около 50 мм.
  • Ремонт покрытий, декорирование садовых дорожек. Цементный камень используют вместе с щебнем, строительным мусором в соотношении 1:3. На 1 часть битого балласта приходится 3 части добавки. Полученный состав незаменим при устройстве отмостки, дорожек в саду и др.
  • Создание основы под плитку. При заливке пола, для «подушки» под отделку применяют мелкие и средние фракции; в установке бордюрных камней, скамеек.
  • Ремонт придомовой территории. Чтобы использовать окаменевший материал без остатка достаточно раздробить его на камни, перевезти тачкой и засыпать ямы и выбоины, которых полно на дороге перед домом.

Как узнать точное время затвердевания бетона?

Сроки полного отвердевания разных видов бетона варьируются в зависимости от состава. Примерное представление о продолжительности процессов твердения бетона с использованием марок цемента М200, М250, М300, М400, М500 и так далее, можно узнать из статей, графиков, специальных таблиц.

Таблица 2. Время застывания бетона на портландцементе М400, М500

Для того чтобы точно узнать, сколько времени понадобится, чтобы получить расчетную прочность бетона, используются два метода:

  1. Узнать точные данные в лаборатории производителя.
  2. Вызвать технолога на объект для взятия проб. Для образцов используют кубические отливки со стороной 10 см, которые должны твердеть в тех же условиях, что и основная конструкция. Затем проводятся испытания разрушающими методами, которые точно показывают марочную прочность бетона и сроки его схватывания и полного отвердевания.

Время застывания бетона в опалубке

Своевременная распалубка бетона повышает оборачиваемость оборудования для опалубки и оптимизирует сроки строительства.

Распалубочной прочностью называют прочность, достаточную, чтобы снять опалубку и дать стартовую нагрузку. Обычно она составляет 70% от расчетной прочности (или другую величину, оговоренную в проектной документации).

Для не ответственных конструкций, например, стяжек, отмостки и других конструкций, работающих только на сжатие, допустима распалубка на 3–5-й день, по достижении прочности 30–40% от расчетной.

Современные бетоны с добавками могут достигать распалубочной прочности за 1–2 дня.

Уход за бетоном после заливки

Уход за бетоном имеет цель создать такие условия твердения, при соблюдении которых бетон будет набирать заданную прочность с нужной скоростью, а его структура будет максимально качественной.

Для оптимизации процесса отвердевания решающее значение имеет обеспечение правильной температуры и высокой влажности.

После укладки бетонной смеси и ее уплотнения (если таковое производилось), проводятся специальные мероприятия по уходу за бетоном.

Защита от испарения влаги

Отвердевание бетона внешне похоже на высыхание, но на самом деле, это реакция, которая происходит с обязательным участием воды. При застывании бетона на воздухе, его поверхность быстро высыхает, и реакция гидратации прекращается. Образуется разность давления в толще бетона и на его поверхности, что приводит к появлению дефектов в виде трещин.

Для защиты от пересыхания поверхность бетона закрывают водонепроницаемыми материалами, такими, как пленка, брезент, в некоторых случаях, слой опилок или песка, который постоянно смачивают.

Обеспечение равномерной температуры

При заливке массивных конструкций (например, плит фундамента) возникает еще одна проблема – температурный градиент.

Читайте так же:
Новороссийский цемент как отличить подделку

Реакции гидратации происходят с выделением тепла. В массивных конструкциях возникает разница между температурами в толще бетона и на его поверхности. В толще слоя бетона температура может достигать 50–80°С. Если разница с температурой поверхности превышает 20–30°С, может произойти разрыв структуры бетона, что влечет интенсивное образование трещин на внешней стороне конструкции и потерю прочности.

Чтобы предотвратить градиент температур, необходимо снизить температуру всей конструкции. Для этого, после укрытия паро- или водонепроницаемым материалом, на поверхность бетона льют холодную воду, меняя ее после нагрева.

Снижение температуры не должно быть резким. Допускается снижать ее на 1–2° С в час, а для некоторых типов конструкций не более, чем на 12–13°С в сутки (эта информация указывается в регламенте).

Для проведения этих мероприятий необходимо знать точную температуру в толще бетона; по регламенту, ее необходимо измерять в первые сутки каждые 1–2 часа, а затем 1 раз в 8 часов и фиксировать полученные данные в специальных журналах. Для того, чтобы иметь возможность измерять температуру, при заливке в бетон вставляют трубочки на расстоянии не более 8 м друг от друга.

Защита от охлаждения

В зимнее время возникает задача сохранить тепло, поскольку при температуре ниже 0° С завердевание прекращается. Главной задачей становится обеспечение твердения до приобретения бетоном критической прочности.

Критической прочностью называют прочность в зимнее время, по достижении которой замерзание воды в порах бетона уже не носит разрушающий характер (обычно 30-50% от расчетной прочности).

Используются разные методы сохранения тепла:

  1. Прогрев электродами или инфракрасным излучением (последнее технологически сложно).
  2. Установка тепляков с прогретым воздухом.
  3. Использование сохраненного тепла реакции гидратации («тепловой осмос» или «метод термоса), для которого поверхность бетона укрывают теплоизоляционными материалами, такими, как минераловатные плиты, рулонные материалы в несколько слоев.
  4. Противоморозные добавки. Если раньше использовался хлорид кальция, сейчас его применение, как и других хлоридов, не рекомендуется из-за агрессивного воздействия на арматуру. Чаще используют формиат кальция или натрия и другие соли-электролиты, снижающие температуру замерзания воды либо готовые комплексные добавки, обладающие не только противоморозным, но и пластифицирующим действием.
  5. Применение добавок-ускорителей совместно с тепловой обработкой. В этом случае добавки нужны для быстрого достижения критической прочности, затем, при помощи согревающих или сохраняющих тепло мероприятий, обеспечивается оптимальная температура до достижения расчетной прочности бетона.

Надо ли поливать бетон водой?

Поскольку водная среда оптимальна для завердевания, полив бетона водой целесообразен, но только в летнее время, особенно, в жаркую погоду. Интенсивное обеспечение влажности позволяет снизить вероятность появления дефектов.

Набор прочности бетона – сложный химический процесс, который зависит от множества факторов. Для оптимизации строительных работ используются методы тепловлажностной обработки бетона. Современное решение – использование специальных добавок, регулирующих скорость отвердевания.

Замедлитель твердения для отделочногослоя бетона

ИСАЙ ИЕ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.06.79 (21) 2786549/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.3

СССР (53) УДК 666.972.. 16 (088.8) Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 10.06.81 но делам нзебретеннй и еткрмтнй (72) Авторы изобретения

К. К. Юсюс, П. Ю. Рачис и А.-И. И. Юшкус (71) Заявктель

Завод деталей крупнопанельных домов Каунасского домостроительного комбината (54) ЗАМЕДЛИТЕЛЬ ТВЕРДЕНИЯ ДЛЯ ОТДЕЛОЧНОГО

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к составам замедлителей твердения для отделочного слоя бетона, для обнажения заполнителя.

Известен замедлитель твердения для отделочного слоя бетонных изделий — меласса (1).

Наиболее близким к предлагаемому является замедлитель схватывания цемента для получения отделочного слоя, включающий вес. %:

20%-водный раствор мел ассы

Недостатками известного замедлителя ао являются короткие сроки схватывания и невысокое качество поверхности отделочного слоя.

Тонкомолотый минеральный наполнитель

Цель изобретения — удлинение сроков схватывания и улучшение качества поверхности отделочного слоя.

Указанная цель достигается тем, что замедлитель твердения для отделочного слоя. бетона, включающий мелассу, минеральный наполнитель и воду, содержит мелассу в виде 20%-водного раствора, в качестве минерального наполнителя молотый мел и дополнительно латекс при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Замедлитель готовят в смесителе. К смеси водного раствора мелассы и латекса добавляют необходимое количество молотого мела и производят перемешивание до образования однородной массы.

Готовят по 3 смеси композиций предлагаемого и известного замедлителей,составы которых приведены соответственно в табл.1 и 2.

Минеральный напопни тень

Водный раствор мепассы (1:S) 28

Все образцы имеют коричневые пятна

24 (1 сут) 72 (3 сут) 2а

Испытываемыми составами являются вскрытая фактура из белого мрамора и щебня.

Результаты испытаний замедлителей приведены в табл. 3.

Во время испытаний установлены преимущества предлагаемого замедлителя над известным, заключающиеся в удлинении сроков схватывания до 5 сут, отсутствии на поверхности пятен, регулировании глубины обнажения от 3 до 15 мм, приготовлении замедлителя холодным способом (вместо горячего способа при 50 — 60 С по известному), в возможности складирования,.т.е. приготовления замедлителя в запас на 7 — 10 сут.

Кроме того, предлагаемый замедлитель является универсальным, так как можно его использовать при жестком режиме пропаривания, когда температура между фактурой и поддоном формы составляет 100 — 120 С.

Предлагаемый замедлитель твердения цемента отличается и тем, что нанесенный на поддон формы слоем толщиной в 1 мм интенсивно поглощает водяной пар и способствует химической реакции. Через 5 — 6 мин замедляющая паста твердеет, становится эластичной и наносится актура. Контакт замедлителя с фактурой обеспечивает вскрытие фактуры.

Замедлитель твердения для отделочного слоя бетона, включающий мелассу, минеральный наполнитель и воду, отличающийся тем, что, с целью удлинения сроков схватывания и улучшения качества поверхности отделочного слоя, он содержит мелассу в виде 20%-водного раствора, в качестве минерального наполнителя молотый мел и дополнительно латекс при следующем соотношении компонентов, вес.%:

ВНИИПИ Заказ 3919/27

Филиал ППП «Патент», г

3-4 Осадка ко- Отсутствие окрашинуса 4 см ванна и пятен

20%-водный раствор мела ссы 28 — 37

Молотый мел 5 — 10

Латекс 58 — 62

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Современные способы декоративной отделки стеновых панелей в заводских условиях. (Обзор). М., 1972, с. 23.

2. Авторское свидетельство СССР № 551285, кл. С 04 В 13/24, 1977.

Время застывания бетона – от каких факторов зависит?

Бетон – надежный, простой в использовании и доступный по стоимости строительный материал. Он применяется при возведении частных домов, промышленных объектов, многоэтажных жилых и общественных зданий, различных конструкций и сооружений. Время застывания бетона – важнейшая характеристика материала, варьирующаяся в пределах 1–28 дней. Она определяет качество выполненных работ, прочность и длительность безаварийной эксплуатации готовой постройки.

Читайте так же:
Пластификатор для цементной стяжки для теплого пола

Бетон – надежный, простой в использовании и доступный по стоимости строительный материал. Он применяется при возведении частных домов, промышленных объектов, многоэтажных жилых и общественных зданий, различных конструкций и сооружений. Время застывания бетона – важнейшая характеристика материала, варьирующаяся в пределах 1–28 дней. Она определяет качество выполненных работ, прочность и длительность безаварийной эксплуатации готовой постройки.

Полимеризация бетона – сложная двухэтапная операция

Затвердевание бетонной смеси происходит в результате химического процесса, называемого гидратацией. Под такой реакцией понимают преобразование начальных элементов строительной композиции (цемента, щебня, песка, воды, других добавок) в гидросиликат кальция.

После полного завершения процесса получается монолитный состав с высокими прочностными показателями. Время застывания бетона зависит от:

  • марки используемого цемента;
  • состава смеси;
  • атмосферной влажности;
  • соблюдения технологии работы с бетоном;
  • температуры воздуха (в помещении, где используется описываемая смесь, и на улице);
  • толщины и плотности укладки бетонного слоя;
  • ухода за конструкцией во время ее застывания.

Полная полимеризация бетонной смеси проходит в две стадии – схватывания и набора проектной прочности. Эти этапы имеют собственные особенности, которые следует учитывать при выполнении строительных работ.

От чего зависит время застывания раствора?

На прочность бетона большое влияние оказывает марка цемента, из которого он изготавливается. Наиболее надежные смеси делаются из материала М500. А самые непрочные производятся из цемента М100.

Прочность, кгс/ кв. см

Наличие разных компонентов в бетоне изменяет время его затвердевания. Чем больше в смеси гравия либо песка, тем быстрее вода выходит из нее. При повышенном содержании шлака и керамзита, жидкость медленнее испаряется из раствора. В таблице приведены рекомендованные соотношения основных составляющих бетонных смесей.

Расход на 1 кубометр

Песчано-гравийная смесь, кг

Прочность бетона снижается, если не выдерживается требуемая плотность его укладки. Важно! Жидкость выходит из смеси тем медленнее, чем большую плотность имеет раствор. При промышленном строительстве бетон обрабатывают специальным вибрационным оборудованием. В быту его заменяют операции штыкования лопатой и уплотнения ручной трамбовкой.

Для удержания влаги в бетонной смеси, помещенной в опалубочную конструкцию, рекомендуется накрывать последнюю гидроизолятором. В качестве такового используется битумная мастика либо обычная полиэтиленовая пленка. Эти материалы усиливают гидратацию, так как препятствуют быстрому обезвоживанию бетона.

Аналогичного эффекта добиваются и посредством периодического смачивания застывающего раствора водой. Жидкость наносится методом распыления или обрызгивания. Обратите внимание! Указанные мероприятия не ускоряют процесс застывания бетона.

Стадия схватывания – все нюансы процесса

Первый этап полимеризации длится недолго – от 1 до 2,5 часов. Время схватывания бетона зависит от температуры, при которой производятся работы:

  • +20 °С – реакция в смеси начинается через 100–120 минут после ее затворения (добавки к цементу, песку и иным компонентам воды). После этого бетон сохнет примерно 1 час.
  • +1–19 °С – процесс начинается через 3–5 ч. Для схватывания бетону требуется такое же время.
  • 0 °С – реакция стартует после затворения через 7–10 ч, сохнет бетон в течение 16–20 ч.

При отрицательных температурах воздуха компоненты смеси не вступают в химреакцию с водой. Состав не сохнет. Он находится в замороженном (инертном) состоянии, из которого раствор выходит только после повышения температуры до 0°. Указанная проблема решается путем добавления в бетон спецэлементов, чья задача заключается в стимуляции смеси к гидратации, либо сооружения утепленной опалубки.

При температурах выше +30° раствор схватывается очень быстро. Это снижает качество готового бетона (так как вода из него испаряется с высокой скоростью) и прочностные характеристики возводимой конструкции.

В жаркую погоду в бетон добавляют особые компоненты, замедляющие его схватывание (кислота НТФ, сахарная кормовая патока, глюконат натрия, молочная сыворотка, комплексные составы — Зика и Сементол Ретард, Поззолит-100, Аддимент ВЗ).

Набор прочности – сколько дней длится?

Стадия твердения бетона стартует сразу после его схватывания. В этот период наблюдается процесс цементной гидратации. Оптимальные условия для его протекания следующие:

  • температура воздуха – от +15 до +20 °С;
  • уровень влажности – 70–75 %.

При таких условиях требуемый набор прочности раствора отмечается через 28 суток. При других температурах и влажности процент надежности бетона высчитывается по специальной формуле: Rn = R28(lgn/lg28), в которой:

  • n – это количество дней, прошедших после заливки смеси (первые и вторые сутки не учитываются);
  • R28 – марка бетона (М300, М400);
  • lg28, lgn – логарифм (десятичный) возраста раствора.

Домашние умельцы этой формулой не пользуются. При расчетах они ориентируются на график, приведенный ниже.

Определиться со временем твердения бетона и его прочностью на сжатие позволяет и специальная таблица. Она составлена для смесей, сделанных из цемента марок М300, М200 и М400, которые считаются самыми популярными среди мастеров-самоучек.

Методические рекомендации Методические рекомендации по производству бетонных работ с применением суперпластификаторов и других эффективных добавок

центральный научно-исследовательский И проектно-экспериментальный институт организации, механизации и технической помощи строительству (цнииомтп)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОИЗВОДСТВУ БЕТОННЫХ РАБОТ С ПРИМЕНЕНИЕМ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ И ДРУГИХ ЭФФЕКТИВНЫХ ДОБАВОК

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3. ОСОБЕННОСТИ ПОДБОРА И НАЗНАЧЕНИЯ СОСТАВА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

4. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ДОЗИРОВАНИЕ ДОБАВОК

5. ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

6. ДОСТАВКА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

7. ПОДАЧА И УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ

8. ТОРКРЕТИРОВАНИЕ И ЗАМОНОЛИЧИВАНИЕ СТЫКОВ

9. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ БЕТОНИРОВАНИЯ

10. УПЛОТНЕНИЕ И ОБРАБОТКА БЕТОНА

11. ПРИМЕНЕНИЕ ДОБАВОК В СПЕЦИАЛЬНЫХ БЕТОНАХ

12. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА АЛМАЗНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДОБАВОК В ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ

13. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА РАБОТ

14. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Приложение 1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИМЕНЕНИЯ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ В МОНОЛИТНОМ БЕТОНЕ

Приложение 2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИМЕНЯЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Рекомендовано к изданию решением Научно-технического совета ЦНИИОМТП Госстроя СССР.

Методические рекомендации по производству бетонных работ с применением суперпластификаторов и других эффективных добавок. М., 1980, 60 с. (Госстрой СССР. Центр. науч.-исслед. и проектно-эксперим. ин-т организации, механизации и техн. помощи стр-ву. цнииомтП.)

В рекомендациях приведен весь комплекс вопросов по технологии приготовления, транспортировки и укладки высокоподвижных и литых бетонных смесей с эффективными добавками при применении современных высокопроизводительных машин и оборудования.

Методические рекомендации предназначены научно-исследовательским, проектно-технологическим и производственным организациям строительных министерств и ведомств.

Рекомендации разработаны отделом бетонных работ ЦНИИОМТП Госстроя СССР (к.т.н. В.Б. Чирков, Т.М. Гайдукова, к.т.н. К.П. Мазов, В.П. Чураков, М.Н. Марчуков, к.т.н. В.Д. Козлов, Т.А. Пастухова, А.А Комиссаров) при участии Главсочиспецстроя Минпромстроя СССР (В.П. Гордеев), ВСМО «Союзспецстрой» Минстроя СССР (Б.М. Борисов, В.П. Козлов) и ВНИПИТеплопроекта Минмонтажспецстроя СССР (Г.Г. Демина).

Одним из перспективных направлений в области дальнейшего совершенствования технологии бетонных работ является применение для бетонирования монолитных конструкций бетонных смесей с добавками, а также высокоподвижных и литых бетонных смесей, получаемых путем введения специальных добавок разжижителей: суперпластификаторов и комплексных добавок на их основе. Применение бетонных смесей с добавками позволяет:

Читайте так же:
Чем опасен цемент для человека

сократить на 10 — 25 % энергоемкость приготовления, транспортировки и укладки бетонной смеси;

снизить на 15 — 40 % трудоемкость укладки и обработки бетона за счет частичного или полного исключения операции по разравниванию и вибрированию укладываемой бетонной смеси, а также по затирке и заглаживанию бетонной поверхности;

сократить расход цемента на 10 — 15 % и повысить качество бетонных работ*.

* Подробные технико-экономические показатели даны в приложении 1.

Наиболее целесообразным в монолитном бетоне является применение суперпластификаторов на основе нафталиноформальдегидных смол и модифицированных лигносульфонатов, а также комплексных добавок на их основе.

Применение бетонных смесей с добавками, высокоподвижных и литых смесей в строительстве из монолитного бетона требует по-новому рассматривать все вопросы технологии бетонных работ. Особые требования предъявляются к высокоподвижным и литым бетонным смесям, предназначенным для укладки в монолитные конструкции. Они должны обладать повышенной способностью сохранять заданные свойства (подвижность, однородность, вязкость, воздухосодержание) в процессе транспортировки и укладки под действием динамических и вибрационных нагрузок, а также при повышенной температуре окружающего воздуха.

Проведенные ЦНИИОМТП совместно с рядом научно-исследовательских и строительных организаций комплексные исследования позволили установить основные технологические принципы производства бетонных работ с использованием бетонных смесей с добавками, высокоподвижных и литых бетонных смесей и разработать специализированное оборудование и средства механизации.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В настоящих рекомендациях освещены особенности производства бетонных работ с использованием суперпластификаторов и других эффективных добавок при возведении монолитных конструкций, зданий и сооружений из тяжелого и легкого бетона, а также специальных видов бетона.

1.2. Рекомендации предусматривают использование для производства бетонных работ наиболее эффективного современного оборудования и оснастки, автоматизированных и механизированных установок для приготовления и дозирования добавок, современных бетоносмесительных установок и бетонных заводов, автобетоносмесителей, специализированных перегружателей, усовершенствованных бункеров, пневмоустановок, бетононасосов, распределительных стрел и механических манипуляторов, торкрет-установок, унифицированных инвентарных опалубок, стандартных приборов контроля качества бетона.

1.3. Приведенные в рекомендациях положения могут быть использованы для определения целесообразности применения и выбора типа суперпластификаторов, подбора и назначения состава бетона, при выборе рациональных способов режимов приготовления, транспортировки, укладки и обработки бетонной смеси и бетона, в том числе в условиях отрицательных температур и сухого жаркого климата, а также при проектировании опалубки и разработке технологических карт, ППР и ПОС на возведение монолитных конструкций, зданий и сооружений.

2. ДОБАВКИ

2.1. Применение в монолитном бетоне суперпластификаторов и других эффективных добавок должно преследовать прежде всего цель — повышение технологичности бетонных работ и получение бетона с заданными свойствами. Повышение технологичности бетонных работ достигается улучшением удобоукладываемости, удобоперекачиваеиости бетонных смесей, стабильности их свойств в различных условиях, снижением трения и сцепления бетона с поверхностью опалубки.

2.2. Выбор типа добавок необходимо производить из условия получения максимального экономического эффекта от их применения с учетом требований, предъявляемых к бетону монолитных конструкций.

2.3. Применение пластификаторов типа СДБ (КДЖ) целесообразно для улучшения технологических свойств бетонных смесей с невысоким расходом цемента (менее 340 кг/м 3 ), а также для сохранения их удобоукладываемости и замедления сроков схватывания цемента при производстве бетонных работ в жаркую погоду. Введение этих добавок в оптимальных количествах без снижения расхода цемента увеличивает себестоимость бетонных смесей на 0,03 — 0,06 руб./м 3 .

2.4. Пластифицирующе-воздухововлекаюшие добавки типа омыленной растворимой смолы (ВЛХК), этилсиликоната натрия (ГКЖ-10) и других рационально использовать для получения однородных подвижных бетонных смесей (заданная подвижность смеси ОК = 8 — 15 см), преимущественно легкобетонных, с недостаточным суммарным содержанием в них мелких частиц (0,14 мм) и невысоким расходом цемента (менее 350 кг/м 3 ) а также для получения бетона повышенной морозостойкости.

2.5. Применение пластифицирующе-воздухововлекающих добавок увеличивает себестоимость бетона на 0,08 — 0,15 руб./м 3 .

2.6. Суперпластификаторы на основе нафталиноформальдегидных смол (С-3, 40-03) и меламинов (10-03), учитывая достаточно высокое удорожание бетонных смесей при их введении (0,8 — 1,8 руб./м 3 ), целесообразно применять для получения литых бетонных смесей, укладываемых в монолитные конструкции, к бетону которых предъявляются повышенные требования по прочности (марка 400 и выше), однородности, долговечности, а также если в этом случае будет достигнута экономия за счет снижения расхода цемента или дефицитных заполнителей.

2.7. При использовании высокоподвижных и литых смесей для монолитных конструкций из бетонов марок 800 и ниже, к которым не предъявляются специальные требования, рекомендуется применять суперпластификаторы на основе модифицированных лигносульфонатов (МЛС), увеличение себестоимости бетона при возведении которых составляет 0,12 — 0,2 руб./м 3 .

Лигносульфонаты, модифицированные в присутствии хлористого натрия (продолжительность пластифицирующего действия 40 — 50 мин), рекомендуется применять в тех случаях, когда кроме пластифицирующего эффекта преследуется цель ускорить набор прочности бетона в монолитных конструкциях. Ввиду наличия в этой добавке хлоридов (не более 1 %), применение ее для бетонирования высокоармированных конструкций должно допускаться только в комплексе с ингибиторами коррозии стали — нитрита натрия.

Лигносульфонаты, полученные с использованием сернокислого натрия, целесообразно применять в качестве суперпластификатора, сохраняющего пластифицирующий эффект в течение 60 — 80 мин. и не влияющего на физико-механические свойства бетона.

Лигносульфонаты, обработанные цементом, наиболее эффективно использовать, чтобы сохранить заданную подвижность высокоподвижных и литых бетонных смесей при необходимости их транспортировки в течение 1,5 — 2 ч и при производстве бетонных работ в жаркую погоду.

Для улучшения технологических свойств бетонной смеси (подвижности, однородности, нерасслаиваемости, жизнеспособности), а также повышения плотности, прочности, морозостойкости готового бетона можно применять лигносульфонаты, модифицированные высшими жирными спиртами фракции от С10 до C 12 (ТУ 38.30287-79) или кубовыми остатками от производства высших жирных спиртов (ТУ 38.302111-81).

2.8. Аналогичными технико-экономическими соображениями следует руководствоваться при выборе специальных (противоморозных добавок, замедлителей и ускорителей твердения), а также комплексных добавок. Рациональные концентрации добавок необходимо определять при подборе состава бетонной смеси из условия обеспечения наиболее благоприятных режимов приготовления, транспортировки, укладки и твердения бетона с заданными свойствами в зависимости от принятой технологии бетонных работ и условий их производства.

2.9. Тип суперпластификатора и его дозировку рекомендуется назначать в зависимости от вида монолитных конструкций из условия возможности получения наибольшего технико-экономического эффекта за счет улучшения технологических свойств бетонной смеси и физико-механических характеристик бетона. Рациональная область применения суперпластификаторов приведена в табл. 1.

Рациональная область применения суперпластификаторов

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector