Как ускорить затвердевание бетона
Ускорители схватывания и твердения бетонных смесей
Согласно строительным нормам стандартный срок твердения бетонных смесей и растворов с цементом составляет 28 дней, при этом их качество и рабочие характеристики во многом зависят от условий схватывания и набора прочности. С целью ускорения этих процессов на стадии приготовления вводятся специальные добавки. Их наличие значительно сокращает начальный этап схватывания и позволяет улучшить подвижность без нарушения водоцементного соотношения. Продукция представлена отечественными и зарубежными производителями, на расценки влияют функциональность и эффективность.
Особенности твердения бетона, целесообразность применения ускорителей
Основным условием приготовления цементных растворов является затворение водой, набор прочности осуществляется постепенно. На начальном этапе гидратации (схватывании) важно поддерживать высокий уровень влажности и положительную температуру окружающего воздуха (не ниже +5 °C, в идеале – около +20). Нарушение этих условий отрицательно сказывается на процессе затвердевания: влага остается внутри бетона или выводится слишком быстро, искусственный камень теряет прочность и начинает раскрашиваться. При необходимости исключения зависимости от погоды или времени требуются дополнительные меры: прогрев или ввод химических примесей. Но любой из их этих способов увеличивает смету затрат, их использование должно быть экономически обоснованным.
Добавление ускорителей твердения бетона целесообразно при:
Хлористый кальций при всей свой распространенности и эффективности (увеличение прочности в 1,7 раза на третий день затвердевания при вводе всего 2% и улучшение подвижности) не используются при заливке предварительно-напряженных конструкций или изделий с тонкой арматурой.
Обзор отечественных и иностранных составов
Среди востребованных российских марок выделяют линейки Реламикс и Форт, комплексные и многофункциональные добавки Универсал П-2, Асилин-12, Битрон, Лигнопан, Конкрит-Ф. Также используются вещества в чистом виде: хлористый кальций, поташ, нитрат калия, сульфаты и алюминаты натрия. Большинство зарубежный ускорителей относятся к суперпластифицирующим комплексным добавкам для бетона. Среди них выделяют Coral MasterFix, Cementol Omega P и линейку Addiment.
Комплексный ускоритель твердения, обеспечивающий прирост прочности от 30 до 70 % от нормы за первые сутки в строительных растворах на портландцементах с разной степенью подвижности (увеличивая их до П5). Представляет собой сухой порошок коричневого цвета на основе натриевых солей, вводимый после предварительного затворения водой. Добавления Форт УП-2 позволяет снизить расход вяжущего на 8-12 % и увеличить конечную прочность изделий на 10%. Помимо стандартных строительных смесей сфера применения включает товарные, легкие и ячеистые бетоны, максимальный эффект достигается при твердении монолитных конструкций и изготовлении ЖБИ без пропарки.
Состав на основе хлористого кальция, существенно сокращающий сроки затвердевания. К преимуществам его применения относят повышение стойкости к поверхностному износу (прочность возрастает в 1,5 раза и выше), минусовым температурам и ускоренное высвобождение заливаемых элементов из форм и опалубки. Полностью растворяется в воде и вводится при затворении сухих компонентов. Характеристики Конкрит-Ф хорошо подходят при приготовлении бетона для тротуарной плитки, помимо ускорения производственного процесса в 2-3 раза такие изделия практически не имеют сколов или пустот.
Суперпластификатор, выпускаемый в виде порошка, пасты или водного раствора. Обладает комбинированными свойствами и используется как с целью ускорения процесса схватывания и набора прочности, так и в качестве противоморозной добавки. Рекомендуется при заливке бетоном монолитных конструкций (благодаря быстрому затвердеванию разрешается снятие опалубке уже через сутки), комбинировании с электропрогревом (продолжительность сокращается на 3-6 ч) и замесе раствором с нестандартными наполнителями. Ввод этой добавки позволяет снизить расход цемента до 30 %.
Продукция немецкого производителя Sika, общепризнанного лидера по выпуску строительной химии. Представлена ускорителями в виде порошков и готовых смесей, используемых с разными целями: для машинного нанесения, ведения работ в зимнее время, сокращения сроков схватывания. К преимуществам относят улучшение структуры бетона и повышение его водонепроницаемости, к минусам – высокую стоимость. Дозировка зависит от разновидности и варьируется от 1 до 5 %.
Линейка продукции компании Полипласт включает 8 марок с разным составом и целевым назначением. Все виды относятся к комплексным и помимо обеспечения высоких показателей прочности на ранних сроках твердения улучшают такие характеристики бетона как водонепроницаемость, стойкость к агрессивным средам и подвижность. Максимальный эффект от ввода наблюдается при приготовлении растворов высокого класса (от В40 и выше). Преимущество – экономичность, стандартная дозировка не превышает 1 %.
Набор прочности бетона в зависимости от температуры и прочих факторов
Своим основным качеством — прочностью — бетон обязан реакциям гидратации, которые запускаются после того, как цемент смешивают с водой.
Из чего состоит бетон
Основным компонентом, который обеспечивает характеристики готового бетона, является цемент. Это вяжущее водного твердения, которое в присутствии воды образует прочную кристаллическую структуру, но на это требуется время.
Второй важный компонент бетонной смеси — вода, которая и запускает реакции гидратации. Постоянное присутствие воды — важный фактор, без которого набор прочности не будет происходить должным образом.
Также в состав бетонной смеси вводят крупные и мелкие заполнители ( гравий или щебень и песок соответственно).
Условия твердения бетона
Твердение бетона подчиняется определенным законам.
Быстрее всего процессы набора прочности идут в первые часы после укладки бетонной смеси. Затем эти процессы замедляются, причем, тем дальше, тем более медленно они протекают. Таким образом, хотя основной набор расчетной прочности происходит на 28-е сутки, очень медленное твердение бетона продолжается еще в течение многих месяцев.
Можно выделить две стадии набора прочности бетона:
Схватывание бетона
Это первая стадия набора прочности, которая происходит в течение первых суток после замеса.
Если бетонную смесь перемешивать, она не схватывается. Это свойство позволяет транспортировать бетон в течение довольно длительного времени. Также, в случае, если необходимо продлить срок «жизни» бетонной смеси, используются пластификаторы. Они позволяют повысить пластичность и подвижность смеси, предотвратить ее расслаивание, сделать ее податливой и удобной в работе. К тому же, пластификатор позволяет уложить бетонную смесь более плотно (иногда даже без применения специальной обработки), «выгоняет» из нее воздух, благодаря чему минимизируется как количество пор, так и их диаметр, и в итоге бетон получается более плотным и прочным. Повышаются также такие его характеристики, как водонепроницаемость и морозостойкость.
Скорость схватывания бетона зависит от температуры воздуха. Так, при температуре около 20°С схватывание начнется примерно через два часа после замеса, а процесс займет около часа. При температуре окружающего воздуха около 0°С схватывание начинается лишь через 6–10 часов после замеса и занимает порядка 15–20 часов. Напротив, при повышенной температуре схватывание происходит очень быстро.
Иногда требуется, чтобы схватывание и твердение бетона происходили быстрее. Например, необходимость в этом может возникнуть, если бетонные работы проводятся зимой, при низких температурах (когда, напротив, эти процессы сильно затормаживаются). В этом случае помогают в строительных работах ускорители твердения бетона. Благодаря добавлению ускорителей твердения бетон быстро набирает критическую прочность, после чего ему уже не страшны низкие температуры.
Твердение бетона
После первой стадии — схватывания — наступает черед, собственно, твердения бетона или набора прочности.
Этот процесс, постепенно замедляясь, продолжается в течение месяцев и даже лет. Но расчетная прочность достигается на 28-е сутки.
В процессе твердения бетона различают два важных момента:
Критическая прочность бетона: что это такое
Критическая прочность бетона особенно важна в зимнее время. После достижения критической прочности бетону уже не страшны морозы. Если бетон замерз до достижения критической прочности, то, хотя после оттаивания он продолжит твердение, в итоге получится менее прочный бетон, чем было запроектировано.
Какую прочность считать критической, определяет проектная документация. Обычно она составляет 30–50%, иногда 70% от расчетной.
Распалубочная прочность
Распалубочной прочностью называют такую прочность, при достижении которой можно снимать опалубку. Она бывает разной для разных типов конструкций и обычно составляет не менее 50%, но, в основном, 70–80% от расчетной прочности.
Скорость набора бетоном распалубочной прочности играет важную роль, поскольку быстрый набор распалубочной прочности ускоряет оборот оборудования и увеличивает темпы строительства.
От чего зависит набор прочности бетона
На твердение бетона оказывают влияние многие факторы.
Цемент
Состав, активность, свежесть цемента напрямую влияют на набор прочности:
Водоцементное соотношение
Цемент и вода в бетонной смеси находятся в определенном соотношении, и выдержать правильную пропорцию очень важно.
Для определенного количества цемента нужно определенное количество воды, а именно, отношение воды к цементу должно равняться 0,3. В этом случае воды достаточно, чтобы весь цемент вступил в реакцию, и не было излишков свободной воды. Однако в этом случае получается очень жесткая бетонная смесь, с которой практически невозможно работать. Поэтому обычно берут водоцементное соотношение 0,45–0,55. Но, если в стремлении сделать смесь более подвижной и удобоукладываемой, добавляют слишком много воды, она остается в непрореагировавшем состоянии, испаряется и оставляет в бетоне поры, которые в итоге негативно влияют на его прочность.
Вот почему для увеличения подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси используют специальные добавки — пластификаторы. Добавление пластификатора позволяет экономить цемент, воду и при этом получать качественный прочный бетон (при меньшем количестве цемента в смеси бетон с пластификатором сохраняет запроектированную прочность).
Говоря о подвижности смеси, нужно упомянуть и методы ее уплотнения, которые напрямую влияют на набор прочности. Если бетонная смесь не относится к «самоуплотняющимся», она требует уплотнения виброобработкой или другими методами. В противном случае в бетоне остаются полости и раковины, снижающие его прочность.
Зависимость набора прочности от температуры и влажности воздуха
Заметное влияние на набор прочности бетона оказывают температура и влажность окружающего воздуха.
Оптимальными являются следующие показатели:
Как было рассмотрено выше, большое значение для процесса набора прочности имеет вода. Именно она обеспечивает реакции гидратации, приводящие к образованию прочной кристаллической структуры бетона. При слишком низкой температуре (ниже 0°С) вода, которая еще не успела прореагировать с цементом, замерзает. Реакции гидратации прекращаются, а замерзшая вода увеличивается в объеме, провоцируя появление микротрещин, снижающих прочность бетона. При слишком высокой температуре воздуха либо слишком низкой влажности воздуха бетонная смесь быстро и неравномерно пересыхает, что в итоге также приводит к замедлению или прекращению реакций гидратации.
Поэтому уход за бетоном после укладки, особенно, если условия далеки от оптимальных, необходим.
В случае слишком высокой температуры и низкой влажности воздуха бетон поливают водой и накрывают пленкой, чтобы удержать влагу.
При бетонировании в условиях низких температур используют целый спектр мероприятий (по отдельности или в комплексе), которые можно разделить на три основные группы:
Из всех этих методов наиболее передовым можно считать именно применение противоморозных добавок, которые можно комбинировать с методом термоса или прогревающими мероприятиями.
В отличие от обогревающих и прогревающих мероприятий, противоморозные добавки позволяют вести бетонные работы при очень низких (–20°С) температурах без ущерба для прочности готового изделия. Они часто сочетают свойства пластификатора и ускорителя твердения бетона, позволяя экономить цемент и получать удобную в работе бетонную смесь.
Набор прочности бетона зависит от состава бетонной смеси, пропорций, метода замеса и укладки, а также ухода за уложенным бетоном. Применение специальных добавок позволяет управлять этим процессом и получать предсказуемые результаты. Немаловажен тот факт, что экономическая выгода от применения добавок значительно превышает затраты на них. К примеру, экономия средств при масштабном строительстве благодаря применению пластификатора может оставлять сотни тысяч рублей. Учитывая, что применение добавок позволяет гарантированно получить нужный результат, нет никаких сомнений в целесообразности применения современных добавок.
Замедлители твердения: что это за добавки, и для чего они нужны
При производстве строительных работ возможность влиять на время схватывания бетонных и цементных растворов бывает очень полезной. Рассмотрим, в каких случаях требуются замедлители твердения бетона, и какими они бывают.
Как происходит процесс набора прочности бетона
Чтобы понимать, зачем нужны замедлители твердения бетона, необходимо в общих чертах представлять механизмы его отвердевания.
Основу бетонного или цементного раствора составляет вяжущий компонент водного твердения — цемент.
Для получения бетонных смесей и растворов цемент смешивается в определенных пропорциях с водой и заполнителями (в качестве мелкого заполнителя выступает песок средних фракций, а в качестве крупного — щебень, гравий, гранитный отсев, керамзит и другие материалы, выбор фракции которых зависит от назначения бетонной смеси).
После того как цемент смешивается с водой, запускаются реакции гидролиза и гидратации минеральных соединений клинкера. Некоторые из них вступают в реакцию быстро, другие — по прошествии времени, поэтому процесс набора расчетной прочности бетона занимает 28 суток.
Отверждение бетона происходит не линейно. Вначале все процессы происходят очень быстро, но постепенно замедляются. Уже через 2 часа после замешивания раствора начинается его первоначальное схватывание, которое завершается примерно через час (эти данные справедливы при оптимальных условиях: температуре воздуха плюс 18–22° С и высокой влажности воздуха).
Каталог продукции CEMMIX
CemStone
Высокоэффективная комплексная добавка для кладочных и других строительных растворов.
Фибра базальтовая
Базальтовая фибра (из ровинга), предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.
Фибра полипропиленовая
Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.
На время схватывания бетона в первую очередь влияют температура и влажность воздуха. Чем температура воздуха ниже, тем медленнее твердеет бетон, а при температуре воздуха ниже плюс 5° С процессы набора прочности прекращаются. При температуре воздуха выше оптимальной отвердевание бетона происходит быстрее.
В каких случаях нужно замедлить схватывание бетона
Таких ситуаций в строительстве немало:
Последний случай рассмотрим более подробно.
В идеале, монолитные конструкции должны бетонироваться непрерывно. Однако если конструкция имеет большие габаритные размеры, не всегда возможно забетонировать ее в течение одной рабочей смены.
При перерыве в бетонных работах длительностью несколько часов, бетон успевает схватиться, и при возобновлении работ в плоскости соприкосновения старого и нового бетона возникает так называемый холодный шов.
Каталог продукции CEMMIX
CemStone
Высокоэффективная комплексная добавка для кладочных и других строительных растворов.
Фибра базальтовая
Базальтовая фибра (из ровинга), предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.
Фибра полипропиленовая
Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.
Холодные швы — это места сниженной прочности бетона, поэтому при необходимости их устройства должны соблюдаться определенные правила:
Конечно, было бы неплохо иметь возможность избежать дополнительных трудозатрат, и сейчас, благодаря достижениям химической промышленности, такая возможность у строителей есть.
Современным технологическим решением вышеперечисленных проблем является применение замедлителей твердения бетона.
В каких еще случаях применяются добавки-замедлители
Добавки-замедлителя являются воздухововлекающими добавками для растворов, поэтому их можно применять при производстве изделий из легких бетонов.
Примеры применения:
Как работают замедлители твердения
Добавки для замедления схватывания и твердения бетона тормозят процессы гидратации клинкерных минералов, а также содержат электролиты, препятствующие коагуляции коллоидного раствора и гидратных соединений.
Классификация замедлителей твердения бетона по принципу действия
Существуют два основных вида замедлителей твердения бетона
Физические замедлители твердения
Эти добавки создают пленку на поверхности цементного зерна, препятствуя гидратации. Минусом таких добавок является возможное снижение прочности бетона.
Химические добавки
При использовании в рекомендованных концентрациях не оказывают влияния на итоговую прочность бетона. Они замедляют естественный рост кристаллической структуры бетона, вследствие чего она формируется более равномерно, а это в итоге положительно влияет на прочность материала.
Критерий работы добавки-замедлителя — уменьшение прочности бетона на 30% в возрасте до одной недели без снижения прочности в возрасте четырех недель.
Также в качестве замедлителей твердения используются следующие вещества:
В применении этих добавок есть те или иные ограничения, к примеру, сахарная патока не подходит для железобетонных конструкций.
Замедлитель схватывания бетона CemStone
Комплексная добавка CemStone — это химическая добавка, которая совмещает свойства замедлителя бетона со свойствами пластификатора, а это значит, что она имеет дополнительные преимущества:
Добавка CemStone применяется в штукатурных и кладочных растворах, при изготовлении дорожек, брусчатки и различных типов бетона.
Комплексная добавка CemStone эффективна для увеличения срока жизни цементных растворов, а также обеспечивает преимущества пластификатора. Она поставляется в удобной жидкой форме, поэтому ее несложно добавить в бетонную смесь или раствор, а возможность сэкономить цемент окупает ее стоимость.
Ускорители твердения бетона
Возведение сооружений производится в конкретные сроки. Их сразу обговаривают и укладываются по общему плану. Но в некоторых случаях используют специальные добавки, которые способны серьезно ускорить процесс. Их называют ускорителями твердения бетона. Они сокращают длительность схватывания без нанесения вреда, то есть, никаких побочных эффектов или прочего негативного влияния. Идеальные условия подкрепляются уменьшением себестоимости, повышением эффективности, укреплением фундамента по его начальным параметрам.
Принцип действия и условия применения добавок
Использование ускорителя твердения бетона осуществляется даже при отрицательных температурах. Зимнее время года не становится проблемой, как и наличие повышенной влажности. Сами добавки серьезно уменьшают сроки прогрева. Полноценное затвердевание в таком случае происходит намного быстрее.
Функционирование любого состава основано на химических реакциях: цемент при взаимодействии с водой образует кристаллогидраты, а специальные компоненты создают гель для ускоренного впитывания влаги с ячейки с последующим техническим применением.
На этом принцип действия не заканчивается. Ускорители увеличивают площадь искусственных камней, вследствие чего уменьшается влияние пор: их размер становится ниже среднего [1]. Эти процессы осуществляются практически молниеносно. Каждый уровень искусственного камня становится крепче, надежнее, функциональнее.
Общие условия
Добавки целесообразно применять лишь в след. случаях:
Что делать, если бетон (цемент) не застывает?
Иногда случаются форс-мажорные ситуации. Правильная оценка текущего состояния и последствий позволит устранить негативное влияние. Для начала стоит правильно определить температуру/влажность воздуха. Демонтаж опалубки осуществляется исключительно из этих двух параметров, ведь сооруженный фундамент должен набрать достаточную прочность. Если раствор не схватывается, добавляют ускоритель и ждут еще столько же времени. Конечно, учет временных рамок происходит прямо на месте.
Марочная прочность цемента обеспечивает индивидуальные характеристики. В таком случае также рассматривается предполагаемая нагрузка в будущем. Различные тонкости и нюансы учитывают в первую очередь, чтобы исключить отрицательный результат. Несхватывание бетона легко устранить в любом из представленных выше случаев с помощью двух способов:
Производители добавок-ускорителей твердения: российские и зарубежные
На рынке представлены как отечественные, так и зарубежные производители. У них будут преимущества и достоинства, используемые в повседневном строительстве. Среди лидеров российских компаний можно выделить:
Каждый из них создается для конкретных задач. Зарубежные фирмы обеспечили потребителя:
Вообще, ассортимент добавок довольно большой. Решение сложностей при строительстве требует определенных качеств от применяемых компонентов, достижение которых напрямую связано с назначением и заложенными свойствами. Выделить среди всех что-то одно не получится именно по этим причинам.