Beton za svou hlavní kvalitu – pevnost – vděčí hydratačním reakcím, které nastupují po smíchání cementu s vodou.

Z čeho se beton vyrábí?

Hlavní složkou, která poskytuje vlastnosti hotového betonu, je cement. Je to vodou vytvrzující pojivo, které v přítomnosti vody vytváří silnou krystalickou strukturu, ale to vyžaduje čas.

Beton za svou hlavní kvalitu – pevnost – vděčí hydratačním reakcím, které nastupují po smíchání cementu s vodou.

Druhou důležitou složkou betonové směsi je voda, která spouští hydratační reakce. Stálá přítomnost vody je důležitým faktorem, bez kterého nedojde ke správnému nárůstu síly.

Do betonové směsi se také přidávají velké a malé kamenivo (štěrk nebo drcený kámen a písek).

Podmínky tuhnutí betonu

Vytvrzování betonu se řídí určitými zákony.

Procesy zpevňování nastávají nejrychleji v prvních hodinách po položení betonové směsi. Pak se tyto procesy zpomalují a čím dále, tím pomaleji postupují. Ačkoliv tedy hlavní nárůst návrhové pevnosti nastává 28. den, velmi pomalé tvrdnutí betonu pokračuje po mnoho měsíců.

Lze rozlišit dvě fáze vývoje pevnosti betonu:

Nastavení betonu

Toto je první fáze nabírání síly, ke které dochází během prvních XNUMX hodin po hnětení.

Umožňují zvýšit plasticitu a pohyblivost směsi

Zajímavé!

Pokud se betonová směs míchá, netuhne. Tato vlastnost umožňuje přepravu betonu po poměrně dlouhou dobu. Také, pokud je nutné prodloužit „životnost“ betonové směsi, používají se plastifikátory. Umožňují zvýšit plasticitu a pohyblivost směsi, zabraňují její delaminaci, činí ji poddajnou a snadno se s ní pracuje. Plastifikátor navíc umožňuje hustší pokládku betonové směsi (někdy i bez použití speciální úpravy), „vyhání“ z ní vzduch, čímž minimalizuje jak počet pórů, tak jejich průměr a ve výsledku je beton hustší a odolnější. Zvyšují se také jeho vlastnosti jako voděodolnost a mrazuvzdornost.

Rychlost tuhnutí betonu závisí na teplotě vzduchu. Takže při teplotě asi 20 °C začne tuhnutí asi dvě hodiny po hnětení a proces bude trvat asi hodinu. Při okolní teplotě asi 0 °C začíná tuhnutí pouze 6–10 hodin po smíchání a trvá asi 15–20 hodin. Naopak při zvýšených teplotách dochází k tuhnutí velmi rychle.

Díky přidání urychlovačů tuhnutí beton rychle získá kritickou pevnost

Důležité!

Někdy je nutné, aby beton rychleji tuhnul a tvrdnul. Potřeba toho může například nastat, pokud se betonářské práce provádějí v zimě, při nízkých teplotách (kdy jsou naopak tyto procesy značně inhibovány). V tomto případě pomáhají při stavebních pracích urychlovače tvrdnutí betonu. Díky přidání urychlovačů tuhnutí beton rychle získává kritickou pevnost, po které se již nebojí nízkých teplot.

Tvrdnutí betonu

Po první fázi – tuhnutí – přichází na řadu tvrdnutí betonu nebo nabírání pevnosti.

READ
Jak se má houpací síť napnout?

Tento proces, který se postupně zpomaluje, pokračuje měsíce a dokonce roky. Ale konstrukční pevnosti je dosaženo 28. den.

křivka pevnosti betonu

V procesu tvrdnutí betonu se rozlišují dva důležité body:

  1. soubor kritické síly;
  2. sada odizolovací síly.

Kritická pevnost betonu: co to je?

Kritická pevnost betonu je zvláště důležitá v zimě. Po dosažení kritické pevnosti se beton již nebojí mrazu. Pokud beton zmrzne před dosažením kritické pevnosti, ačkoli bude po rozmrazení dále tvrdnout, konečným výsledkem bude beton, který je slabší, než bylo navrženo.

Kritická síla

Jaká pevnost je považována za kritickou, určuje projektová dokumentace. Obvykle je to 30–50 %, někdy 70 % vypočtené hodnoty.

Odizolovací síla

Odbedňovací pevnost je pevnost, při které lze bednění odstranit. Liší se pro různé typy konstrukcí a obvykle činí nejméně 50 %, ale obecně 70–80 % návrhové pevnosti.

Důležitou roli hraje rychlost, s jakou beton získává odizolovací sílu, protože rychlý nárůst odizolovací síly urychluje obrat zařízení a zvyšuje rychlost výstavby.

Co určuje nárůst pevnosti betonu?

Tvrdnutí betonu je ovlivněno mnoha faktory.

Cement

Složení, aktivita a čerstvost cementu přímo ovlivňují nárůst pevnosti:

  1. Cementová činnost. Aktivita je pevnost v tlaku vzorků cementu ve stáří 4 týdnů. Pro získání pevnosti je důležitá jemnost mletí a granulometrie. Malé částice jsou rychle smáčeny vodou a přispívají k rychlému tvrdnutí a částice střední frakce ovlivňují pevnost, která bude získána do konce 4. týdne. Hrubě mletý cement se méně zapojuje do hydratačních reakcí a i v hotovém betonu zůstávají zrna cementu, která nezreagovala s vodou, což má samozřejmě špatný vliv na pevnost hotového betonového kamene.
  2. Čerstvost cementu. Cement, ať je jakkoli kvalitní, během skladování velmi rychle ztrácí své vlastnosti, zvláště pokud byl materiál skladován otevřený při vysoké vzdušné vlhkosti. V tomto případě se po 3 měsících pevnost sníží u jednodenních vzorků o 62% a u vzorků starých 28 dní – o 23%. Zajímavé je, že přidání změkčovadla v tomto případě umožňuje získat vysoce kvalitní beton i ze starého cementu.
  3. Chemické složení slínku a nečistot, které mohou zvýšit nebo snížit aktivitu určitého typu cementu.

Relativní pevnost betonu při různých teplotách vytvrzování

Poměr vody a cementu

Cement a voda v betonové směsi jsou v určitém poměru a dodržení správného poměru je velmi důležité.

READ
Měla by barva stěn ladit s kuchyňskými skříňkami?

Určité množství cementu vyžaduje určité množství vody, konkrétně poměr vody k cementu by měl být 0,3. V tomto případě je dostatek vody pro reakci veškerého cementu a není zde přebytek volné vody. Výsledkem je však v tomto případě velmi tvrdá betonová směs, se kterou se téměř nedá pracovat. Proto se obvykle používá poměr voda-cement 0,45–0,55. Pokud se však ve snaze učinit směs pružnější a zpracovatelnější přidá příliš mnoho vody, zůstává v nezreagovaném stavu, odpařuje se a zanechává v betonu póry, což v konečném důsledku negativně ovlivňuje jeho pevnost.

Proto se pro zvýšení pohyblivosti a zpracovatelnosti betonové směsi používají speciální přísady – plastifikátory. Přidání plastifikátoru umožňuje ušetřit cement, vodu a zároveň získat vysoce kvalitní odolný beton (při menším množství cementu ve směsi si beton s plastifikátorem zachovává navrženou pevnost).

Když už mluvíme o pohyblivosti směsi, je třeba zmínit způsoby jejího zhutňování, které přímo ovlivňují nárůst pevnosti. Pokud betonová směs není „samozhutnitelná“, vyžaduje zhutnění vibrací nebo jinými metodami. V opačném případě v betonu zůstávají dutiny a dutiny, které snižují jeho pevnost.

Závislost nárůstu pevnosti na teplotě a vlhkosti vzduchu

Teplota a vlhkost okolního vzduchu mají znatelný vliv na pevnost betonu.

Optimální jsou následující ukazatele:

  1. teplota vzduchu 18–20°C;
  2. vlhkost vzduchu je asi 100%.

Jak bylo uvedeno výše, voda má velký význam pro proces zpevňování. Právě ta zajišťuje hydratační reakce vedoucí k vytvoření silné krystalické struktury betonu. Pokud je teplota příliš nízká (pod 0°C), voda, která ještě nestihla reagovat s cementem, zamrzne. Hydratační reakce se zastaví a zmrzlá voda zvětší svůj objem, což způsobí vznik mikrotrhlin, které snižují pevnost betonu. Pokud je teplota vzduchu příliš vysoká nebo vlhkost vzduchu příliš nízká, betonová směs rychle a nerovnoměrně vysychá, což v konečném důsledku také vede ke zpomalení nebo zastavení hydratačních reakcí.

Křivka vytvrzování betonu při různých teplotách

Proto je nutná údržba betonu po pokládce, zvláště pokud podmínky nejsou zdaleka optimální.

Pokud je teplota příliš vysoká a vlhkost vzduchu příliš nízká, beton se zalije vodou a pokryje se fólií, která zadrží vlhkost.

Při betonáži za nízkých teplot se používá celá řada opatření (samostatně nebo v kombinaci), která lze rozdělit do tří hlavních skupin:

  1. Zachování přirozeného tepla, které se uvolňuje při hydratačních reakcích (účinné pro masivní konstrukce s malou chladicí plochou). V tomto případě se beton smíchá s teplou vodou a kamenivem a po položení se zakryje tepelně izolačními materiály.
  2. Ohřev kladeného betonu pomocí elektrod, infračerveného záření a dalších metod.
  3. Aplikace nemrznoucích přísad.
READ
Jak se zbavit plísně na gumě v pračce?

Ze všech těchto metod lze za nejpokročilejší považovat použití nemrznoucích přísad, které lze kombinovat s termoskou nebo oteplovacími opatřeními.

Na rozdíl od opatření zahřívání a zahřívání umožňují přísady proti mrazu provádět betonářské práce při velmi nízkých teplotách (–20 °C), aniž by byla ohrožena pevnost hotového výrobku. Často kombinují vlastnosti změkčovadla a urychlovače tvrdnutí betonu, což umožňuje šetřit cement a získat snadno zpracovatelnou betonovou směs.

Pevnostní zisk betonu závisí na složení betonové směsi, poměrech, míchání a způsobu pokládky a také na péči o kladený beton. Použití speciálních přísad umožňuje řídit tento proces a získat předvídatelné výsledky. Je důležité, aby ekonomické přínosy používání aditiv výrazně převyšovaly jejich náklady. Například úspory nákladů při výstavbě ve velkém měřítku v důsledku použití změkčovadla mohou dosáhnout stovek tisíc rublů. Vzhledem k tomu, že použití přísad zaručuje požadovaný výsledek, není pochyb o vhodnosti použití moderních přísad.

Jak dlouho beton tvrdne?

Denní doba potřebná k tomu, aby beton získal pevnost, je přibližně 28 dní. Současně je okolní teplota udržována v rozmezí + 15°C. Za tuto dobu je řešení schopno získat od 90 do 100 % požadovaných vlastností.

Tabulka tvrdosti v závislosti na teplotě a čase

Nesmíme zapomenout, že tabulky jsou sestaveny pro všechny značkové druhy materiálu. Například tento je pro beton b15-b22,5, pro b40 to bude jiné.

Po naplnění forem začíná období tuhnutí. Během této doby musí materiál získat stanovené parametry. Začátek všech ostatních stavebních prací závisí na tom, jak dlouho trvá vytvrzení základu.

Parametry, které ovlivňují rychlost kalení:

  • aplikovaný cement;
  • návrhová hustota betonu;
  • přidání činidel-urychlovačů tuhnutí;
  • příznivý poměr cement / voda v betonovém roztoku;
  • způsob zhutňování směsi (například vibrátor na beton);
  • procento okolní vlhkosti;
  • teplotní režim.

Aby bylo možné určit, jak dlouho betonu trvá, než získá pevnost, je třeba vzít v úvahu teplotu. Stavební směs tvrdne za příznivého počasí.

To je způsobeno přítomností vody v jeho složení. Pokud voda zamrzne, beton přestane nabírat na síle. Proces se obnoví, když teplota dosáhne kladné hodnoty.

Graf vývoje pevnosti versus teplota

Křivky v diagramu ukazují, kolik dní beton získá danou pevnost při zahřívání (pro b25).

Když víte, za kolik hodin nebo dní beton získá pevnost, můžete přesně vypočítat postup projektu, určit harmonogram prací a vypočítat náklady na materiál.

READ
Jak najít netěsnost ve vakuovém systému?

Kontrola vytvrzování betonu

K měření charakteristik směsi se používají různé přístroje. Umožňují vám určit, jak bude základ v budoucnu odolávat zatížení. Výpočet určuje maximální přípustné zatížení, které materiál vydrží, aniž by došlo k porušení jeho struktury.

Existují 2 způsoby, jak kontrolovat kvalitu:

  1. Destruktivní metoda.
  2. Ne destruktivní.

První případ zahrnuje test na hotovém základu.

Zkouška pevnosti základů

Druhým je vytvoření několika kostek, které zmrznou společně s monolitem. Poté se kostky testují na hydraulickém lisu.

Betonové kostky

K posouzení síly se používají speciální nástroje:

  • elektronické (například Onyx);
  • ultrazvukové. Princip jejich fungování je založen na průchodu ultrazvukových vln pevnými předměty. Pokud v betonovém tělese nejsou žádné vzduchové bubliny, pak vlny projdou stejnou rychlostí. Pokud intenzita slábne, pak jsou ve struktuře nadace dutiny;
  • mechanická nárazová zařízení. Například: Kaškarovovo kladivo.

Metody urychlení tvrdnutí betonu

Někdy je nutné urychlit proces vytvrzování základu. Například v zimě nebo podle požadavků stavební technologie. Pro urychlení procesu kalení se používají 2 metody:

  1. Zahřívání směsi pomocí teplovzdušných pistolí a dalších topných prvků instalovaných v základním tělese základu. Zvýšení teploty o 10°C urychlí tuhnutí tvrdosti 2-4x. Je třeba pamatovat na to, že konečná teplota by neměla překročit +90° C. Nevýhodou metody jsou vysoké náklady na energii a tedy i náklady na materiál.
  2. Použití chemických změkčovadel. Tyto látky pomáhají urychlit tuhnutí směsi a její tuhnutí. Běžné jsou také komplexní základové přísady. Jsou mnohem účinnější než samostatné.

Plán ošetřování betonu s přísadami a bez nich

Graf ukazuje dobu zrání betonu ve dnech s přísadami a bez přísad. Kromě toho si můžete přečíst o tuhnutí betonu.