Doba tuhnutia betónu: chemické a fyzikálne modely. reakčný
Ako dlho trvá betón? Aké procesy sa vyskytujú v priebehu transformácie polokvapalného roztoku na pevný materiál? Ako ovplyvňuje teplota vzduchu tieto procesy? Poďme to prísť na to.
Chyť: chémia a fyzika
Для начала давайте выясним, что это за процесс - схватывание бетона, как он протекает с точки зрения химических реакций и физической модели (см.также статью «Бетонные столбики – важный элемент строительства»).
Na objasnenie: všetky procesy v betóne, striktne povedané, je správnejšie nazývať hydratáciu cementu. Zo zrejmých dôvodov sa do reakcie nevzťahuje ďaleko viac chemicky odolný kremenný piesok a drvený kameň.
Chemický model
Keď Portlandský cement prichádza do styku s vodou, začne súčasne niekoľko chemických procesov, čo vedie k premenu oxidov a hliníkových a vápenatých solí na hydroalumináty a hydrosilikáty.
Hlavné reakcie sú nasledovné:
- 3CaO*Al2O3+6H2O -> 3CaO*Al2O3*6H2O.
- Ca2SiO4+H2O -> Ca2SiO4*H2O.
- 3CaO*SiO2+H2O -> 3Ca2SiO4*H2O+Ca(OH)2.
Všetky tri reakcie prebiehajú s uvoľnením malého množstva tepla. Úplná hydratácia cementu vyžaduje miešanie s vodou v pomere 1: 0,4; asi 60% celkového množstva vody sa podieľa na skutočných chemických procesoch. Zostávajúca kvapalina zostáva zablokovaná v bunkách budúceho betónu a tvorí jej poréznu štruktúru. bude sa vyparovať za niekoľko týždňov alebo dokonca mesiacov.
Súbežne s hydratáciou zložky cementových nerastov v hmote betónu dochádza k niekoľkým pomalším reakciám, ktoré postupne vedú k súboru pevnostného betónu:
- Vápenaté vápno Ca (OH) 2 v kombinácii s oxidom uhličitým postupne prechádza do trvanlivého a slabo rozpustného CaCO3 uhličitanu vápenatého.
- Pridanie oxidu kremičitého k tejto reakcii vytvára nie menej odolné a stabilné kremičitany vápenaté.
Fyzický model
Ako vyzerá proces z hľadiska fyzikálnych procesov, ktoré sa vyskytujú v hmote betónu?
| Čas od začiatku hydratácie | Procesy tečenia |
| 5 minút | Povrch zŕn cementu je pokrytý ihlovitými kryštálmi hlinitanu vápenatého 3CaO * Al2O3. |
| 6 hodín | Kryštály rastú do takej miery, že začnú tvoriť spoločnú krištáľovú mriežku. Prvé priestorové spojenia vznikajú medzi cementovými zrnami. |
| 8-10 hodín | Лавинообразно ускоряющийся рост кристаллической структуры создает между зернами сплошную решетку. Прочность бетона стремительно растет. Одновременно внутри кристаллической структуры начинается рост более мелких кристаллов - своеобразного «ворса» из силикатов кальция. |
| 24 hodín | Vápnikové kremičitany začnú premiestňovať aluminátovú mriežku a vytvoria si vlastnú silnú sieť medzi pevnými plnivami. |
| 28 dní | Cementový kameň je úplne zložený z kryštalických kremičitanov vápnika. Extrudované alumináty. |
Reakčný čas
Všeobecne platí, koľko času sú betónové spojky jasné z predchádzajúcej tabuľky. Po 6 hodinách jeho hmotnosť prestane byť mobilná; po dni stráca svoju plasticitu, ale zostáva krehký. Úplná sila značky je získaná materiálom asi za mesiac.
Referencia: sila značky zodpovedá maximálnej tlakovej sile, ktorú betón dokáže odolávať bez zničenia. Úsilie sa meria v kilogramoch na štvorcový centimeter. Takže betón M200 musí odolávať 200 kgf / cm2, M300 - 300 kgf / cm2, M400 - 400 kgf / cm2 atď.
Avšak vyššie uvedená tabuľka platí pre takzvané normálne podmienky: + 18-22С pri relatívnej vlhkosti približne 60%. Čo sa stane pri odchýlkach v jednom alebo inom smere?
| odchýlka | Ovplyvnené |
| Zníženie teploty | Pri nízkych teplotách (od 0 do +18) sa rýchlosť reakcií spomaľuje; nastavenie môže trvať až 5-7 dní. Keď teplota betónu klesne pod 0 stupňov, voda kryštalizuje a hydratácia portlandského cementu úplne zastaví. |
| Zvýšenie teploty | Do určitej hranice sa zrýchľujú reakcie. avšak pri teplote 90 ° C a vyššej sa voda začína odparovať z rastúcej kryštalickej štruktúry rýchlejšie, než reaguje s ňou. V dôsledku toho sa vytvrdenie opäť zastaví. |
| Nižšia vlhkosť | V suchom vzduchu sa voda rýchlo odparuje od povrchovej vrstvy betónu, čo vedie k poklesu jej pevnosti a výskytu trhlín. |
| Zvýšená vlhkosť | Pri normálnej teplote vedie iba k zvýšeniu konečnej pevnosti betónu bez trhlín. Pri zvýšených teplotách až do +80 ° C v atmosfére nasýtenej vodnou parou trvá sada 60 až 70% sily iba 16 hodín. |
Ako vyrovnať odchýlky od normálneho režimu?
- Pri teplom a suchom počasí je konštrukcia v debničkách pokrytá mokrým prepláchnutím, mokrými pilinami alebo vodou napojená dvakrát alebo trikrát denne.
- Pri teplotách do -5 ° C postačí pokryť a ak je to možné izolovať mladý betón. Teplo uvoľnené počas hydratácie neumožní zmraziť vodu.
- Pri nižších teplotách je potrebné vykurovanie. Alternatívou je použitie zimných druhov betónu, ktoré sú vďaka špeciálnym prísadám schopné nastaviť pri negatívnych teplotách.
Je užitočné: vďaka nemrznúcim prísadám sa cena kubického metra zvyšuje len o 100-300 rubľov na meter kubický. V skutočnosti sa zimný betón ľahko pripravuje vlastnými rukami: pokyn sa znižuje na pridanie špeciálnych prísad proti mrazu (napríklad nemrznúcej zmesi DS) v množstve 1% hmotnosti cementu.
Užitočné veci
- Celková sila môže prekročiť stupeň, Za normálnych podmienok dosiahne pevnosť betónovej konštrukcie za 3 mesiace 120%.
- Môžete odstrániť debnenie a chodiť po monolite po 3-4 dňochi. Spracovanie, výstavba stien na betónových základoch atď. možno v 10-14 dňoch.
- Je nežiaduce používať perkusné nástroje, kým sa nedosiahne plná sila., Ak je potrebné spracovanie, je lepšie vyrezať železobetón s diamantovými kruhmi a diamantovými vrtnými otvormi v betóne: v tomto prípade sa nemôžete báť trhlín a triesok.
záver
Надеемся, что предложенная вниманию читателя информация будет полезна ему при ремонте или строительстве (см.также статью «Фибропенобетон: особенности и область применения»).
Ako obvykle, video v tomto článku obsahuje ďalšie materiály. Veľa šťastia!