Как замесить цементный раствор?
Жидкие строительные смеси на основе цемента в результате химической гидратации компонентов превращаются в камень с кристаллической структурой. В зависимости от заложенных в конструкцию прочностных показателей используют бетоны разных марок, соответствующих требованиям конкретных ГОСТ и СП. Правильное твердение раствора является залогом набора максимальной прочности монолитом.
Химико-гидролитическая кристаллизация
Процесс реакции компонентов цемента с водой проходит с выделением тепла. В составе связующего присутствуют активные компоненты, участвующие в реакциях твердения формованных конструкций:
- Трехкальциевый алюминат (3CaO*Al2O3), самый активный компонент. Он связывает воду в течение первых часов, работает в жидкой среде.
- Алит, трехкальциевый силикат (3CaO*SiO2) работает в паре и продолжает отверждение после схватывания, образуя кристаллит.
- Белит (2CaO*SiO2) и четырехкальциевый алюмоферрит 4CaO*Al2O3*Fe2O3) продолжают кристаллизацию годами.
- В составе монолита присутствуют оксиды кальция и магния и незакристаллизованное стекло.
Для полного прохождения реакции должны быть соблюдены температурные и временные условия. Ускорить или замедлить процесс могут различные факторы.
Этапы набора прочности
Сразу после замеса начинается химический процесс приобретения компонентами цемента связующих свойств взаимодействием с молекулами воды. Вначале масса густеет и теряет текучесть, потом приобретает форму в опалубке, набирает прочность. Временных рамок для каждого процесса не существует, реакции идут, разогревая тесто, пока оно твердеет. Прочность монолита нарастает годами.
Степени набора прочности
Насчитывается 4 ступени набора прочности по результатам гидратирования.
- Схватывание – первичное связывание воды в растворе начинается со времени замеса, но в течение первых двух часов раствор остается подвижным, центры кристаллизации не образованы. Последующий час происходит схватывание. Затормозит процесс интенсивное перемешивание, вибрация, но при этом произойдет потеря прочности.
- Твердение до критической прочности (30-50 % от распалубочной) происходит за счет связывания молекул в комплексы. В этот момент должен соблюдаться баланс влажности. Зимой залитый бетон подогревают до набора критической прочности. Считается, в массе отсутствует свободная вода, могущая образовать кристаллы при замерзании.
- Распалубочная прочность – монолит не готов принимать нагрузку, но не деформируется, держит форму при снятой опалубке. Показатели достигаются в благоприятных условиях за неделю, составляет 70 % от расчетной для марки строительной смеси.
- Расчетная прочность, показатель класса бетона, наступает через 28 дней после заливки при соблюдении стандартной технологии.
Факторы, влияющие на твердение
Температура и влажность. Количество воды определяет жесткость смеси, ее подвижность и технологию отвердения монолитов. Ингредиент должен быть чистым, с минимальным содержанием солей кальция и магния.
Температурный диапазон гидратации +5 - +(25-40)0 С зависит от вида и марки цемента.
| Вид цемента | Предельная температура воды | Предельная температура бетонного теста |
| Глиноземистый | 20 | 25 |
| Портланд М300-350 | 80 | 40 |
| Портланд М400- 550 | 60 | 35 |
При большей температуре замеса теряется прочность монолита. Подогревать можно не только воду, но песок или щебень. Подогрев практикуют, если температура окружающей среды опускается до 5-10 градусов, чтобы ускорить схватывание смеси. Температуру контролируют в толще массы, не допуская разогрева до предельных показателей. Для этого при заливке вставляют трубки для замеров на глубине. Площадку сверху охлаждают, применяют увлажнение.
Летнее бетонирование. Наиболее благоприятные условия твердения цементных смесей при температуре 18-22 0 С и 100 % влажности. Чтобы поверхность не растрескалась, поверхность через 12 часов после заливки укрывают от испарения, или смачивают. В теплый сезон днем поливают по 3 раза, ночью раз. В сухую погоду поверхность нужно увлажнять 3-15 суток, в зависимости от марки и вида цемента. Накрытый непроницаемой пленкой массив не поливают. В ветреную погоду и жару увлажняют поверхность плиты как можно чаще, предупреждая растрескивание. Вода на поверхности нагревается, отводя тепло из толщи массива.
Зимнее бетонирование. Реакции гидратации прекращаются при температуре +5 0 С. Вода, замерзая, превращается в лед. В процессе схватывания бетона это недопустимо. Последствиями будет потеря прочности, расслаивание монолита. Поэтому зимняя заливка ведется по специальным технологиям:
- До затворения вода и песок подогреваются, на строительную площадку доставляют теплый раствор.
- После заливки обеспечивается подогрев массива доступными способами – электрообогревом, утепляющими матами или шатром.
- Глиноземистый цемент при схватывании разогревается сильнее, чем портланд, ускоряя процесс гидратации в неблагоприятных условиях.
Длительность электропрогрева 3-8 часов зависит от его интенсивности в технологических пределах. Дальше бетон твердеет самостоятельно, но процесс идет медленно, расчетная прочность набирается за 2-3 месяца.
Качество исходных материалов. Основной составляющей бетона является цемент. Его качество контролируется стандартами. Используется цемент без комочков, свежий. Общим является ограниченное количество в обожженном клинкере оксидов кальция и магния. Они не участвуют в кристаллизации, а значит, бесполезны при твердении.
Используется чистая мягкая вода. Сыпучие материалы не должны содержать глину, растительные остатки. Инертные компоненты в реакции гидратации участия не принимают, но они изначально имеют высокую плотность.
Влияние марки цемента. В стандартных условиях (18-22 0 С) реакции гидратации в зависимости от марки длятся разное время.
| Марка бетона, М | Схватывание, часы, до | Твердение, суток, до |
| 100 | 3,5 | 30 |
| 200 | 2,5 | 25 |
| 300 | 2,0 | 14 |
| 400 | 2.0 | 7 |
| 500 | 1.0 | 4 |
Строительные смеси высоких марок требуют более интенсивного ухода за поверхностью во время твердения. Это предупредит растрескивание при быстрой усадке. Особенности усадки регулируются использованием марки бетона. Меньшую деформацию дают составы с преобладанием алитов и более мелких фракций заполнителей.
Влияние добавок
Для придания бетону определенных свойств, ускорения или замедления гидрохимической кристаллизации формованного камня применяют химические добавки. По воздействию на строительные растворы их можно разделить:
- пластификаторы;
- ускорители и замедлители твердения;
- гидрофобизаторы;
- зимние добавки.
Пластификаторы для бетона обеспечивают удобоукладываемость жесткой массы. Присадка способствует лучшему заполнению формы без вибратора. Повышается живучесть бетонной смеси, экономится цемент. За счет свойства пластичности снижается возможность образования трещин.
Ускорители твердения уменьшают время созревания бетона. Ускоряется распалубка, что экономически выгодно. С подобными составами лежалый цемент приобретает большую активность, время схватывания значительно ускоряется, даже при пониженных температурах окружающей среды. Добавки не применяют, если в композиции использован глиноземный цемент или конструкции включают арматуру.
Гидрофобизатор – добавка, перекрывающая микроканалы в плите. Водоотталкивающие свойства бетонного монолита повышают его стойкость при многократном промораживании. Конструкция сохраняет паро- газопроницаемость, но предохраняет помещение от сырости.
Противоморозные добавки превращают воду в солевой раствор, который имеет низкую температуру замерзания. Результат – предотвращение образования льда в только что залитом бетоне.
Вывод
Отвердение бетона, набор прочности зависит от правильно выбранной композиции, и грамотной технологии ухода за поверхностью монолита. Плита упрочняется не 28 дней, а в течение нескольких лет, за счет кристаллизации и превращения монолита в камень. Неправильный уход за свежим бетоном приводит к разрушению конструкции за это же время.
Смотрите также
