За какое время схватывается и сколько сохнет бетон

Вопрос, сколько сохнет бетон, интересует любого строителя, поскольку от времени схватывания и отвердевания смеси зависит продолжительность строительных работ. Независимо от типа строящегося объекта, будь то времянка, гараж или многоэтажная постройка, соблюдение сроков застывания позволяет создать конструкцию, обладающую нормативными параметрами прочности. Если знать точное время твердения, можно грамотно планировать процессы строительства и эффективно оптимизировать время возведения зданий.

Стадии высыхания бетонного раствора

Отвердевание раствора происходит благодаря гидратации, то есть реакции, которая после заливки начинает происходить между водой и вяжущими компонентами смеси. Суть химического процесса заключается в преобразовании составляющих бетона в гидросиликат кальция, который после окончательной сушки образует монолитное основание с высокими прочностными параметрами.

Чтобы определить время полного застывания бетона, важно понимать, что все реакции, которые протекают в составе, условно делятся на два этапа:

• Схватывание
  – происходит примерно через час после затворения. В этот период элементы раствора вступают в реакцию, а сама смесь начинает терять свои подвижные и пластичные свойства.
• Отвердевание
  – подразумевает кристаллизацию раствора с марочным набором жесткости и прочности. Сроки твердения зависят от погодных условий, пропорций и качества компонентов раствора.

Технология заливки

Вне зависимости от времени года, есть общие правила к заливке фундамента. Работы проходят в несколько этапов, на которых необходимо соблюдать все технологические тонкости с учетом особенностей смеси.

Таблица 2. Последовательность заливки

После выполнения всех этапов необходимо дать смеси время на высыхание и достижение необходимой прочности. Именно в этот период следует следить за количеством осадков и морозами. Чтобы вы имели четкое представление о заливке ленточного фундамента, посмотрите видеоматериал по теме.

Видео: как залить фундамент зимой

Сколько времени схватывается бетон

Стадия схватывания раствора продолжается короткое время. В среднем для наиболее востребованных марок (М200, М300) она не превышает 1 часа при температуре +20°C. Если температура ниже, сроки увеличиваются до 4–5 часов, а при жаре на сцепку может уходить не больше 20–30 минут.

Строителям необходимо учитывать время застывания бетона, поскольку готовый раствор очень быстро утрачивает пластичность. Чтобы избежать возможных проблем в дальнейшем, приготовленную смесь используют сразу после замешивания. Часто ее доставляют на стройку уже готовой в специальных бетономешалках, которые не прекращают замеса даже в процессе транспортировки.

Время, описание затвердевшего слоя, градиент температуры и скорость затвердевания

Затвердевание стального слитка.

Некоторые количественные соотношения.

Время, описание затвердевшего слоя, градиент температуры и скорость затвердевания

Закон Стефана-Филдса общеизвестен: X=K√τ, где Х- толщина затвердевшего слоя, К – коэффициент затвердевания, τ – время, прошедшее от начала затвердевания. Этот закон работает для стеарина, воды, чистых металлов и стали, если правильно понимать, что такое сталь и правильно выбрать величину К

Рис.1 Схема строения затвердевающего стального слитка )

Сталь как большинство реальных сплавов типа твёрдых растворов затвердевает в интервале температур ликвидус – солидус, имеющей реальную протяженность (W), равную расстоянию между изотермами ликвидус и солидус: W =НL — HS

HL = KLτ1/2 HS = KSτ1/2 W = (KL – KS) τ1/2 = ΔK τ1/2 ΔK = 0,25 – 0,65 мм/с1/2,

в среднем — 0,4 мм/с1/2

τ – время от начала затвердевания, с

Таким образом, ширина двухфазной зоны, «болота», растёт по мере продвижения затвердевания вглубь слитка. Через 100с после начала затвердевания её ширина всего 4мм, через 3 часа – 40мм, через 11 часов – 80мм, через 25 часов – 120мм. При этом в слитке со вписанным средним диаметром 2000 мм (масса около 60т) линии ликвидуса уже сомкнулись и болотом является осевая зона диаметром 250-300мм.

Особенности процесса затвердевания зависят именно от двухфазной зоны, от градиента температуры G в пределах этой зоны. G= (TL – TS)/(HL – HS) = ΔT/W

Величину межкритического интервала можно определить из эмпирических уравнений множественной регрессии :

TL= 1537 – 88(%C) – 30(%P) — 25(%S) – 18(%Ti) – 8(%Si) – 5(%Mn) — 5(%Cu) – 4(%Ni) – 2(%Mo) — 2(%V) – 1,5(%Cr)

TS= 1535 – 200(%C) – 183,9(%S) – 124,5(%P) — 12(%Si) – 6,8(%Mn) – 4,3(%Ni) – 4,1(%Аl) – 1,4(%Cr), откуда определяется и величина

ΔT = 2+112(%C) + 159(%S)+ 4(%P)+4,3(%Si)+4,1(%Al)+1,8(%Mn)+0,3(%Ni)+0,1(%Cr) -18(%Ti) – 2(%Mo+V)

Очевидно, что в зависимости от состава стали ΔТ изменяется в 15 до 2000К, а W- ширина болота от 15 до 250мм (в слитках сверхкрупных). Соответственно, величина градиента может изменяться от десятков К/мм до долей К/мм.

Если принять ΔK=0,4мм/с1/2, то W=0,4√τ,мм,

τ = X/K

из уравнения Х = Kτ1/2 (закон Стефана-Филдса), где x – толщина слоя металла, затвердевшего за время τ, изотерма выливаемости, обычно она располагается примерно на половине расстояния между изотермами ликвидус и солидус

К – коэффициент затвердевания, определённый по выливанию слитков, отливок.

К = 1,4 – 1,7 см/мин1/2 в период заполнения слитка

К = 2,5 – 2,7см/мин1/2 = 3,23мм/с1/2 – 3,5мм/с1/2 в период затвердевания заполненного слитка

К = 2,4 – 2,9 см/мин1/2 = 3,1 – 3,75мм/с1/2 для непрерывнолитой заготовки.

Тогда: W = 0,4(X/K), G=2,5ΔТ*К/X 0/мм

Для низколегированных конструкционных сталей G=(160….210)/Х

Произведение градиента на скорость продвижения изотермы затвердевания представляет собой скорость охлаждения в межкритическом интервале.

Процессы отвердевания

Твердение – более длительный процесс, который тянется в среднем до 28 дней. Сразу после схватывания раствор еще остается мягким, но уже становится неподвижным. Постепенно он подвергается кристаллизации и приобретает необходимые показатели жесткости. Набор прочности определяется по графику или при помощи формулы:

Rn = R28(lgn/lg28), где:

• Rn – прочность раствора;
• n – время, которое прошло после заливки смеси (в днях);
• R28 – марка стройматериала.

Прочностные параметры определяются только с третьего дня от момента затворения. Выясняя, сколько времени застывает бетон, особое внимание уделяют 7-му и 28-му дню. В среднем спустя 14 дней от заливки Rn достигает показателей в 70%.

Период застывания

Для того чтобы наилучшим образом понять весь процесс и оценить его продолжительность, начнём с состава бетона и происходящих в нём процессов.

Структура

Всё гениальное просто.

Так и в случае с бетонированием берутся абсолютно доступные ингредиенты для замешивания необходимого раствора:

• Песок. Карьерный песчаник служит отличным средством для уменьшения пористости готового материала.

Фото песчаного карьера

• Гравий. Определяет уровень прочности будущей бетонной конструкции, повредить которую возможно будет лишь насадками с алмазным напылением.

Резка железобетона алмазными кругами – единственный способ качественной обработки

• Вода. Выступает в роли дисперсной среды для объединения всех используемых элементов и, вступая в контакт с цементом, позволяет ему каменеть.

Совет: рекомендуется после заливки раствора накрыть его полиэтиленовой плёнкой и поливать водой до полного застывания. Это значительно улучшит его прочностные характеристики.

Защитите бетон от преждевременного пересыхания

• Цемент. Является вяжущим веществом, которое, как мы отметили выше, в сочетании с водой превращается в прочный камень и объединяет все остальные составляющие компоненты. Именно от него в наибольшей степени и зависит время затвердения бетона.

Совет: рекомендуется использовать цемент только наивысшего качества марок М400 и М500. Цена таких смесей хоть и выше, но только они смогут обеспечить надлежащий уровень схватывания раствора.

Пятисотая марка – лучший выбор для создания фундамента

Фактор положительного влияния

Итак, мы разобрались в структуре бетона и происходящих в нём процессов. Если замес сделан правильно, то, что может повлиять на время его застывания? В начале статьи приведён график зависимости созревания раствора от температуры. А ниже приведена подобная таблица, только с учётом среднесуточных показателей:

Таблица времени твердения бетона в зависимости от среднесуточной температуры

Как видите, уровень тепла – это единственный, по сути, фактор, влияющий на то, сколько времени твердеет бетон. Чем больше градусов выше нуля, тем быстрее состав наберёт свою крепость, но из-за того, что температура меняется в течение суток и невозможно добиться единого постоянного показателя, идеальным вариантом станет срок в 28 дней.

Первое схватывание происходит в первые семь дней, что составляет 70 процентов от общего показателя прочности бетона. Но максимальный результат постепенно набирается ещё следующие три недели. И тогда, как мы уже отмечали ранее, только алмазные насадки смогут нанести повреждение готовому продукту.

Алмазное бурение отверстий в бетоне – единственный способ обработки

Фактор отрицательного влияния

Это всё та же температура, только отрицательная. Инструкция запрещает производить бетонирование в зимний период, когда возможны морозы. Это происходит в результате того, что вода замерзает и не вступает в реакцию с цементом, исключая процесс его окаменения. И даже более того, кристаллизируясь, она расширяется и разрушает структуру бетона изнутри.

В итоге, даже если на вид поверхность конструкции покажется достаточно прочной, после оттаивания жидкости вы получите рыхлую не на что негодную субстанцию. Таким образом, либо стоит закладывать бетон летом, либо своими руками позаботиться о его прогреве при минусовой температуре.

Для этого можно использовать следующие методы:

• Добавить в состав раствора противоморозную добавку, которая не даст воде замерзнуть зимой.

Образец морозостойкой добавки

• Обустроить обогрев бетона электрическим проводом, помогающим удерживать приемлемую температуру всему раствору.

Нагревательный кабель в действии

Ускорение

Также стоит упомянуть о специальных модификаторах, которые при попадании в бетон в процессе замешивания способны значительно улучшать его свойства, включая сокращение термина застывания. Некоторые добавки способны сократить его до недели, что позволит вам уже в первые дни убрать опалубку, а по истечении указанного срока начать выполнение последующих строительных работ.

Пример модификатора, ускоряющего период схватывания бетона

Температура

Оптимальной для сушки раствора считается температура +20…+22°C. Чем она выше, тем быстрее смесь подвергается схватыванию и отвердеванию. Если градусник термометра показывает 0°C или ниже, гидратация останавливается. В такой ситуации строителям приходится использовать искусственные способы застывания, например, добавлять хлорид калия или включать тепловые пушки. При сильной жаре необходимо повышать влажность бетона, иначе произойдет быстрое испарение влаги из смеси и, как следствие, не начнется химическая реакция.

Чтобы разобраться, сколько сохнет бетонная стяжка на улице при разных температурах, ознакомьтесь с таблицей.

Марка бетона

На процесс схватывания и твердения во многом влияют составляющие смеси и их пропорции. В частности, чем больше в растворе пористых материалов, тем более медленным будет испарение влаги. Основным фактором в сроках гидратации является марка бетона. Чем она ниже, тем менее интенсивен набор прочности стройматериала. Хотя более тяжелые марки твердеют быстрее, в любом случае готовый раствор рекомендуют выдерживать перед нагрузкой не меньше 28 дней.

Рассмотрим, за сколько застывает бетон наиболее популярных марок.

К чему приводит нарушение времени выдержки

Строителям рекомендуется полностью выдерживать время застывания раствора. Если давать на него нагрузку раньше положенного срока, это может привести к ряду проблем в будущем:

• Появление трещин
  – особенно это касается фундаментов зданий, которые могут подвергаться излому по всей высоте. Часто трещины возникают не только в основании, но и в перекрытиях или стенах, причем нередко они бывают сквозными. Во избежание неприятностей с фундаментом, важно знать, сколько застывает бетон в земле. Как правило, опалубка снимается не менее чем через 2 недели после ее заливки, иначе можно нарушить конструкцию.
• Деформация
  – к частым проблемам, связанным с недостаточным временем выдержки бетона, относятся деформационные процессы в фундаменте, растрескивание напольной стяжки, образование сколов или вмятин на стенах.
• Порча отделки
  – возникает после проведения внутренних или наружных отделочных работ. К примеру, если дом строился из невыдержанного газобетона, то со стен может сыпаться штукатурка или отклеиваться обои. При недостаточном времени застывания напольной стяжки в ванной впоследствии с нее может отслаиваться керамическая плитка.

Как ускорить высыхание смеси

Если сроки строительства поджимают, то есть нет возможности дожидаться окончательного отвердевания либо не удается обеспечить оптимальные показатели влажности и температуры, допустимо использовать методы, которые помогают ускорить застывание. К таковым относят:

• подогрев раствора при низких температурах воздуха (паром, электричеством и др.);
• применение добавок, обеспечивающих ускорение отвердевания;
• укладка на поверхность полиэтилена, который задерживает тепло, выделяемое при гидратации.

Проведение строительных работ с использованием бетона требует особенного подхода на каждом этапе. Если грамотно подходить к срокам застывания смеси, можно добиться повышенной прочности здания и избежать неприятностей, связанных с его деформацией из-за недостаточной выдержки.

Автор статьи

Зимние работы – строительство при низких температурах

При низких температурах гидратация не ускоряется, а замедляется, в результате чего фундамент не успевает набрать необходимую ему прочность. При нуле градусов процесс затвердевания раствора в наружном слое полностью останавливается, а внутри конструкции продолжается несколько часов, пока все компоненты не остынут. Вода в этом случае не успевает войти в реакцию с цементом, после чего она замерзает, увеличивается в объеме и буквально разрывает структуру бетона.

Зимние строительные работы

Специалистам прекрасно известно, при какой температуре можно заливать для фундамента бетон, не опасаясь потери его эксплуатационных качеств. Морозы являются существенным препятствием для бетонирования, потому в зимний период специалисты вынуждены использовать специальные технологии и средства:

• прогрев элементов бетона перед заливкой и обогрев опалубки;
• укладка нагретого кабеля внутрь плитного или ленточного фундамента;
• подача на элементы арматурного каркаса электрического тока для обогрева;
• установка обогревателей вокруг фундамента на первые трое суток;
• создание теплицы за счет укрытия всего периметра фундамента пленкой;
• введение в смесь специальных реагентов, которые снижают t кристаллизации воды или ускоряют время твердения фундамента.

Применение любой из описанных технологий существенно увеличивает стоимость строительства фундамента. Потому частным собственникам сложно рекомендовать приведенные средства. Существуют и другие способы заливки бетона при минусовой температуре. Одним из них является изменение количества воды и цемента в изготавливаемом растворе. Он требует максимально точной и грамотной дозировки используемых компонентов смеси. В домашних условиях просчитать необходимое количество воды и цемента для улучшения затвердевания фундамента зимой практически невозможно.

Прогрев бетона

Зимой рекомендуется использовать портландные цементы с повышенной скоростью затвердевания. Они содержат в маркировке литеру R. Технология их использования предполагает:

• нагрев двух третей воды для раствора до t порядка 70 градусов по Цельсию;
• добавление в воду песка и щебенки;
• добавление в смесь оставшейся трети воды и цемента.

Замес раствора нужно производить в два раза дольше, чем обычно. Время вибрационного уплотнения тоже увеличивается в 1,5 раза. Перед тем, как заливать раствор, опалубку нужно проверить на наличие льда, удалить снег и прогреть подстилающий слой. Залитый раствор укрываем полимерной пленкой, которая позволит сохранить тепло смеси на некоторое время. Если приведенные правила бетонирования фундамента невозможно соблюсти в домашних условиях, рекомендуется дождаться повышения температуры воздуха выше +5 градусов. При благоприятном прогнозе на ближайшие три недели собственник дома сможет выполнить заливку по стандартной технологии.