В процесі твердіння у бетонні протікають реакції гідратації, за час проведення яких мінерали цементу, взаємодії з водою, утворюють нові з’єднання. Зневоднення бетону на ранніх термінах результаті випаровування може сповільнити або припинити процес твердіння і призвести до недобору міцності, а також викликати усадки і розтріскування.
За сприятливих умов міцність бетону безупиннозростає. Для нормального твердіння бетону необхідна позитивна температура 20±2°С з відносною вологістю навколишнього повітря не менше 90%.
За нормальних умов тверднення і наростання міцності бетону відбувається досить швидко і бетон через 7-14 днів після приготування набирає 60-70% своєї 28-денної мійності. Потім ріст міцності сповільнюється.
Якщо бетон твердіє весь час у воді, то його міцність буде вища, ніж твердіння на повітрі. При твердінні бетону в сухому середовищі вода через кілька місяців випарується і тоді твердіння практично припиниться. Пояснюється це тим, що внутрішня частина багатьох зерен цементу не встигає вступити в реакцію з водою. Тому для досягнення бетоном відповідної міцності не можна допускати передчасного всихання. У теплу суху і вітряну погоду кути, ребра і відкриті поверхні бетону висихають швидше, ніж внітрішні його частини. Необхідно захистити ці елементи від висихання і дати їм можливість досягти заданої міцності.
При твердінні бетону завжди змінюється його обсяг. При твердінні бетон дає усадку, яка в поверхневих зонах відбувається швидше, ніж всередині, тому при недостатній вологості бетону в період твердіння на його поверхні з’являються дрібні усадочні тріщини. Крім того, утворення тріщин можливе в результаті нерівномірного розігріву бетонних блоків внаслідок виділення тепла при схоплюванні і твердінні цементу. Тріщини знижують якість, міцність і довговічність бетону.
Ріст міцності бетону в значній мірі залежить від температури, при якій відбувається твердіння. Твердіння бетону при температурі вище нормальної сповільнюється, а при температурі нижче 0°С практично припиняється; навпаки, при підвищеній температурі і достатній вологості процес твердіння прискорюється.
Тривалість твердіння має велике практичне значення при бетонних роботах. Прискорювати твердіння необхідно, потрібно швидко навантажити конструкції експлуатаційним навантаженням, а також під час робіт взимку та під час виготовлення бетонних і залізобетонних виробів.
Для прискорення твердіння бетону застосовують добавки-прискорювачі, які додають під час приготування бетонної суміші. Оптимальний вміст добавок-прискорювачів встановлюється експериментальним шляхом будівельною лабораторією.
Щоб свіжоукладений бетон отримав необхідну міцність в призначений термін, За ним необхідний правильний догляд: підтримка його у вологому стані, запобігання від струсів, ушкоджень,ударів, а також від різких змін температури.
Відсутність догляду може призвести до отримання низькоякісного, дефектного та непридатного бетону, а іноді до зруйнованих конструкцій незважаючи на хорошу якість застосовуваних матеріалів, правильно підібраного складу суміші і ретельне бетонування. Особливо важливий догляд за бетону протягом перших днів після укладання. недоліки догляду в перші дні настільки погіршить якість бетону, що практично їх не можна буде виправити навіть ретельним доглядом в наступні дні.
Сприятливі температурні умови та умови вологості для твердіння бетону забезпечують шляхом запобіганням шкідливого впливу вітру і прямих сонячних променів, систематичним поливанням. Ддля цього відкриті поверхні свіжоукладеного бетону вкривають поліетиленовою плівкою і поливають водою. Залежно від кліматичних умовчастота поливання повинна бути такою, щоб поверхність бетону в період догляду весь час була у вологому стані. У суху погоду відкриті поверхні підтримують у вологому стані до досягнення бетоном 50-70% проектної міцності.
У спекотну погоду поливають також дерев’яної опалубки. При знятті опалубки до закінчення терміну поливання (наприклад, опалубки колон, стін, бічних щитів балок) поливають і розпалублені вертикальні поверхні бетонних конструкцій. Набільш ефективно поливати вертикальні і круто-похилі поверхні безперервним потоком води через систему трубок з дрібними отворами. У спекотному сухому кліматі цей спосіб поливу застосовують обовязково. При температурі нижче + 5°С бетон не варто поливати.
Низька температура є головною проблемою що супроводжує зимове бетонування. Для початку варто згадати яким чином мінусові температури можуть вплинути на схоплювання і твердіння бетону. Існує дві основні причини:
- гальмування процесу гідратації цементу (збільшення тарміну набору міцності бетону)
- вимерзання води, що входить до складу бетону (повна зупинка набору міцності)
Низька температура (0 – +10 градусів) суттєво загальмовує процес гідратації цементу, Тобто розтягується темрмін набору міцності бетону. Наприклад: за нормальних умов (+20 градусів Цельсія) за тиждень бетон набирає до 70% міцності. При температурі навколишнього повітря +5 градусів, термін набору 70% марочної міцності бетону може розтягнутися на 3-4 тижні. В таку погоду рекомендовано додавання домішок, що прискорюють гідратацію, щоб бетон прискореними темпами набирав марочну міцність.
І якщо низька позитивна температура гальмує процессховлювання і набору міцності бетону, то негативна – повністю його зупиняє. Причина тому – вимерзання води у молодому бетоні. Сам процес гідратації цементу немажливий за відсутності води. Вода є необхідним компонентом для створення цементного каменю. Цемент має знаходитися в контакті з водою (вологою) протягом всього часу дозрівання.
При бетонуванні в умовах мінусових температур, основне завдання – не дати замерзнути воді, що входить до складу бетону.
Існує кілька основних засовбів збереження води від вимерзання:
- застосування протиморозних добавок (ПМД)
- використання електропрогріву бетону
- накривання бетону плівкою ПВХ, утеплювачем і т.п.
- спорудження тимчасового укриття з прогрівом тепловими гарматами.
Застосування протиморозних добавок у бетон – найбільш поширений спосіб, який застосовується при бетонуванні в зимових умовах. Так званий зимовий бетон виробляється в різних варіаціях, які відрізняються між собою процентним вмістом добавок. Рольхімічних добавок – активувати процес твердіння і знизити температуру замерзання рідкої фази. Крім того, будівельник повинен пам’ятати:
- щоб забезпечити твердіння бетону в теплому і вологому середовищі до набору критичної міцності, внутрішній запас теплоти у бетоні створюють шляхом підігріву матеріалів, складових бетонної суміші;
- після закінчення укладаннясуміші поверхню бетону потрібно відразу утеплити щитами або матами, що допоможе зберегти теплоту що виділяється при хімічній реакції цементу з водою (екзотермії цементу) і підтримувати необхідні умови для твердіння бетону. Ізольований від холодного повітря цемент твердіє за рахунок тепла, внесеними в бетонну сумішами при її приготуванні, а також тепла, що виділяється в процесі екзотермічних реакцій твердіння цементного тіста;
- забороняється використовувати замерзлий заповнювач.
Електропрогрів бетону частіше застосовується на будівництві, де є технічна можливість використовувати трансформатори великої потужності (30-80 КВТ). Електричний прогрів бетону взимку кращий метод, при проведенні монолітних робіт.
Укривання бетону- найбільш раціональний метод бетонування зимовий час, за граничних температур повітря +3 – -3. Схоплювання і твердіння бетону – ізотермічний процес, тобто: при застиганні і набуття міцності, цемент, маючи контакт із водою, виділяє тепло. Для цього необхідно свіжевідлиту конструкцію з бетону укрити ПВХ плівкою, або утеплювачем. В деяких випадках, якщо при бетонуванні в зимовий час застосовувати звичайній бетон без протиморозних добавок, а температура повітря різко впала до мінусових значень (-5 – -15º) доцільно використовувати газові або електричні гармати
Якщо буде використовуватися одатковий прогрів тепловими гарматами, то укриття з плівки ПВХ укладають не на поверхню бетону, а на тимчасовий каркас із дощок, брусків тощо. Створює щось на зразок низького «намету» або «шатра» над бетонною конструкцією і під це укриття ставляться теплові гармати. Чим вищою буде температура під шатром, тим швидше буде йти процес набору міцності, і відповідно, раніше можна буде припинити прогрів.
Рух людей по забетонованій конструкції, а також по встановлених на них лісах та опалубках допускається тільки тоді, коли бетон сягає міцності не менше 1,5 МПА. Рух автотранспорту та бетоноукладочних машин по забетонуваній конструкції допускається тільки по досягненні бетоном міцності, передбаченої проектом виконання робіт.
