Бетонные промышленные полы – влияние на качество

1. Введение

Бетон сегодня – самый распространенный строительный материал. В связи с очень широким спектром применения бетонных полов в различных условиях, которым они подвергаются во время эксплуатации, используется много различных типов бетона. Поэтому, прежде чем разрабатывать состав бетона, необходимо очень внимательно рассмотреть все эти аспекты и исходить из этих обстоятельств при выборе исходного сырья. Целью успешного проектирования является не только достижение требуемых свойств свежего бетона – удобоукладываемости, устойчивости к диспергированию, расслоению отдельных компонентов, устойчивости к потоотделению (т.е. воде, поднимающейся на поверхности бетона), прокачиваемости и т. Д., Но и достижению высоких физических и механических свойств затвердевшего бетона. Основной критерий – достижение требуемой прочности бетона на сжатие, определенной после 28 дней выдержки.

Очень важным требованием является долговечность (долговечность) бетона, подверженного разного рода внешним воздействиям (климатические условия, агрессивные химические среды и т. Д.). Чтобы обеспечить высокую долговечность при неблагоприятных климатических воздействиях, бетон конструируется с учетом требований морозостойкости, а в сочетании с действием химических противообледенительных агентов также требуется устойчивость бетонных поверхностей к воде, морозу и химическим противообледенительным агентам. Особая глава – бетонные полы для производства, подверженные воздействию химически агрессивных сред (сульфатов, хлоридов, CO ₂ , магния, нитратов, различных кислот, соков силоса и т. Д.). В этих случаях конструкция состава очень усложняется, потому что испытание на стойкость в химически агрессивных средах – дело очень трудоемкое и занимает от 1 до 2 лет.

Еще одно часто очень важное требование – предотвратить образование усадочных трещин при отверждении бетона. Это означает очень эффективное уменьшение изменения объема бетона. Образовавшиеся трещины могут полностью разрушить бетонный пол – снизить морозостойкость и т. Д.

2. Факторы, влияющие на свойства и качество бетона.

Основные компоненты для производства бетона – заполнители, цемент и вода. Дополнительные компоненты – добавки и добавки для бетона. Железобетон также содержит арматурную сталь (железобетон) или дисперсную арматуру (волокна или проволоку).

2.1 Влияние цемента

Цемент – это полидисперсное неорганическое вещество в виде частиц с гидравлическими свойствами. После смешивания с водой он постепенно затвердевает. После затвердевания на воздухе или даже в воде он сохраняет свою прочность и устойчивость в воде. Гидравлическое упрочнение является результатом гидратации силикатов и алюминатов кальция. Технический стандарт EV 197-1 определяет требования к стандартной (28 дней) и начальной (2 и 7 дней) прочности на сжатие, началу затвердевания и стабильности объема. Другим свойствам, таким как удельная поверхность цемента или количество выделяемого тепла, на практике больше не уделяется должного внимания.

Удельная поверхность цемента зависит от размера отдельных частиц (обычно от 1 до 250 мкм) и гранулометрии зерна. Удельная поверхность цемента обычно составляет от 320 до 400 м ² кг ^-1 . Чем больше удельная поверхность цемента, тем быстрее и полнее он гидратируется, но цементный камень имеет большую усадку, и для смачивания зерен цемента требуется большее количество воды для замешивания при достижении той же удобоукладываемости. Бетоны, изготовленные из этих цементов, более склонны к образованию усадочных трещин из-за чрезмерных изменений объема и имеют более быстрое увеличение и значения теплоты гидратации, соответственно. затем температура внутри конструкции платы.

Теплота гидратации – это тепловое проявление гидратации цемента, она зависит от содержания отдельных минералов клинкера. Во время гидратации тепло выделяется с разной интенсивностью, портландцементы выделяют тепло во время гидратации следующим образом: через 8 часов от 35 до 100, за 24 часа от 130 до 280 и через 28 дней от 330 до 550 кДж.кг ⁻¹. В этом случае у смешанных портландцементов эти значения ниже на 25–40%. В связи с химическим составом цемента это влияет на весь процесс гидратации цемента. Термин «гидратация» включает в себя все химические и физические явления и изменения, которые происходят, когда цемент выходит из нестабильной (обезвоженной) системы в результате контакта с водой и ее воздействия на стабильную (гидратированную) систему. Цементный раствор, свежеприготовленный путем смешивания цемента с водой, сначала не меняется заметно, позже (в разное время в зависимости от типа цемента, дозы воды и температуры окружающей среды) раствор начинает затвердевать. Затвердевание, сопровождающееся нагреванием, происходит с разными скоростями до полного исчезновения пластичности суспензии (пластичности), т.е.отверждение прекращается и процесс продолжается в виде твердения, проявляющегося в увеличении прочности. Сопутствующее явление – изменение объема – усадка или приобретение. Явления затвердевания и затвердевания являются результатом физических изменений электростатической природы с образованием и прорастанием кристаллов, действием сил Ван-дер-Ваальса и капиллярным действием воды, а также последующими химическими изменениями, которые называются процессом гидратации. Затвердевание – это физическое явление, возникающее в результате роста кристаллов гидратирующегося цемента и капиллярного действия воды (силы Ван-дер-Ваальса). Оба эффекта вызваны химическими изменениями. Скорость затвердевания зависит от скорости, с которой первоначально происходят эти изменения. Игольчатые кристаллы удлиняются и соединяются тем обильнее и быстрее, чем меньше воды разделяет их, т.е. когда цемент приготовлен с более низким водным коэффициентом. Капиллярные силы применяются только тогда, когда свободная вода уменьшается за счет повышенной гидратации и испарения, отделяя их от пространства изогнутыми уровнями в промежутках, которые он заполняет, его недостаточно, чтобы заполнить его. Поэтому этот компонент прочности наносится раньше с меньшим количеством воды. Эти явления затем значительно влияют на изменение объема бетона.

Гидратация цемента всегда сопровождается изменением объема, приобретением или усадкой, в зависимости от того, затвердевает ли цемент под водой, во влаге или на суше. Если влажность окружающей среды изменяется при отверждении, изменяется и объем, так что при влажном и сухом хранении попеременно происходит приобретение (набухание) и усадка (высыхание) или расширение, которое не исчезает, даже если отверждение завершено. Это показывает, что это не только возможные прямые последствия химической стороны гидратации, но и физические явления в зависимости от конечного состава.

Поскольку самопроизвольные деформации твердеющих цементов, короткие гидратационные расширения являются источником нежелательных деформаций и напряжений в бетонных конструкциях, особенно вредных растягивающих напряжений, необходимо знать их размер и развитие, возможные изменения и причины, чтобы их можно было контролировать и что конструкции расположены таким образом, что последствия деформационных швов устранены или, по крайней мере, смягчены, насколько это возможно. Явление увеличения объема, по-видимому, противоречит выводам о том, что чистый объем гидратированного герметика уменьшается, но это вызвано ростом игольчатых кристаллов и захватом (поглощением) воды на поверхности твердой фазы.

2.2 Влияние времени и температуры при затвердевании и затвердевании

Скорость и количество тепла регулируются интенсивностью химической гидратации, типом и количеством гидратирующего цемента, содержанием воды, добавок, примесей, температурой отверждения и тем, как тепло реакции передается в окружающую среду. Первоначальное потепление невелико и остается таким же, позже оно быстро и регулярно увеличивается, по прошествии более длительного периода времени скорость потепления спадает, температура достигает максимума, затем происходит обратное: приращения оснащенного тепла недостаточно для покрытия потерь, и поэтому охлаждение постепенно до исходной температуры ( до температуры окружающей среды). Описанное преобразование показывает период подготовки гидратации (растворения), собственно реакции и кристаллизации из перенасыщенных растворов, уменьшается после образования гидратированных и непроницаемых покрытий на поверхности частиц цемента и, наконец, гидратационного зондирования практически завершено.

После затвердевания цемент затвердевает очень долго, и его прочность увеличивается по мере гидратации. Как правило, гидратация не завершается даже по прошествии нескольких лет, потому что она прерывается преждевременно только из-за недостатка воды или температуры ниже 0 ° C, так что часть цемента остается неиспользованной. Об этом свидетельствует тот факт, что затвердевший цемент может снова гидратироваться, а возможное явление слияния микротрещин является результатом продолжающейся гидратации во влажной среде, когда игольчатые кристаллы образуются друг против друга на поверхностях излома, которые прорастают друг через друга.

2.3 Агрегаты

Заполнители занимают от 75 до 80% объема в структуре плотного бетона, и его основная функция – создание прочного каркаса в бетоне с минимальным зазором. Следовательно, он содержит зерна разного размера, которые смешиваются в подходящем соотношении, чтобы полученная смесь имела минимальный размер зазора. Заполнители для производства бетона можно разделить на натуральные и искусственные. В бетонной практике в подавляющем большинстве случаев используются природные заполнители для производства плотного бетона, которые по своему происхождению делятся на дробленый и добытый, практически используется максимальный размер зерна до 22 мм. Добытый агрегат образовался в результате естественного разложения горных пород, зерна обычно близки к сфере, гладкие и округлые. Измельченный заполнитель обычно имеет удлиненную форму с острыми краями, поверхность более шероховатая, с большей адгезией цементной замазки, и поэтому подходит для производства бетона с более высокой прочностью, соответственно. при сохранении константы.

С точки зрения долговечности бетона и технологии обработки свежего бетона важно, чтобы заполнитель не содержал веществ, которые вызывают нежелательные изменения объема при контакте с цементной замазкой, приводящие к внутреннему напряжению и, таким образом, к разрушению структуры бетона, что может вызвать уменьшение Также недопустимым является содержание веществ, отрицательно влияющих на схватывание и твердение цементной замазки или снижающих адгезию бетона к стали, и органических примесей, таких как остатки древесины или угля. Для долговечности бетона важно, чтобы заполнитель не содержал компонентов, которые соединяются с цементом в вещества, которые являются нестабильными, незатвердевающими, расширяемыми или которые снижают адгезию цементной замазки. К вредным примесям относятся, например, глины, сланцы, слюда, полевой шпат, уголь (особенно бурый), кизельгур (пирит FeS _2).). Точно так же не следует использовать крупные заполнители, загрязненные наполнителями, которые покрывают зерна и прилипают к ним, поскольку когезионная способность цементного камня и зерен заполнителя существенно снижается.

Из практики известны также случаи, когда заполнитель был загрязнен во время транспортировки, когда грузовики возили бурый уголь на обратном пути. Оставшийся уголь был смешан с заполнителем, а затем смешан с бетоном. После того, как бетон был уложен, зерна угля вздулись во время схватывания и затвердевания бетона, а утюгированный верхний слой был локально взорван в месте расположения зерен угля. Для бетонирования наружных территорий, подверженных внешним климатическим условиям, необходима морозостойкость крупного заполнителя и исключение щелочно-кремнеземной реакции. Еще раз приводим пример из практики, когда для бетонирования плиты зимнего стадиона использовался небольшой заполнитель с высоким содержанием полевых шпатов и слюды, и очень скоро на месте этих зерен снова возникли локальные разломы. Зимой необходимо, чтобы заполнитель не содержал остатков льда или мерзлых комков преимущественно мелких заполнителей. Снова пример неудач, когда бетонирование происходило при температуре около -15 ° C, при производстве бетона использовался заполнитель с остатками льда и морозильник. Хотя использовалась теплая вода для смешивания, лед не растворялся полностью во время смешивания и транспортировки. Бетон укладывали в пол закрытого закаленного зала, внутренняя температура была около + 15 ° C. Во время затвердевания бетона лед и ледяные агрегаты таяли, и наблюдался локальный избыток воды в точке плавления. Из-за относительно высокой температуры окружающей среды и низкой температуры уложенного бетона (большой температурный градиент) возникшее в результате образование водяного пара происходило локально, и, таким образом, верхний слой утюженного заполнения был оторван, что образовало мембрану с низкой проницаемостью по отношению к водяному пару. Таким образом были созданы тысячи маленьких пузырей диаметром от 10 до 50 мм, что полностью обесценило окончательную обработку пола с помощью кремнеземной заливки. когда бетонирование проходило при температуре около -15 ° C, при производстве бетона использовался заполнитель с остатками льда и морозильник. Хотя использовалась теплая вода для смешивания, лед не растворялся полностью во время смешивания и транспортировки. Бетон укладывали в пол закрытого закаленного зала, внутренняя температура была около + 15 ° C. Во время затвердевания бетона лед и ледяные агрегаты таяли, и наблюдался локальный избыток воды в точке плавления. Из-за относительно высокой температуры окружающей среды и низкой температуры уложенного бетона (большой температурный градиент) возникшее в результате образование водяного пара происходило локально, и, таким образом, верхний слой утюженного заполнения был оторван, что образовало мембрану с низкой проницаемостью по отношению к водяному пару. Таким образом были созданы тысячи маленьких пузырей диаметром от 10 до 50 мм, что полностью обесценило окончательную обработку пола с помощью кремнеземной заливки. когда бетонирование проходило при температуре около -15 ° C, для производства бетона использовался заполнитель с остатками льда и морозильник. Хотя использовалась теплая вода для смешивания, лед не растворялся полностью во время смешивания и транспортировки. Бетон уложили в пол закрытого закаленного зала, внутренняя температура была около + 15 ° C. Во время затвердевания бетона лед и ледяные агрегаты таяли, и наблюдался локальный избыток воды в точке плавления. Из-за относительно высокой температуры окружающей среды и низкой температуры уложенного бетона (большой температурный градиент) возникшее в результате образование водяного пара происходило локально, и, таким образом, верхний слой утюженного заполнения был оторван, что образовало мембрану с низкой проницаемостью по отношению к водяному пару. Таким образом были созданы тысячи маленьких пузырей диаметром от 10 до 50 мм, что полностью обесценило окончательную обработку пола с помощью кремнеземной заливки. При производстве бетона использовался заполнитель с остатками льда и морозильной камерой. Хотя использовалась теплая вода для смешивания, лед не растворялся полностью во время смешивания и транспортировки. Бетон укладывали в пол закрытого закаленного зала, внутренняя температура была около + 15 ° C. Во время затвердевания бетона лед и ледяные агрегаты таяли, и наблюдался локальный избыток воды в точке плавления. Из-за относительно высокой температуры окружающей среды и низкой температуры уложенного бетона (большой температурный градиент) возникшее в результате образование водяного пара происходило локально, и, таким образом, верхний слой отглаженного заполнения был оторван, что образовало мембрану с низкой проницаемостью по отношению к водяному пару. В результате образовались тысячи маленьких пузырей диаметром от 10 до 50 мм, что полностью обесценило окончательную обработку пола с помощью кремнеземной заливки. При производстве бетона использовался заполнитель с остатками льда и морозильник. Хотя использовалась теплая вода для смешивания, лед не растворялся полностью во время смешивания и транспортировки. Бетон уложили в пол закрытого закаленного зала, внутренняя температура была около + 15 ° C. Во время затвердевания бетона лед и ледяные агрегаты таяли, и наблюдался локальный избыток воды в точке плавления. Из-за относительно высокой температуры окружающей среды и низкой температуры уложенного бетона (большой температурный градиент) возникшее в результате образование водяного пара происходило локально, и, таким образом, верхний слой утюженного заполнения был оторван, что образовало мембрану с низкой проницаемостью по отношению к водяному пару. Таким образом были созданы тысячи маленьких пузырей диаметром от 10 до 50 мм, что полностью обесценило окончательную обработку пола с помощью кремнеземной заливки. полного таяния льда при перемешивании и транспортировке не происходило. Бетон укладывали в пол закрытого закаленного зала, внутренняя температура была около + 15 ° C. Во время затвердевания бетона лед и ледяные агрегаты таяли, и наблюдался локальный избыток воды в точке плавления. Из-за относительно высокой температуры окружающей среды и низкой температуры уложенного бетона (большой температурный градиент) возникшее в результате образование водяного пара происходило локально, и, таким образом, верхний слой отглаженного заполнения был оторван, что образовало мембрану с низкой проницаемостью по отношению к водяному пару. Таким образом были созданы тысячи маленьких пузырей диаметром от 10 до 50 мм, что полностью обесценило окончательную обработку пола с помощью кремнеземной заливки. полного таяния льда при перемешивании и транспортировке не происходило. Бетон укладывали в пол закрытого закаленного зала, внутренняя температура была около + 15 ° C. Во время затвердевания бетона лед и ледяные агрегаты таяли, и наблюдался локальный избыток воды в точке плавления. Из-за относительно высокой температуры окружающей среды и низкой температуры уложенного бетона (большой температурный градиент) возникшее в результате образование водяного пара происходило локально, и, таким образом, верхний слой утюженного заполнения был оторван, что образовало мембрану с низкой проницаемостью по отношению к водяному пару. В результате образовались тысячи маленьких пузырей диаметром от 10 до 50 мм, что полностью обесценило окончательную обработку пола с помощью кремнеземной заливки. Во время затвердевания бетона лед и ледяные агрегаты таяли, и наблюдался локальный избыток воды в точке плавления. Из-за относительно высокой температуры окружающей среды и низкой температуры уложенного бетона (большой температурный градиент) возникшее в результате образование водяного пара происходило локально, и, таким образом, верхний слой утюженного заполнения был оторван, что образовало мембрану с низкой проницаемостью по отношению к водяному пару. В результате образовались тысячи маленьких пузырей диаметром от 10 до 50 мм, что полностью обесценило окончательную отделку пола с кремнеземным наполнителем. Во время затвердевания бетона лед и ледяные агрегаты таяли, и наблюдался локальный избыток воды в точке плавления. Из-за относительно высокой температуры окружающей среды и низкой температуры уложенного бетона (большой температурный градиент) возникшее в результате образование водяного пара происходило локально, и, таким образом, верхний слой отглаженного заполнения был оторван, что образовало мембрану с низкой проницаемостью по отношению к водяному пару. В результате образовались тысячи маленьких пузырей диаметром от 10 до 50 мм, что полностью обесценило окончательную обработку пола с помощью кремнеземной пломбы.

В соответствии с рекомендуемой полосы детализации может быть определена в качестве рекомендуемого содержание мелких частиц ниже 0,25 мм в зависимости от размера максимального зерна  D . Однако на содержание этих мелких частиц также влияет доза цемента в бетонной смеси. Поэтому правильно определять количество мелких частиц менее 0,25 мм в заполнителе не только по максимальной зернистости, но и с учетом дозы цемента в бетонной смеси. Наличие мелкозернистых фракций до 0,25 мм (мука) отчасти является благоприятным, отчасти неблагоприятным, причем решающими являются размер частиц, их состав (возможная химическая активность) и относительное количество. Благоприятные эффекты муки заключаются в повышении прочности и водонепроницаемости за счет увеличения плотности и улучшения удобоукладываемости. Для бетонов, требующих лучшей прокачиваемости, большей водонепроницаемости, и особенно для самоуплотняющихся бетонов, необходимо использовать более высокое содержание мелких частиц.

• От 0 до 4 мм – используются мелкие заполнители, чаще всего добытые из воды или вынутые из грунта промытые
• От 4 до 8 мм – крупный, добытый и дробленый заполнитель
• От 8 до 16 мм (от 8 до 11 мм) – крупнозернистые, добытые и дробленые заполнители
• От 16 до 22 мм (от 11 до 22 мм) – крупнозернистые, добытые и дробленые заполнители

Размер зерна – это относительный (процентный) колеблющийся состав зерен отдельных размеров в смеси агрегатов. Либо представлены все зерна от наименьшего  d до наибольшего  D , тогда размер зерна гладкий, либо представлены мелкие и крупные зерна, средний компонент отсутствует, т.е. размер зерна прерывистый.

Результат отображается линией зерна; по оси линий – размеры отверстий, по ординатам – полные провалы или полные остатки. Предпочтительна иллюстрация, где размеры отверстий нанесены в логарифмическом масштабе, а общие провалы нанесены в линейном масштабе. Ход линий детализации сравнивается с рекомендуемой линией, которая показывает степень детализации в соответствии с результатами тестов наилучшего прохождения.

Для бетона важна зернистость смесей заполнителя, поскольку она зависит от количества воды, необходимого для достижения определенной удобоукладываемости, и, следовательно, от количества цемента. Таким образом, размер зерна косвенно влияет на прочность водонепроницаемости, долговечность бетона, изменение объема, деформационные характеристики.

Рекомендуемые гладкие кривые зерна четко определяют количество мелкого и крупного заполнителя. Это не всегда наиболее подходящее решение, поскольку количество мелкого заполнителя следует адаптировать к условиям транспортировки, методу и способам уплотнения, шероховатости поверхности крупного заполнителя, наибольшему размеру зерна, показателю формы, влиянию стенок опалубки и арматуры, консистенции и т. Д. согласно рекомендованным кривым размера зерна их нелегко обрабатывать, или они не очень когезионные, и они смешиваются.

Смеси заполнителей с прерывистой кривой размера зерен, в которой отсутствуют некоторые фракции, делают бетон более плотным и прочным, если исключить зерна среднего размера. Их собственная плотность составляет 0,8 и 0,9, в то время как непрерывные смеси имеют плотность только от 0,65 до 0,70. Отсюда следует, что для достижения той же прочности требуется меньшая доза цемента. Это может, среди прочего, положительно повлиять на показатели усадки бетонных полов. Недостатком прерывистой кривой размера зерна является более низкая технологичность и необходимость использования более эффективных уплотняющих агентов. Они очень чувствительны к изменению водного коэффициента, даже небольшие различия в дозе воды могут изменить удобоукладываемость (бетонные смеси).

Прерывистая гранулярность – это также гранулярность, в которой отсутствуют некоторые промежуточные фракции, так что кривая гранулярности не поднимается плавно, а имеет прерывистый ход.

По словам Цейссла, с прерывистыми бетонными смесями легко работать, даже если, согласно кривой зернистости, они находятся в области с плохой зернистостью. Сделан вывод о том, что средние зерна пагубно влияют на размер зерна, поскольку они раздвигают крупные зерна. Вероятность того, что зерна среднего размера будут откладываться в промежутках между крупными зернами, намного меньше, чем вероятность того, что среднезернистые зерна будут откладываться по-разному, потому что существует только одно идеальное положение среднезернистых зерен между четырьмя крупными зернами, но много неподходящих положений, то есть тех, где среднее зерно выталкивает крупные зерна.

Другой недостаток непрерывного размера зерна заключается в том, что когда бетонная смесь перемешивается во время транспортировки, очень трудно вдавливать средние зерна между отделенными зернами гравия, но гораздо лучше вдавливать более мелкие зерна между ними. Поэтому при сплошном размере зерна рядом с ними образуются гнезда из гравия и части пескоструйного бетона. По этой причине бетонная смесь с неравномерным размером зерна имеет тенденцию быть более однородной, поскольку она содержит зерна, которые не препятствуют движению и перемещению во время обработки.

При рассмотрении размера зерна в соответствии с теорией Веймута более высокая возможная плотность крупных зерен получается для прерывистого размера зерна, чем для непрерывного размера зерна.

При этом следует учитывать, что бетонные смеси с прерывистой кривой гранулометрического состава чувствительны к точному дозированию воды и песка. Незначительное перемешивание происходит при колебаниях дозировки.

При сплошном размере зерен каменных частей между ними вдавливаются зерна с диаметром чуть меньшим, чем D _max . Точно так же зерна уменьшающегося диаметра вдавливаются между зернами большего диаметра, так что дальнейшая экструзия зерен диаметром D _max . Однако если мы создадим цельнозерновую структуру D _max и только в зазоры между этими зернами поместим зерна наполнителя, меньшие по диаметру (для покровного слоя цементного раствора), чем диаметр в зазоре между зернами вписанного шара, то экструзии не произойдет, но зерна могут быть расположены наиболее плотно. песни.

2.4 Добавки в бетон

Добавки – это химические соединения, которые добавляются к бетону во время смешивания в количестве до 3% от веса цемента, чтобы изменить свойства свежего или затвердевшего бетона. Ингредиенты делятся по свойствам, которые характеризуют их основное назначение. Современная бетонная технология ориентирована на использование добавок и часто упоминается как «химия бетонной технологии». Необходимые свойства добавок к бетону заявлены в европейском стандарте EN 934-2 Добавки для бетона, раствора и раствора. Часть 2. Добавки в бетон. Определения, технические условия и критерии соответствия. Этот стандарт определяет следующие типы добавок:

• пластифицирующая (восстанавливающая вода),
• суперпластифицирующая (очень восстанавливающая вода), более подходящее название для разжижения,
• стабилизирующий (задержка воды),
• аэрация,
• ускорение схватывания цемента,
• ускорение твердения цемента,
• замедление схватывания цемента,
• гидрофобный (водоотталкивающий).

По физико-химическому действию на частицы цемента добавки можно разделить на две группы:

• также упоминаются вещества, влияющие на кинетику гидратации цемента путем изменения растворения минералов клинкера, с которыми они не вступают в химическую реакцию, или путем взаимодействия с минералами клинкера и образования слабодиссоциированных соединений (возможность добавления зародышей – зародышей),
• поверхностно-активные вещества, которые абсорбируются на поверхности цементных зерен или образовавшихся новообразований и являются гидрофильными или гидрофобными.

Современная технология товарного бетона практически не может обойтись без пластификаторов, а бетоны классов выше С 16/20 производятся с разными видами пластификаторов по консистенции марок от S3 до S4. Бетоны для полов также производятся консистенции S3 или S4 с использованием пластификаторов. Иногда возникают опасения, что в сочетании с различными типами стяжек или стяжек, изменяющих поверхность пола, пластификаторы могут вызвать дефекты на поверхности пола. В основном это локальное отслаивание отвала или образование небольших> выпуклых пузырей. Это связано с газами, выделяемыми некоторыми типами пластификаторов. В подавляющем большинстве случаев это беспокойство не оправдано. С другой стороны, верно, что некоторые типы ингредиентов, например сульфонаты или поликарбоксилаты лигнина могут вызывать вспенивание бетона. Это отрицательное явление возникает, например, при чрезмерно долгом перемешивании, длительной транспортировке в автобетоносмесителе или при чрезмерном уплотнении свежего бетона. В этом случае на поверхности выглаженного бетона могут появиться дефекты. Поэтому опасения по поводу несовместимости цементных растворов и пластификаторов в бетоне необоснованны при соблюдении основных технологических принципов. Однако при использовании пластификаторов необходимо знать их свойства и влияние на свойства свежего и затвердевшего бетона. Необходимо знать, что, например, лигносульфонаты замедляют схватывание и время твердения, и поэтому их выгодно использовать при высоких температурах при летнем бетонировании, но очень нецелесообразно использовать их при низких температурах (ниже 10 ° C), что значительно продлевает время, подходящее для использования. роторные шпатели. Возможны ситуации, когда когда уложенная поверхность бетона начинает затвердевать только примерно через 2 часа, а в основном сразу за короткое время, тогда уже недостаточно вовремя прогладить всю поверхность. Пластификаторы на основе меламина делают бетон склонным к расслоению воды на поверхности (потливость бетона), сильно тиксотропным, что затрудняет его растекание и уплотнение. Поэтому кажется наиболее целесообразным использовать добавки на основе нафталина, которые не имеют значительных побочных эффектов (замедление, ускорение, аэрация и т. Д.) Даже в случае значительной передозировки.

Для бетонирования уличных полов, которые зимой дополнительно обрабатывают химической крошкой, подходит использование аэрирующих добавок. Использование, например, для бетонирования площадок на зимних стадионах не представляется целесообразным, так как количество циклов замерзания во время эксплуатации очень мало. При значениях пористости в свежем бетоне прочность пористого бетона примерно на 5,5% ниже примерно на 5 МПа, чем у идентичного не пенобетона. Это необходимо учитывать при проектировании состава, так как увеличивается не только цена бетона, но и отрицательно сказываются на величинах усадки (влияние на размер компенсаторов). Опасность возникает и при использовании газобетона в летние месяцы при длительных перевозках. Бетон вспенен с порами больше, чем эффективные микропоры аэрации, 1 мм и больше.

2.5 Добавки для бетона

Добавки обычно представляют собой порошкообразные вещества, добавляемые в свежий бетон для улучшения определенных свойств. Согласно CSN EN 206-1, они делятся на:

• инертные примеси (тип I)
• активные ингредиенты пуццоланы или скрытые гидравлические вещества (тип II)

Добавки добавляются в таком количестве, чтобы они не влияли отрицательно на свойства бетона, в частности на его долговечность, и не вызывали коррозии стали из-за снижения pH. Тип I включает пыль от измельчения заполнителей (наполнителей) или микронизированной породы (известняк). К типу II. мы включаем летучую золу для электростанций, высокотемпературную летучую золу, тонкоизмельченный доменный шлак, кремнезем (микрокремнезем) или пары железа. Использование добавок в бетон имеет, с одной стороны, благоприятный экономический эффект в отношении цены на бетон, но они также могут иметь положительное влияние на конечные свойства бетона. Некоторые типы добавок могут внести значительный вклад, например, в увеличение срока службы полов, эксплуатируемых в химически агрессивных средах или под давлением воды. На улучшение водонепроницаемости можно повлиять выбранными добавками, обеспечивая при этом значения изменения объема в разумной степени. Это может быть успешно использовано при бетонировании половиц, так называемых белых кадках. Также существует значительное влияние на прокачиваемость бетона или реологические свойства самоуплотняющегося бетона, которые невозможно получить без добавления мелкозернистых добавок. Однако необходимо ограничить влияние некоторых типов примесей, таких как летучая зола электростанций или тонкоизмельченный известняк, при устройстве промышленных полов с последующим нанесением растворов. Эти добавки имеют значительно более низкий удельный вес и имеют тенденцию всплывать на поверхность при полировке. После последующей засыпки и повторной полировки часто возникают многочисленные сети микротрещин, так называемый «фаянс», и последующее отслоение слоя засыпки от бетонной плиты. Однако необходимо ограничить влияние некоторых типов добавок, таких как летучая зола электростанций или микронизированный известняк, при устройстве промышленных полов с последующим нанесением затирочных растворов. Эти добавки имеют значительно более низкий удельный вес и имеют тенденцию всплывать на поверхность при полировке. После последующей засыпки и повторной полировки часто возникают многочисленные сети микротрещин, так называемый «фаянс», и последующее отслоение слоя засыпки от бетонной плиты. Однако необходимо ограничить влияние некоторых типов примесей, таких как летучая зола электростанций или тонкоизмельченный известняк, при устройстве промышленных полов с последующим нанесением растворов. Эти добавки имеют значительно более низкий удельный вес и имеют тенденцию всплывать на поверхность при полировке. После последующей засыпки и повторной полировки часто возникают многочисленные сети микротрещин, так называемый «фаянс», и последующее отслоение слоя засыпки от бетонной плиты.

3. Влияние времени и температуры на свойства бетона.

Оптимальные начальные температуры при укладке бетона от +10 до +30 ° C. При начальной температуре выше +30 ° C благоприятное влияние более высокой температуры прекращается. Процесс гидратации наступает быстрее, достигнутые начальные значения прочности выше, но через 28 дней наблюдается разница, т. Е. Значения прочности ниже, чем в то же время при температуре + 15 ° C. Более высокие температуры особенно вредны для цементов с более высоким содержанием C3A. Температура внутри бетонных плит выше +50 ° C, когда в месте стыка возникает ряд усадочных трещин или чашеобразная деформация плит.

Низкие температуры, но все же выше точки замерзания, от +1 до +5 ° C, значительно продлевают гидратацию цемента, поэтому прочность растет очень медленно. Для строительной практики важно, чтобы при температуре чуть выше точки замерзания затвердевание начиналось в 3–9 раз дольше, чем при +20 ° C, и завершалось всего в 3–6 раз дольше, чем при нормальной температуре. Неполное застывание при заморозке практически прекращается, но при достижении температуры выше 5 ° С продолжается. Однако промерзание непоправимо в момент начала застывания, при повышении температуры бетон, промерзший от мороза, распадается.

При температурах выше 30 ° C начало схватывания затвердевает в два раза быстрее, чем при 20 ° C, поэтому мы должны учитывать ускорение схватывания в летние месяцы, а также при использовании горячих цементов портландского типа. Температура поставляемого цемента в летние месяцы может достигать 90 ° C. Это может не только увеличить скорость гидратации, но и вызвать другие сопутствующие явления, такие как образование комков цемента, которые не смешиваются и могут вызвать проблемы на полированных поверхностях пола и трещины быстрой усадки.

3.1 Зимнее бетонирование

С точки зрения климата мы различаем погоду с сильными морозами (<−10 ° C) и продолжительным морозным периодом и погоду с кратковременными заморозками (от 0 ° C до −10 ° C). В первом случае, помимо активной защиты, необходимо выполнить интенсивную пассивную защиту бетонной конструкции. Во втором случае достаточно активных методов защиты, чтобы защитить бетон от потери теплоты гидратации. Причины проблем с зимним бетонированием: Медленное увеличение прочности бетона. Гидратация значительно замедляется при температуре ниже + 5 ° C и почти прекращается при температуре ниже 0 ° C. Это также связано с приобретением прочности бетона. Обледенение в структуре бетона. Объем воды, переходящей в твердое состояние, увеличивается на 9%. Это создает гидравлическое давление в микроструктуре пор, и если бетон не имеет достаточной прочности, происходит локальное разрушение бетонной конструкции из-за напряжения растяжения. Следовательно, необходимо защищать бетон в период раннего твердения, пока он не достигнет минимальной прочности (сопротивления промерзанию) 5 МПа. Этой минимальной прочности недостаточно для многократного замораживания и оттаивания, так как образующиеся микротрещины расширяются и удлиняются при многократном замораживании, а после нескольких циклов происходит видимое разрушение бетона. Влияние отрицательных температур на качество бетонной конструкции можно разделить на три периода времени в зависимости от увеличения прочности бетона fck :

• fck  ≤ 0,1 МПа – гидратация практически не началась, а при минусовых температурах гидратация прекращается. Если позже температура поднимется выше + 5 ° C, гидратация продолжается без нарушения и практически не происходит разрушения структуры и снижения конечной прочности. Частицы цемента с образовавшимся льдом могут двигаться, и по мере таяния кристаллов льда зерна цемента возвращаются в плотную группу.
• fck  = 5 МПа – из-за воздействия отрицательных температур и образования льда в бетонной конструкции происходит разрушение, разрушается структура цементного камня, образуются трещины и бетонная конструкция разрушается, в дальнейшем не достигает необходимой прочности.
• fck min от 12 до 15 МПа – твердеющий бетон может однократно замерзнуть без значительного повреждения конструкции и снижения конечной прочности. Однако бетон на этом этапе повышения прочности не устойчив к многократным циклам замерзания.

Перед бетонированием необходимо очень осторожно удалить снег и лед, попадающие в опалубку, желательно просушиванием горячим воздухом (пар менее подходит). Также очистите стальную арматуру от льда и прогрейте ее до температуры не менее + 5 ° С. Ни в коем случае не бетонирование на замерзшем и обледенелом рабочем шве. Несоблюдение этих мер приведет к снижению сцепления бетона со сталью и старым бетоном, а также из-за неубранного снега и льда при его таянии, увеличит коэффициент воды в контактном слое бетона и, таким образом, снизит сцепление.

Очень эффективная защита бетона от замерзания – это использование теплоты гидратации цемента. Использование теплоты гидратации очень эффективно в массивных конструкциях, но поверхность бетона охлаждается холодным наружным воздухом, и между центром конструкции и ее поверхностью возникает большая разница температур. Температурные градиенты сопровождаются различным тепловым расширением и приводят к образованию трещин в бетоне.

Остатки льда или инертные заморозки вызывают локальное увеличение воды на месте первоначального льда во время таяния. При закрытии поверхности пола (заливка, переворачивание поверхности и т. Д.) В определенных местах возникают высокие парциальные давления водяного пара, которые впоследствии вызывают локальные повреждения бетонных поверхностей, которые отслаиваются примерно через 12-24 часа. Температура бетона перед укладкой не должна опускаться ниже +10 ° C и желательно использовать ускорители твердения с максимально возможным снижением водного коэффициента за счет использования эффективного суперпластификатора.

3.2 Летнее бетонирование

Под воздействием солнца и особенно ветра вода, необходимая для гидратации, преждевременно удаляется из бетона. Поэтому важно затемнение и покрытие поверхностей увлажненными материалами.

Как только исчезает опасность оплавления поверхности, необходимо затуманивание, распыление не очень подходит. Используемая вода не должна иметь разность температур> 10 ºC по сравнению с температурой поверхности бетона, в противном случае существует риск появления трещин на поверхности. Затвердевающие поверхности должны быть защищены от дождя. Во время атмосферных осадков бетонная поверхность может быстро остыть, что нежелательно, как упоминалось выше.

При более высоких летних температурах бетон твердеет и затвердевает, и вода интенсивно испаряется с поверхности бетона, что может вызвать трещины в бетоне. Время обработки бетона значительно сокращается (см. Таблицу 1).

Во время бетонирования применяются следующие меры, чтобы температура бетона не превышала +30 ° C:

• снизить воздействие прямых солнечных лучей на агрегаты, механизмы,
• использовать цементы с низкой теплотой гидратации и возможно замедляющими добавками,
• бетон ночью.

4. Виды изменения объема бетона.

Суть усадки бетона непроста, потому что, помимо капиллярных явлений, в кристаллической решетке происходит потеря воды, миграция влаги между капиллярами разного размера в зависимости от давления водяного пара в окружающей среде. В то же время на границе между цементным камнем и поверхностью заполнителя действуют напряжения. Экспериментально подтверждено, что цементный камень изначально затвердевает поверхность заполнителя под действием силы в радиальном направлении. Ожидается снижение плотности цементного камня на поверхности заполнителя. Из-за капиллярных сил цементный камень сжимается, и поверхность зерен заполнителя сжимается. Точка перегиба этой зависимости примерно соответствует смене упругой деформации на остаточно-пластическую. Уменьшение деформации на поверхности зерен заполнителя не только снижает усадку, но и повышает механические свойства бетона. На усадку бетона влияют технологические факторы:

• пористость цементного камня и его свойства,
• бетонный состав,
• размер и форма бетонной конструкции и ее арматуры,
• внешние условия (температура и влажность) и время.

Усадка цементного камня вызывается физико-химическими процессами, и мы разделяем их на:

Усадка влаги из-за миграции влаги в капиллярах. Миграция влаги связана с пористостью капилляров и относительной влажностью внешней среды. Испарение воды из капилляров происходит до тех пор, пока не будет создан баланс между влажностью воздуха и влажностью цементного камня. Мелкая усадка размером от 0,36 до 0,5 нм существенно влияет на усадку.

Смачивание и высыхание пористой структуры цементного камня вызывает обратимую усадку, которая составляет около 2/3 общей усадки цементного камня, вызванной миграцией влаги. Усадка от влаги может составлять до 1 мм.м ^-1 .

Усадка при гидратации вызывается гидратацией минералов клинкера, которая сопровождается изменением объема. Объем системы (цемент + вода) уменьшается, а объем твердой фазы увеличивается (из 1 см ³ цемента образуется 2,2 см ³ геля). Гидратация происходит постепенно, и усадка зависит от времени от степени гидратации. Эта усадка больше у цементов с более высокой удельной поверхностью. Гидрационная усадка за 40-50 дней до 0,3 мм.м ^-1 .

Усадка карбонизации происходит из-за карбонизации цементного камня в долгосрочной временной зависимости, когда CaO + CO ₂  => CaCO ₃ . Он возникает на поверхности бетона при контакте с воздухом, содержащим CO ₂ (обычно 0,03% по объему). Шкала времени – годы и принимает значения от 0,7 до 1,0 мм.м ^-1 .

Усадка под воздействием влаги, происходящая в период от установки до примерно 90 дней, значительно влияет на надежность бетонных конструкций, так как возникает ряд дефектов, которые возникают при проектировании.

Первые дефекты возникают в свежем состоянии сразу после того, как бетон уложен и уплотняется при затвердевании свежего бетона, то есть в аморфной массе, которая еще не подчиняется законам твердого тела. Дефекты, возникающие в этом случае, касаются бетонных поверхностей и вызваны пластической усадкой и пластическим осаждением, которые возникают в составе бетона, в способе уплотнения и, главным образом, в обработке. На поверхности бетонных конструкций могут возникать трещины как от пластической усадки, так и от пластического оседания. Они происходят одновременно, эффекты проявляются при разной толщине поперечного сечения или в месте выше размещенной арматуры. Неисправности, связанные с обоими явлениями, возникают в период от 30 минут до 8 часов после уплотнения бетона. Трещины на поверхности очень узкие, но после шлифовки поверхности они достигают ширины до 3 мм, имеют неправильную форму и их глубина может достигать 80 мм.

Пластическая усадка – бетон во время укладки должен иметь соответствующее содержание воды и температуру и должен предотвращать очень быстрое испарение воды с поверхности смеси, чтобы снизить риск оседания пластика. Источники пластической усадки и пластического осаждения схожи, хотя механизм их различен. В случае пластической усадки это дефекты, вызванные горизонтальной деформацией, вызванной быстрым высыханием нанесенного бетона, который находится в стадии схватывания, но все еще пластичен и не может передавать какие-либо напряжения растяжения и сдвига. Пластическое осаждение – это неспособность свежего бетона передавать растягивающие и касательные напряжения, возникающие из-за разницы в вертикальных деформациях, возникающих в результате переноса избыточной воды для смешивания на поверхность уплотненного бетона и последующего испарения.

На пластическую усадку существенно влияют величина водного коэффициента и температура при укладке свежего бетона. Высокий коэффициент воды и, следовательно, избыточная доза воды для затворения приводит к значительному уменьшению объема во время схватывания бетона и, таким образом, к образованию трещин из-за последующего испарения воды. На это явление отрицательно влияет ветер, в меньшей степени – температура окружающей среды. Поэтому необходимо поддерживать поверхность бетона во влажном состоянии и не допускать быстрого испарения воды с поверхности бетона (нанесение аэрозольных баллончиков на поверхность свежего бетона, что предотвращает быстрое испарение воды).

На образование пластичного осадка влияет значение водного коэффициента и плотность уложенного бетона. Значения размера пластикового поселения можно оценить только на собственном опыте. Существенное влияние оказывает разная толщина наплавленных слоев. Бетон не созревает по всему поперечному сечению из-за разной температуры, скорости избытка воды и столь же быстрого развития теплоты гидратации, что приводит к различным растягивающим напряжениям и, следовательно, к различным напряжениям по высоте поперечного сечения. Изменение сохраняемого сечения не должно превышать 40 мм.

Пластическое осаждение является результатом относительного движения цементной замазки и заполнителя в уплотненном бетоне и способствует увеличению трещин от пластической усадки или вызывает их, и их невозможно отделить друг от друга. В случае плитных неармированных конструкций, у которых высота поперечного сечения не изменяется, бетонная поверхность опускается равномерно по всему диапазону и нет видимых изменений. Эффект дифференциального пластического осаждения возникает при изменении толщины поперечного сечения либо из-за деформации поверхности, либо из-за образования трещин. В конструкциях с верхним армированием образуются трещины, которые обычно продолжаются даже под арматурой, которую они обходят.

Автогенная усадка – вызвана химической усадкой, которая вызвана тем, что объем компонентов, вступивших в процесс гидратации после гидратации, меньше объема компонентов до гидратации, а также внутренней сушки, которая зависит от того, насколько интенсивно может проникать вода. сохраненное сечение. Автогенная усадка вместе с развитием теплоты гидратации цемента определяет величину растягивающих напряжений в поперечном сечении. Автогенная усадка длится долго, наибольшее увеличение происходит примерно через 7 дней и достигает значений до 0,8 мм / м в зависимости от водного коэффициента.

Тепловое расширение заполнителя и стали немного отличается от расширения цементного камня. Линейное тепловое расширение цементного камня составляет ок. 15.10 ^-6 .К ^-1 , сталь 12.10 ^-6 .К ^-1 и агрегаты 12-20.10 ^-6 К ^-1 , за исключением известняка соответственно. доломитовый известняк, которые имеют значительно более низкие значения (0,9–1,8,0 ⁻⁶ .K ⁻¹). Идеальное состояние – одинаковое тепловое расширение заполнителей всех фракций и цементного камня. В случае неровностей заполнители с более высоким тепловым расширением предпочтительнее цементного камня, так как объем твердеющего бетона увеличивается, тем самым снижая возникающее избыточное давление увеличивающегося объема воздуха и воды. Более высокое тепловое расширение цементного камня, чем заполнитель, вызывает растягивающие напряжения на поверхности заполнителя, которые могут вызывать микротрещины на границе раздела цементный камень-заполнитель (растягивающие напряжения достигают 1-3 МПа). Эти негативные явления проявляются в бетоне из некоторых известняков и доломитового щебня.

5. Обработка бетона

Целью обработки бетона является достижение максимально возможной прочности бетона за счет гидратации цемента и непрерывного формирования структуры цементного камня. Это необходимо для снижения нежелательных растягивающих напряжений в бетонной конструкции, которые могут быть вызваны быстрым высыханием бетонной поверхности или ее промерзанием. Ухудшение качества конструкции также может произойти из-за преждевременного снятия изоляции или извлечения из формы. Обработка и защита бетонной поверхности начинается как можно скорее после уплотнения бетона, и можно использовать, например, влажную обработку, которая обеспечивает достаточную гидратацию цемента на бетонной поверхности. Бетонную поверхность необходимо поддерживать влажной, иначе вода не должна испаряться с ее поверхности, например, путем регулярного опрыскивания водой, покрытия бетонной поверхности фольгой или влажной тканью, распыления пароизоляции (обычно эмульсии на основе парафина) для образования защитного покрытия, предотвращающего испарение воды.

Количество воды, испарившейся с бетонной поверхности, зависит от погодных условий: температуры, относительной влажности и скорости ветра. Количество испарившейся воды можно увидеть по номограмме на рис.3.

Пример: температура воздуха 20 ° С, относительная влажность 50%, температура бетона 20 ° С, скорость ветра 20 км.ч ^-1 , а затем количество испаренной воды составляет 0,6 кг.м ^-2 .h ^-1 .

Практические советы по обработке бетона в зависимости от погодных условий:

1. Нормальная погода с температурой 20 ± 5 ° C, относительной влажностью более 50%, средним солнечным светом или умеренным ветром. Покройте бетонную поверхность непроницаемой текстильной тканью на время схватывания от 12 до 24 часов. При затвердевании бетона держите поверхность влажной не менее 3 дней или распыляйте паронепроницаемым распылением.
2. Жаркая погода с температурой выше 25 ° C, относительной влажностью до 50%, с интенсивным солнечным светом или ветреной погодой. Срок лечения не менее 4-7 дней, плоские пластины до 14 дней, мин. Распылите водяной туман в течение 10 дней.
3. Холодная и влажная погода с температурой около 15 ° C, высокой относительной влажностью ( cp  > 0,8), солнце не светит и в основном безветренно. Покройте поверхность фольгой или опрыскайте поверхность пароизоляцией не менее 3 дней, пока бетон не затвердеет.
4. Морозная погода с температурой от +5 до −5 ° C. Время термообработки мин. неделю укрывать бетон сразу после бетонирования и поддерживать температуру бетона выше + 5 ° C.

В любом случае, очень удобно покрыть поверхность свежего бетона герметизирующим спреем.