Pradinis stingimo laikas prasideda nuo vandens įpylimo į cementą iki taško, kai cemento pasta pradeda prarasti savo plastiškumą. Galutinis stingimo laikas prasideda nuo vandens sumaišymo su cementu iki taško, kai cemento pasta visiškai praranda savo plastiškumą ir pradeda stiprėti. Konkretus pradinis kietėjimo laikas paprastai nustatomas atliekant bandymus, o kiekviena cemento partija iš kiekvienos gamyklos yra išbandoma. Pradinio stingimo laiko nustatymas pagrįstas cemento pastos struktūros susidarymu. Hidratacijos produktai turi pakankamai augti ir daugintis, kad iš pradžių dalelės susijungtų į tinklą, kad susidarytų vientisa struktūra, todėl cemento pasta pradėtų stingti.
Žvelgiant iš cemento pastos reologinės perspektyvos, išorinę jėgą reikia padidinti iki tam tikro lygio, kad būtų suardyta susidariusi tinklo struktūra, leidžianti pastai tekėti. Šlyties įtempis, reikalingas šiai tinklo struktūrai sugriauti, vadinamas „išeiga“. Sumaišius su vandeniu, derlingumo vertė iš karto didėja hidratacijos eigoje, sulėtėja ir vėl didėja sparčiau. Šis spartus derlingumo vertės padidėjimas paprastai atsiranda dėl ettringito susidarymo; jei cemente yra hemihidrato, tai prisideda ir gipso susidarymas. Antrasis spartus derlingumo vertės padidėjimas siejamas su intensyvia trikalcio silikato (CSH) hidratacija.
(2) Bandymo metodas apima standartinės konsistencijos vandens įpylimą į cementą, kad susidarytų gryna pasta. Nuo vandens įpylimo momento, laikas, per kurį bandomoji adata įsiskverbia į pastą iki {{0}},5-1.0 mm gylio, įrašomas kaip pradinis stingimo laikas. Pradinio betono stingimo laikas paprastai svyruoja nuo 2 iki 4 valandų, o pridedant lėtintuvų gali pailgėti iki 6 iki 10 valandų. Tačiau nuolatinis maišymas ir judėjimas transportavimo metu taip pat gali pailginti pradinį betono kietėjimo laiką. Apskritai betono kietėjimo laikas yra susijęs su cemento stingimo laiku. Įprasto cemento pradinis kietėjimas turi būti ne trumpesnis kaip 45 minutės, o galutinis - ne vėliau po 10 valandų.
Apskritai ilgesnis stingimo laikas neturi didelės įtakos vėlesniam stiprumui. Betono stiprumas daugiausia priklauso nuo vandens ir cemento santykio bei naudojamo cemento kiekio. Betonas - viena plačiausiai pasaulyje naudojamų statybinių medžiagų, vertinama dėl savo patvarumo, universalumo ir ekonomiškumo. Tačiau jo našumas priklauso nuo tinkamo džiovinimo ir kietėjimo - procesų, kurie dažnai neteisingai suprantami arba painiojami. Šiame straipsnyje gilinsimės į betono džiovinimo, kietėjimo ir optimalaus stiprumo pasiekimo mokslą, terminus ir geriausią praktiką.
Betono džiūvimo ir kietėjimo samprata
Prieš pradedant nagrinėti laiko juostas, labai svarbu atskirti džiūvimą (vandens garavimą) ir kietėjimą (cemento hidrataciją). Džiūvimas reiškia vandens pertekliaus išgaravimą nuo betono paviršiaus. Nors paviršiaus drėgmė gali išnykti per kelias valandas, vidinė drėgmė gali išlikti kelias savaites. Kietėjimas - tai cheminis procesas, kurio metu vanduo reaguoja su cemento dalelėmis (hidratacija) ir sudaro jungtis, kurios sukietina betoną. Tinkamas kietėjimas užtikrina stiprumą, ilgaamžiškumą ir atsparumą įtrūkimams. Svarbiausias išsinešimui: Betonas tradicine prasme „nedžiūsta“ - jis kietėja hidratacijos būdu, o tam reikia išlaikyti drėgmę.
Laiko etapai ir kietėjimo tempas
Betono „stingimo“ ir kietėjimo etapai: 1 etapas: Pradinis stingimas (2-6 valandos) Betonas pereina iš skystos į pusiau kietą būseną. 2 etapas: Galutinis stingimas (6-12 valandų) Paviršius pakankamai sukietėja, kad būtų atsparus nedideliems įbrėžimams. Klojinius galima pašalinti, tačiau betonas išlieka pažeidžiamas. 3 etapas: Ankstyvas stiprėjimas (1-7 dienos) Pasiekia ~70 % projektinio stiprumo per 7 dienas. Saugu naudoti lengvosiose transporto priemonėse po 7 dienų. Lengvas pėsčiųjų eismas gali būti galimas po 24-48 valandų. 4 etapas: Visiškas kietėjimas (28 dienos) Pramonės standartas „pilnam stiprumui“ (100 % projektinis stiprumas). Leido sunkiosios technikos ir konstrukcijų apkrovos. 5 etapas: Ilgalaikė hidratacija (mėnesiai ar metai) Betonas daugelį metų kietėja lėčiau. Per mėnesį pamatai įgauna 75 proc. stiprumo - teorinis skaičius; praktikoje vasarą po 2 savaičių jau pradedama statyti.
Kietėjimo laiką įtakojantys veiksniai
Aplinkos veiksniai: temperatūra 10-32 °C yra idealu; šaltas oras lėtina hidrataciją, karštas oras pagreitina paviršiaus džiūvimą. Drėgmė: didelė drėgmė lėtina garavimą, žemas drėgnumas pagreitina paviršiaus džiūvimą. Vėjas didina garavimo greitį. Betono mišinio projektavimas: vandens ir cemento santykis, priedai (akseleratoriai, lėtintuvai, pozzolanos), cemento tipas ir projektavimo sprendimai lemia kietėjimo tempą. Projekto specifikacijos taip pat įtakoja džiūvimo laiką, plokščių storis, armatūra ir kt.
Kietėjimo metodai ir jų taikymas
Kietėjimas išlaiko drėgmę hidratacijai. Įprasti metodai: vandens kietinimas (laistymas, šlapios dangos); membraną formuojantys junginiai (purškiami hermetikai); dengimas plastiku/bretais (drėgmės išlaikymas); garų kietėjimas (greičiausia projekto stiprumo kilimo dalis). Taip pat aprašomi bandymų metodai laikant betoną pagal paviršiaus kietumą, įbrėžimo, gniuždymo stiprumo bandymai ir drėgmės matuokliai. Pagrindinės klaidos: priešlaikinis pakrovimas, prastas kietėjimas, perlaistymas, netinkama priežiūra.“
Keli papildomi svarbūs dalykai: džiūvimo laiką įtakojantys veiksniai - aplinkos temperatūra, drėgmė ir vėjas bei mišinio projektavimas. Džiūvimo laikas apima kelių valandų paviršiaus garavimą, tačiau projektiniam stiprumui reikia 28 dienų. Tinkamas kietėjimas - būtinas ilgaamžiškumui užtikrinti, o aplinkos veiksniai turi būti valdomi kruopščiai.
Žieminis betonavimas ir temperatūros valdymas
Dėl Lietuvos klimato žiemą galima betonuoti, tačiau reikia papildomų priemonių: pamatų klojinių šildymas, dengimas, šildymo įranga, papildomas šilumos tiekimas, užšalimą mažinantys priedai. Jei temperatūra žemesnė nei prieššaltinio ribos, statybos darbai gali būti pertraukti. Gintaras Vizbaras ir S. Juozaitis pateikia rekomendacijas dėl sandėliavimo, priedų ir temperatūros valdymo. Specialiai šiam laikotarpiui rinkoje yra žieminiams darbams pritaikytų priedų, kurie sumažina užšalimo riziką ir padidina rišimosi greitį. Tačiau chloridų turinčių priedų naudojimas yra apribotas, ypač armuotame betone.
Praktiški patarimai ir standartai
Priežiūra po išpylimo: būtina išlaikyti drėgmę, ypač per pirmąsias 14 dienų; vandens režimo palaikymas yra efektyviausia priemonė užtikrinti atsparumą įtrūkimams ir stiprumą. Po išpylimo juosta turi būti palaikyta ir drėkinama, o paviršių dengti plėvele galima naudoti, tačiau plėvelė turi būti tinkamai prispausta ir sandarinama. Nors kai kurios membranos gali būti naudojamos be papildomos priežiūros, kiti metodai reikalauja nuolatinės priežiūros. Svarbu laikytis gamintojo rekomendacijų dėl priedų dozavimo, temperatūros ir laiko.
Visualizacija iliustruoja triumfą tarp džiūvimo ir kietėjimo etapų bei jų įtaką stiprumui.
Portlandcemenčio hidratacija
Dažniausios klaidos ir jų išvengimas
- Priešlaikinis pakrovimas - venkite didelių apkrovų iki 28 d.
- Nepakankamas kietėjimas - gali sukelti dulkėtumą ir prastesnį patvarumą.
- Perlaistymas - silpnina paviršiaus sluoksnį.
Rinkos ir medžiagų asortimentas
Betono sudėtis ir savybės: cementai (portland cementas, Paprastas portlandcementis, puzolinis, šlakinis, lakieji pelenai) ir jų stiprumo klasės; užpildai (stambūs ir smulkūs) ir vanduo atlieka pagrindinę rišimo funkciją. Priedai (vandens reduktoriai, lėtintuvai, plėtimosi agentai, pozzolano papildai) ir jų įtaka kietėjimo laikui bei ilgaamžiškumui. Įvairios cemento klasės ir jų charakteristikos, įskaitant atsparumą šalčiui, vandeniui, trūkumų riziką.
Kietėjimo laikų praktinis standartas
Standartiškai kietėjimo laikai: pradinis stingimas - 2-6 valandos, galutinis stingimas - 6-12 valandų, ankstyvas stiprėjimas - 1-7 dienos, visiškas kietėjimas - 28 dienos. Po 28 dienų pasiekiamas galutinis projektinis stiprumas. Taip pat atsižvelgiama į aplinkos sąlygas, temperatūrą bei drėgmę. Šio laikotarpio priežiūra turi būti nuosekli ir atitinkanti sąlygas, kurios užtikrina atsparumą šalčiui, cheminėms sąlygoms ir mechaniniam poveikiui.
bandymai ir laikymo principai
Betono paruošimo bandymai apima paviršiaus kietumo, įbrėžimo, gniuždymo bandymus, taip pat drėgmės matuoklius (vidins drėgmės matavimas). Tinkamai laikant cemento srutas bei laikant sandėlyje gerinamos savybės. Kai kurios praktikos pavyzdžiai rodo, kad šviežio cemento stingimas gali būti ilgesnis, priklausomai nuo temperatūros ir priedų.