Время и температура застывания бетона в опалубке

Бетонные конструкции напоминают камень, обладают твёрдостью, износостойкостью, долговечностью и универсальностью. Это позволяет широко использовать их для строительства зданий, мостов, плотин и других сооружений. Готовые изделия приобретают необходимые эксплуатационные свойства при соблюдении технологий работы с растворами, где во время застывания бетона происходят сложные физико-химические процессы.

Понятие и состав продукта

Бетоном называется искусственный строительный материал, получаемый при затвердевании специальной смеси из вяжущего вещества, наполнителя крупной и мелкой фракции и воды.

Процесс регулируется соответствующими ГОСТами и ТУ, где для каждой марки вяжущего средства предусмотрена отдельная рецептура. При необходимости состав обогащается специальными добавками, а в случае асфальтобетона вода заменяется битумом.

В любой готовой смеси (товарном бетоне) присутствуют в разных пропорциях четыре основных компонента:

• цемент;
• песок;
• щебень;
• вода.

Их соотношение зависит от марки цемента, влажности и размеров частиц песка и щебня. Именно вода служит активатором диффузии компонентов и катализатором схватывания в реакции гидратации смеси. В зависимости от назначения раствора в его состав включаются различные добавки:

• керамзит;
• шлак;
• полистирол;
• древесные опилки или щепа;
• пластификаторы;
• гидрофобизаторы.

Это позволяет придать бетону определённые качества. Так, гранулы вспененного полистирола обеспечивают теплоизолирующие свойства, экологичный деревобетон арболит не растрескивается, а сжимается при превышении предельных нагрузок, а плотная плёнка гидрофобизатора защищает от проникновения влаги.

Обзор вяжущих веществ

Сколько времени сохнет бетон, зависит от химического состава и свойств основных компонентов раствора.

По виду вяжущих веществ все бетоны делятся на следующие группы:

1. Цементные. Наиболее популярны, используются для изготовления любых несущих и ответственных конструкций.
2. Силикатные. При химической реакции в автоклавах кремнезёмистое вяжущее обеспечивает надёжное сцепление зёрен наполнителя. Это снижает стоимость без ущерба прочности.
3. Гипсовые. Изготавливаются из природного гипса с армирующими добавками. Отличаются малой энергоёмкостью и привлекательным внешним видом, хорошо зарекомендовали себя при внутренней отделке.
4. Асфальтовые. В качестве растворителя вместо воды используется битум. Область применения — дорожные и аэродромные покрытия, плоские кровли, гидротехнические сооружения.
5. Шлакощелочные. Производятся из молотых шлаков, затворённых растворами щелочей. Распространены в строительстве ещё недостаточно широко.
6. Полимерцементные. В основе — смесь цемента и водорастворимых смол или латексов. Применяются в качестве отделочного и облицовочного материала, гидроизоляционного и защитного покрытия.

Независимо от того, как долго сохнет бетон, во всех случаях при физико-химических процессах с участием вяжущего и растворителя происходит образование новых веществ (гидросиликатов кальция) и структуры (твёрдого камневидного тела).

Факторы, влияющие на высыхание

Застывающий бетон капризен: для набора прочности он требует правильного ухода и систематического контакта с водой.

Быстрота схватывания обеспечивается несколькими критериями:

1. Влажность. Для того чтобы реакция гидратации протекала нормально, необходимо достаточное количество воды. Предотвратить обезвоживание и растрескивание застывающего бетона помогает повышенная влажность окружающей среды.
2. Температура. В процессе участвует вода, поэтому в осенне-зимний период исключается возможность замерзания. Сама реакция является экзотермической, но повышение окружающей температуры заметно ускоряет взаимодействие компонентов.
3. Тип вяжущего. Заготовки одинаковых размеров из гипса и портландцемента приобретут необходимую твёрдость за разное время: в первом случае счёт идёт на часы, во втором — на дни.
4. Толщина слоя и уплотнение. При производстве смесь насыщается воздухом, поэтому готовый продукт будет пористым и непрочным, если воздушные пузырьки не устранить. Для равномерного расположения наполнителя бетон уплотняют вибрированием, трамбованием или штыкованием.

Ещё на стадии проектирования строительства учитывают все факторы, влияющие на высыхание бетона. Сколько ждать окончательного затвердения конструкции, зависит от правильного ухода за ней и состояния окружающей среды.

Стадии и сроки твердения

При возведении ответственных конструкций чаще всего используют классическое цементное вяжущее. В процессе его полимеризации выделяются две стадии: схватывание и полное отвердение.

Схватывание бетонного раствора. Готовая смесь быстро теряет пластичность, поэтому её заливка, уплотнение и выравнивание поверхности производятся оперативно. Во избежание преждевременной потери подвижности транспортировка жидкого раствора осуществляется в бетономешалках, бетоновозах или автомиксерах, где даже в пути не прекращается перемешивание. Время схватывания зависит от качества исходного цемента. Для бетона марки М200 оно составляет от 2 до 2,5 часов, а для М300 — от 1,5 до 2 часов.

Задержки и нарушения технологического процесса приводят к возникновению серьёзных проблем на стадии эксплуатации. В тех местах, где недостаточно перемешанные слои бетона застыли неравномерно, появляются мостики холода, по которым тепло уходит из помещения, снижая энергоэффективность строения. Планируя сроки доставки и заливки, возникает потребность точно знать, сколько застывает бетон.

Время схватывания бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха приводится в таблице:

Опытным путём выяснили, что в жару бетон начинает схватываться за 15 минут, при нормальных условиях процесс происходит несколько часов, в прохладную погоду на открытом воздухе твердение ощутимо замедляется, а при отрицательных температурах прекращается окончательно. Для полноценного застывания зимой в бетонные смеси вводят специальные морозостойкие присадки или подогревают опалубку.

Окончательное отвердение конструкции

После того как раствор схватился, он неподвижен, но ещё мягок. В таком виде уже невозможно его перераспределение по форме или опалубке, бетон кристаллизуется окончательно, приобретает заданные параметры жёсткости.

Твердеть и набирать полную прочность конструкция будет 28 дней при температуре около +20 °C и влажности 70%. Изделиям повышенной сложности из тяжёлого бетона М400 потребуется для этого от 45 до 60 дней.

Бетонные работы в жаркий летний период подразумевают обязательный уход за поверхностью, которая образует корку и растрескивается при неравномерном высыхании. Лучше всего приступать к бетонированию с наступлением ранней весны или поздней осени, когда среднесуточная температура не превышает +20 °C, а атмосферная влажность составляет более 75%. В таких условиях смесь без усилий сохнет равномерно.

По результатам лабораторных исследований были установлены средние сроки высыхания:

1. В течение первых трёх суток бетонная смесь приобретает до 30% прочности, соответствующей марке используемого цемента. Важно соблюдение необходимых параметров влажности (не менее 75%) и температуры воздуха (не ниже +15 °C).
2. За время от 7 до 14 суток бетонная конструкция набирает твёрдость, достаточную для удержания веса тела человека, и около 80% других заявленных характеристик.
3. 28 суток — срок, который гарантирует окончательный набор заложенной прочности и даёт возможность эксплуатации бетонного сооружения, какой бы интенсивной она ни была.
4. Через 90 суток искусственный камень улучшит свойства ещё на 20%. Эта способность совершенствовать характеристики со временем выгодно отличает бетон от других материалов.

Прочность и твёрдость конструкции зависят от соблюдения времени сушки, которая сопровождается не только испарением воды из раствора, но и химическим отвердением компонентов.

Роль опалубки в процессе сушки

При возведении зданий всё чаще стали использовать методы монолитного железобетонного строительства. Ограждающие конструкции не монтируются из отдельных элементов, а сразу заливаются в опалубку, при этом получаются бесшовные стены практически любой конфигурации.

Материалом для изготовления опалубки служат доски, влагостойкая или ламинированная фанера, металлические или пластиковые листы. Они помогают сохранять тепло в застывающем цементном сооружении, хотя сильно влиять на то, сколько сохнет бетон в опалубке, не могут.

Изменить скорость течения химической реакции призваны специальные катализаторы. Популярны пластификаторы и присадки, которые вводят для улучшения свойств. Обычные железобетонные стены слишком холодные, так как они тонкие и имеют высокую теплопроводность, поэтому применяются пенобетоны и добавки гранул полистирола или керамзита.

Время застывания бетона в зависимости от температуры в опалубке при соответствующем уходе приводится в таблице:

По завершении рекомендуемого периода твердения опалубку снимают, после чего бетонная конструкция продолжает жить самостоятельно. В это время планируют другие работы по возведению объекта.

Способы увеличения скорости застывания

Естественная сушка бетонной конструкции не всегда экономически целесообразна.

Поэтому существует ряд безопасных методик, ускоряющих процесс застывания:

1. Постоянный уровень влажности. Он поддерживается после заливки смеси в опалубку, для чего заполненные бетоном формы укрывают полиэтиленовой плёнкой или брезентом и регулярно поливают водой.
2. Соблюдение температурного режима. Это особенно актуально для строительства в осенне-зимний период. Кристаллизация замерзающей воды в застывающем бетоне недопустима, поэтому в холодное время химические процессы интенсифицируют путём искусственного подогрева опалубки.
3. Специальные катализаторы. Их применяют для ускорения схватывания и получения равномерного распределения компонентов раствора.
4. Нормирование водно-цементной пропорции. Обеспечивает своевременное застывание бетонной смеси без дополнительных усилий по удалению излишков воды.

Среди габаритов монолитных конструкций для целей сушки определяющим параметром является толщина. Она позволяет узнать, сколько будет сохнуть фундамент из бетона (ленточный, свайный или плитный).

В идеале твердение должно происходить равномерно по всему объёму. На практике в верхних слоях химическая реакция идёт более интенсивно, а внутренняя часть изделий медленнее достигает конечной стадии. Например, фундаменты бассейнов и крупных торговых центров приходят в проектное состояние около трёх месяцев.

Ошибки при строительстве

Главный миф из области набора прочности гласит, что до начала возведения дома фундаменту надо выстояться и, как говорится, перезимовать. Это вредное утверждение не подтверждается нормативными документами и профессиональными строителями, а вместо ожидаемой пользы может причинить ущерб.

К негативным последствиям того, что фундаменту дают выстояться, относят:

1. Бесполезность мероприятия при соблюдении технологии уплотнения основания.
2. Опасность возникновения трещин при возведении на глинах, суглинках, супесях и пылеватом песке в результате остановки работ в зимний период из-за сил морозного пучения. Ненагруженный фундамент без труда выталкивается замёрзшим грунтом.
3. Увеличение временных затрат на возведение дома.

У профессионалов есть термин «консервация фундамента». Под ним подразумевают вынужденную меру, которая позволяет приостановить стройку при отсутствии средств. Но у строителей нет понятия, что опоры под домом должны выстаиваться. При кустарном производстве бетона ошибочно практикуются чрезмерные добавки воды, которые увеличивают подвижность раствора, но снижают прочность готовых конструкций.

В промышленности время застывания каждой бетонной смеси определяется испытаниями в лабораторных условиях. Затем составляются рекомендации для практического применения в строительстве, что позволяет планировать проведение последующих технологических операций.