Влияние температуры твердения

Твердение бетона при понижении температуры значительно замедляется. Тем не менее при низких положительных температурах бетон к 28 суточному возрасту набирает более 50% стандартной прочности.

Ранняя прочность бетона при пониженных температурах страдает более значительно. В двух-трехдневном возрасте она составляет менее 50% от прочности бетона, твердеющего при +20 °С. Но в поздние сроки скорость твердения бетона при пониженных температурах остается значительной. Она сравнивается, а затем и превышает скорость твердения бетона при стандартной температуре.

Причина таких различий заключается, по-видимому, в следующем. Твердение в раннем возрасте определяется скоростью химических реакций. Но по мере утолщения гелевых оболочек вокруг зерен цемента она все более будет зависеть от возможностей проникновения воды к зернам цемента. Проницаемость оболочек уже в большей степени контролирует процесс твердения, чем скорость самих реакций. Это и приводит к выравниванию скоростей твердения в возрасте 14—28 суток при различных температурах. По той же причине прочности бетонов, твердеющих при стандартной и пониженных температурах, в поздние сроки (90-180 суток) сравниваются. Можно сказать, что бетоны приходят к одному и тому же «зрелому» состоянию, но чем ниже температура твердения, тем больше времени для этого требуется.

Повышенные температуры в монолитном бетоне возможны вследствие тепловыделения цемента и в летний период. Их влияние на прочность наиболее существенно в раннем возрасте, но может использоваться и для более быстрого достижения стандартной прочности, и для экономии цемента.

В то же время данные о влиянии температур порядка 30 "С на прочность бетона различны. Невилль приводит значительное количество результатов, по которым прочность таких бетонов в 28-суточном возрасте может не превышать стандартной, а в поздние сроки быть меньше, чем бетонов, твердевших при 20 °С. По-видимому, количественный эффект повышенных температур зависит от характеристик цемента, в первую очередь от тонкости помола и минералогического состава.

Если бетонная смесь имеет повышенную температуру уже в момент укладки, ее водопотребность увеличена. Так, при температуре 30 °С она возрастает на 7 л/м³. Повышение температуры бетонной смеси выше 30 °С является крайне нежелательным.

Оптимальные темг сратуры твердения зависят от требований к ранней прочности бетона. Если ориентироваться только на 28-суточную прочность, то они могут быть порядка 15 °С. Положительное влияние пониженных температур на прочность бетона отмечалось и в отечественных работах. В то же время по другим данным, 28-суточную прочность при температуре твердения по крайней мере до 30 °С увеличивается.

Если данные о влиянии повышенных температур твердеющего бетона на его стандартную прочность противоречивы, то роль температуры смеси при бетонировании и начальном твердении оценивается однозначно. Так, поданным, наибольшую 28-дневную прочность (примерно на 10% выше стандартной) имели бетоны с температурой в течение двух часов после бетонирования 4,4-12,8 °С (в дальнейшем она повышалась до стандартной).

Использование «холодной» бетонной смеси имеет и дополнительное преимущество — меньшую ее водопотребность. При температуре 10 °С по сравнению со стандартной она снижается на 7 л/м³. В этом случае прочность повышается примерно на 5%. Поэтому формование конструкций из холодного бетона в утренние часы при дальнейшем твердении в обычных условиях имеет определенный прочностной эффект. Но если дневные температуры высоки, возможен разогрев бетона в конструкции как за счет внешнего тепла, так и экзотермии цемента. В таких случаях рекомендуется бетонировать конструкцию в конце дня, что позволит уменьшить ее разогрев (если, конечно, речь идет о единичных конструкциях или ограниченных объемах бетона).

Повышенные температуры твердения в начальные сроки эффективны для получения ранней прочности. Если же речь идет о 28-дневной прочности, то эффективность малопрогревных бетонов (твердеющих при температуре порядка 30^оС) следует предварительно выявить в лабораторных испытаниях.