Zvýšení pevnosti betonu: graf závislosti na dni a teplotě, tabulka rychlosti tvrdnutí

Pevnost je jednou z hlavních vlastností betonu. Maximální hodnoty však nedosáhne okamžitě, ale po určitou dobu zvanou doba tvrdnutí, která závisí na řadě podmínek. A k zjištění, kdy přejít do další fáze výstavby, se používá graf nárůstu pevnosti betonu pro určitou třídu, vlhkost a teplotu.

Druhy síly

Zpevněný beton je jedním z nejodolnějších a nejtrvanlivějších stavebních materiálů. Jeho index pevnosti závisí na jeho druhu, třídě a značce použitého betonu a také na podmínkách, za kterých proces tvrdnutí probíhá.

Komprese

Nejběžnějším způsobem měření pevnosti betonu je stanovení jeho odolnosti proti tlaku. Měří se rozbitím krychlových a válcových vzorků pomocí speciálně navrženého lisu. Získané ukazatele určují třídu a značku betonu a jeho nosné vlastnosti; čím vyšší je, tím je materiál spolehlivější a odolnější.

Každá značka má svou vlastní hodnotu pevnosti v tlaku. Pro směs M100 (B7,5) je to tedy 98 kgf/cm2, pro M200 (třída betonu B15) – 196 kgf/cm2, pro M300 (B22,5) – 302 kgf/cm2 a pro M400 (B30) – 393 kgf/cm2. Pevnost se kontroluje nejprve 7. den po nalití betonového roztoku a poté – po 28 dnech. Normy zohledňují výsledky 28denní zkoušky, protože přesně po 4 týdnech za normálních podmínek vytvrzování dosáhne indikátor 100 % vypočítané hodnoty.

Rozbít

Schopnost betonových konstrukcí odolávat roztahování bez praskání nebo lomu se nazývá pevnost v tahu. Pokud jsou tahové síly působící na materiál vyšší než tato hodnota, může prasknout. S rostoucím zatížením se velikost trhlin zvětšuje a konstrukce se může zřítit. Tato hodnota se obvykle stanovuje nepřímými metodami, jako je dělení betonových vzorků.

Pevnost betonu v tahu je nižší než stejná hodnota, která zohledňuje odolnost vůči tlaku. Z tohoto důvodu by se u konstrukcí vystavených tahovému zatížení měla výztuž betonu provádět pomocí ocelové a kompozitní výztuže.

Ohyb

Pevnost, jejíž měření je jedním ze způsobů, jak určit odolnost materiálu vůči roztahování. Tento ukazatel charakterizuje schopnost betonových nosníků nebo desek odolávat ohybu bez praskání. Měří se zkoušením hranolových vzorků.

Faktory ovlivňující kalení

Při vytváření betonových konstrukcí je třeba zvážit, že rychlost tuhnutí a tvrdnutí betonové malty závisí na následujících faktorech:

• druhy cementu použité k vytvoření betonové směsi;
• přísady urychlující tvrdnutí;
• poměr voda-cement;
• technologie, která se používá k přípravě směsi.

Hlavními faktory, které určují rychlost, s jakou beton dosáhne své návrhové pevnosti, jsou teplota a vlhkost vzduchu. Jejich změnou můžete urychlit nebo naopak zpomalit proces tvrdnutí betonové směsi.

teplota

Pevnost se získává pomaleji s klesající venkovní teplotou. Když voda zamrzne, hydratace cementu se zastaví. Když teplota stoupá, beton pokračuje v tvrdnutí. Za horkého počasí se rychlost nárůstu pevnosti zvyšuje. Například při 40 °C dosáhne 100 % návrhové hodnoty za pouhý týden. Speciální grafy, vykreslené po dnech pro různé podmínky tvrdnutí, umožňují zjistit závislost na teplotě.

Graf závislosti pevnosti betonu na teplotě a době tvrdnutí směsi.

Křivky umožňují kontrolovat pevnost podle počtu dnů, které uplynuly od nalití betonového roztoku. Bednění se odstraní poté, co indikátor dosáhne 50 % návrhové hodnoty. Stejné grafy lze použít k určení teploty, při které betonový roztok ztvrdne za více než 4 týdny.

Charakteristika směsi

Aby se zabránilo zastavení procesu tvrdnutí betonu v důsledku zamrznutí vody, používají se v chladném období (zima, brzy na jaře a pozdě na podzim) speciální nemrznoucí přísady. Ovlivňují proces tuhnutí, který může trvat několik desítek minut místo 1-2 hodin.

Kritická pevnost monolitu závisí na třídě – hodnotě indikátoru, po jejímž dosažení bude konstrukce i po zamrznutí nadále tvrdnout. U betonů M100 a M150 je to 50 %, u M200-M350 – 40 %, u M400-M500 – pouze 30 %. A třída a stupeň také ovlivňují tuhnutí, jehož dobu lze odhadnout pomocí speciální tabulky.

Závislost doby tuhnutí na jakosti betonu.

Vlhkost

Při tvrdnutí betonu musí být vzduch dostatečně vlhký. Pokud je vlhkost nedostatečná, proces hydratace cementu je nemožný a betonová směs netvrdne. Optimální možností je maximální hodnota tohoto ukazatele, získaná napařováním roztoku v autoklávech pomocí vysokotlaké páry.

Během autoklávování dosahuje teplota 70-90 °C. Aby se zabránilo vysychání betonu a snížení rychlosti jeho tvrdnutí, je nutné materiál neustále vlhčit. Totéž by se mělo dělat i v horkém počasí, aby se zkrátila doba potřebná k nabrání pevnosti.

Tabulka tvrdnutí betonu po dnech

Níže uvedená tabulka ukazuje, jak beton nabere pevnost za den v procentech z hodnoty třídy v závislosti na průměrné denní venkovní teplotě. Beton třídy M200-M300, připravený na cementu M400 (CEM 32,5)-M500 (CEM 42,5).

Údaje z tabulky slouží k přibližnému stanovení pevnosti betonu za den, pro přesné stanovení je nutné použít měřicí přístroje.

Kontrola nárůstu síly

Při vytváření betonových konstrukcí se jejich pevnost kontroluje pomocí speciálních zařízení a metod. Nejoblíbenější metody jsou destruktivní a nedestruktivní. U první se vzorky vyrobené z hotových betonových výrobků testují na hydraulických lisech. Nedestruktivní metoda předpokládá, že zkušební kostky budou vyrobeny samostatně.

Zařízení, která umožňují posoudit pevnost ztvrdlého betonového roztoku, mohou být elektronická, mechanická a ultrazvuková. Prvním typem je sklerometr Onyx, který využívá metodu nárazových pulzů. Druhým typem je Kaškarovovo kladivo, které také používá několik úderů k určení pevnosti. Princip fungování ultrazvukových zařízení je založen na průchodu ultrazvuku betonem.

Stanovení pevnosti betonu pomocí Schmidtova kladiva.

Metody urychlení kalení

Existují různé způsoby, jak urychlit proces získávání konstrukční pevnosti betonové konstrukce. Jedním z nejběžnějších je tepelná a vlhkostní úprava. Využívá parní komory hluboké až 2 m, ve kterých se vytváří atmosféra nasycené páry a udržuje se na teplotě 90 až 100 °C. Beton se zpracovává přibližně 12–15 hodin a výsledkem je, že materiál získá 70–100 % své konstrukční pevnosti.

Další metoda urychlení kalení je založena na přeměně elektrické energie na tepelnou. V důsledku zvýšení teploty se rychlost kalení zvyšuje. A při ohřevu se používají elektrody nebo dráty PNSV. První metoda se vyznačuje vysokými náklady na energii, druhá vyžaduje dlouhou přípravu a přesné výpočty.

Transformátor pro ohřev betonu při teplotách pod bodem mrazu.

Ohřev betonu může být také externí (kontaktní). Při jeho použití se betonový roztok umístí do vyhřáté formy (bednění) a pokryje se fólií, která zabraňuje odpařování. Nevýhodou této metody jsou vysoké náklady a nízká účinnost, výhodou je možnost provádět stavební práce při velmi nízkých venkovních teplotách.

Tvrdost a pevnost betonové konstrukce, stejně jako doba, během které se jejich hodnota rovná návrhové hodnotě, závisí na různých faktorech. S ohledem na tento vliv je možné určit, kdy beton dosáhne dostatečné pevnosti pro odstranění bednění a přechod do další fáze výstavby. Změnou podmínek vytvrzování a výběrem vhodné směsi je možné zajistit, aby beton tvrdl požadovanou rychlostí.