Nach Abschluss der monolithischen Arbeiten beginnt eine ziemlich lange Phase der Belichtung und des Gewinns der Stahlbetonfestigkeit. Wir erklären Ihnen, was Wartungsbeton während des Aushärtens benötigt, wie er beschleunigt werden kann und welche physikalischen und chemischen Phänomene diesen Prozess begleiten..
Chemie aushärten
Die Konstruktion von Betonkonstruktionen, die die Konstruktionsmerkmale vollständig erfüllen, ist eine echte Kunst, die nicht verstanden werden kann, ohne die komplexe und kontinuierliche Abfolge von Transformationen zu verstehen, die in der Struktur des Materials auftreten. Die Prototypen von Bindemitteln, die vage an modernen Zement erinnern, erschienen im 3. oder 2. Jahrtausend vor Christus. Die Zusammensetzung und das Verhältnis der Bestandteile solcher Gemische wurden jedoch ausschließlich experimentell ausgewählt, bis Ende des 18. Jahrhunderts der sogenannte „römische Zement“ patentiert wurde. Dies war der erste Meilenstein im wissenschaftlichen Ansatz zur Entwicklung von Konstruktionsbeton..
Die chemische Natur der Aushärtung von modernem Zement ist sehr komplex. Sie umfasst eine lange Kette von Prozessen, die ineinander fließen. Dabei werden zuerst die einfachsten chemischen Bindungen und dann immer stärkere physikalische Bindungen gebildet, die zur Bildung eines monolithischen steinartigen Materials führen. Es macht keinen Sinn, diese Prozesse für eine in der Chemie unerfahrene Person als Wissenschaft im Detail zu betrachten. Es ist viel nützlicher, die äußeren Anzeichen solcher Phänomene und ihre praktische Bedeutung zu bewerten.
Im modernen Bauwesen wird hauptsächlich Portlandzementmischung verwendet, die aus gebranntem Ton, Gips und Kalkstein sowie aus chemischer Sicht besteht – aus Oxiden von Calcium, Silizium, Aluminium und Eisen. Primärrohstoffe werden wärmebehandelt und fein gemahlen, wonach die Komponenten in einem genau definierten Verhältnis gemischt werden. Der Hauptzweck der Verarbeitung im Produktionsprozess besteht darin, die natürlichen chemischen und physikalischen Bindungen von Substanzen aufzubrechen, die anschließend in Gegenwart von Wasser wiederhergestellt werden. Im Gegensatz zu unbehandeltem Ton und Kalk härtet Zement nicht durch Trocknen aus, sondern durch Hydratation. Daher führt das Benetzen nach dem endgültigen Aushärten nicht zu Erweichung und Erhöhung der Viskosität.
Festigkeit von Beton
Im Gegensatz zu atmosphärischen Bindemitteln, die an der Luft schnell aushärten, härtet Zement fast über die gesamte Lebensdauer von Betonkonstruktionen aus. Dies liegt daran, dass Substanzen in der Dicke des gefrorenen Produkts verbleiben, die keine Zeit hatten, mit Wasser zu reagieren. Tatsächlich wird bei der Herstellung einer Betonmischung Wasser in einer Menge zugesetzt, die offensichtlich für die Reaktion aller Partikel des Mineralbindemittels nicht ausreicht. Dies liegt an der Tatsache, dass der erhöhte Wassergehalt im Beton zu seiner Delaminierung, einem signifikanten Schrumpfen während des Aushärtens und dem Auftreten von inneren Spannungen führt.
Trotzdem reagieren die Reste mineralischer Substanzen weiter, da Beton in seiner Dicke einen Feuchtigkeitsgehalt ungleich Null aufweist. Aus diesem Grund tritt seine Aushärtung nicht sofort, sondern über einen langen Zeitraum auf. Von der gesamten Aushärtezeit kann die intensivste Zeit unterschieden werden, die für Beton auf Portlandzement 28 bis 30 Tage beträgt. Befindet sich das Betonprodukt während dieser Zeit in einem geeigneten Zustand, nimmt es 100% der Bemessungsfestigkeit an. Gleichzeitig erreicht die Betonfestigkeit in nur 6 bis 8 Tagen Aushärtung 60 bis 70% der Markenfestigkeit, und ein Drittel der Konstruktionsfestigkeit des Produkts wird bereits nach 2 bis 3 Tagen erreicht.
Saisonale Besonderheiten
Das Aushärten von Gemischen auf einem Zementbindemittel geht mit zwei Prozessen einher – einer leichten Volumenzunahme und Wärmefreisetzung. Aus diesem Grund kann sich der Verlauf der Härtungsreaktionen in Abhängigkeit von den äußeren Bedingungen erheblich unterscheiden..
Zuerst müssen Sie sich mit der Volumenzunahme befassen. Dieses Verfahren hat bestimmte praktische Vorteile: Es erleichtert die Trennung der Schalung und spannt die Bewehrung vor, erhöht die Qualität der Haftung und ermöglicht es dem Stahl, die Zugbelastung fast unmittelbar nach ihrem Auftreten wahrzunehmen, wobei das Stadium der elastischen Verformung umgangen wird. Negative Ausdehnungsfolgen ergeben sich in Situationen, in denen Beton durch die Form eingeschränkt wird, beispielsweise beim Gießen von Betonestrich, Dübeln in vorgefertigten monolithischen Strukturen und bei der Herstellung von Produkten in starrer Dauerschalung. In solchen Fällen ist eine komprimierbare Hüllenvorrichtung erforderlich, um die lineare Ausdehnung auszugleichen..
Die Freisetzung von Wärme kann sowohl positive als auch negative Auswirkungen haben. Zunächst müssen Sie verstehen, dass die Erwärmung der aushärtenden Betonmasse in den ersten 50 Stunden nach der Herstellung der Mischung am stärksten ist. Die Intensität der Erwärmung nimmt proportional zu den Abmessungen des Produkts zu, da es schwieriger ist, dem Beton Wärme zu entziehen. Sie müssen auch berücksichtigen, dass sich Beton mit einem hohen Zementgehalt mehr als von geringer Qualität erwärmt.
Bei niedrigen Lufttemperaturen macht es die Fähigkeit des Betons, sich während des Aushärtens zu erwärmen, relativ einfach, normale Temperaturbedingungen aufrechtzuerhalten. Trotz der Tatsache, dass unter normalen Bedingungen die Mindesttemperatur für Betonarbeiten +5 ° C beträgt, ist es möglich, Produkte auch bei Frost bis zu -3 ° C in eine feste Schalung aus expandiertem Polystyrol zu gießen: Die eigene Wärmeabgabe hält die erforderliche Temperatur aufrecht. Selbst gewöhnliche Betonkonstruktionen können mit Isoliermaterialien geschützt werden, um das gewünschte Temperaturregime aufrechtzuerhalten, oder mit Gewächshäusern ausgestattet sein, in denen einfach eine positive Temperatur aufrechterhalten wird. Es ist wichtig zu beachten, dass Frost, nachdem der Beton 50-60% der Festigkeit eingestellt hat, keine zerstörerische Wirkung hat, da der größte Teil des Wassers bereits Zeit hatte zu reagieren. Gleichzeitig sinkt die Aushärtungsrate jedoch auf nahezu Null, was bei der Bestimmung der Belichtungszeit berücksichtigt werden muss.
Bei heißem Wetter wirkt sich die natürliche Erwärmung der Betonmischung negativ aus. Wasser verdunstet zu schnell von der Oberfläche, außerdem führt die Erwärmung zu einer linearen Ausdehnung, begleitet von der Öffnung von Rissen, was beim Aushärten von Beton nicht akzeptabel ist. Daher müssen massive Produkte unter offener Sonne mindestens in den ersten 7 bis 10 Tagen nach dem Gießen ständig mit fließendem Wasser angefeuchtet und gekühlt werden. Während der restlichen Aushärtezeit kann der Beton unter der Abdeckung der Polyethylenfolie verbleiben.
Beschleunigung der Einstellung und Kraftentwicklung
Je nach Marke dauert es 20 bis 30 Stunden, bis der Beton endgültig Gestalt annimmt. Danach kann er reichlich mit Wasser gegossen werden, um den Aushärtungsprozess zu intensivieren. Eine hohe Temperatur fördert auch das beschleunigte Härten, jedoch nur unter der Bedingung, dass die Erwärmung über die gesamte Dicke des Gussprodukts gleichmäßig ist. In den Betrieben von Betonwaren wird das Aushärten durch Besprühen des Produkts mit Dampf bei einer Temperatur von 70-80 ° C beschleunigt. Es muss jedoch beachtet werden, dass das Erhitzen über 90 ° C für das Aushärten von Beton zerstörerisch ist.
Die maximale Geschwindigkeit des Festigkeitsgewinns kann durch das korrekte Wasser-Zement-Verhältnis der hergestellten Mischung sichergestellt werden, das durch GOST 30515 2013 festgelegt wurde. Sie können den Prozess auch beschleunigen, indem Sie verschiedene Additive hinzufügen: Calciumchlorid, Natriumsulfat und Chlorid, Natriumcarbonat (Soda). Es ist jedoch zu beachten, dass die Verwendung von Abbindebeschleunigern durch ihren Grenzgehalt sowie durch die Art der Betonkonstruktion, die Marke des Betons und der Bewehrung sowie die Art des verwendeten Zements begrenzt ist. GOST 30459–96 kann zu diesem Thema mehr Klarheit bieten..
Zusammenfassend ist anzumerken, dass im Tiefbau die Notwendigkeit, das Aushärten von Beton zu beschleunigen, äußerst selten ist. Beton gewinnt schnell genug den größten Teil der Markenstärke, daher können beim Gießen von Böden oder verstärkten Bändern die Bauarbeiten bereits 7-10 Tage nach Abschluss der monolithischen Arbeiten fortgesetzt werden. Wenn es sich um das Fundament handelt, macht es fast keinen Sinn, die Aushärtung zu beschleunigen: Der Sockel des Gebäudes muss innerhalb eines Jahres schrumpfen, damit sich die tragende Bodenschicht stabilisieren kann und mögliche Verformungen mit einer Korrekturschicht oder während des Aufbaus des Kastens beseitigt werden können.
Wie kann Beton an Festigkeit gewinnen und gibt es Möglichkeiten, den Aushärteprozess zu beschleunigen?
Beton kann an Festigkeit gewinnen, indem er richtig konstruiert und gemischt wird. Die Zugabe von Zusatzstoffen wie flugasche, Kieselsäure oder Zement kann die Festigkeit verbessern. Zudem spielt die richtige Menge Wasser eine wichtige Rolle. Um den Aushärteprozess zu beschleunigen, können hohe Temperaturen, Dampfbehandlung oder die Zugabe von Beschleunigern verwendet werden. Es ist jedoch wichtig, dass diese Maßnahmen sorgfältig durchgeführt werden, um die Qualität und Haltbarkeit des Betons nicht zu beeinträchtigen.