Tiempo de fraguado del hormigón: modelos químicos y físicos.
¿Cuánto dura el fraguado del hormigón? ¿Qué procesos tienen lugar en él durante la transformación de una solución semilíquida en un material sólido? ¿Cómo afecta la temperatura del aire a estos procesos? Vamos a resolverlo.
Agarrar: química y física.
Для начала давайте выясним, что это за процесс - схватывание бетона, как он протекает с точки зрения химических реакций и физической модели (см.также статью «Бетонные столбики – важный элемент строительства»).
Para aclarar: todos los procesos en concreto, estrictamente hablando, es más correcto llamar hidratación del cemento. Por razones obvias, en la reacción no intervienen arena de cuarzo y piedra triturada mucho más resistentes químicamente.
Modelo quimico
Cuando el cemento Portland entra en contacto con el agua, varios procesos químicos comienzan al mismo tiempo, lo que resulta en la conversión de óxidos y sales de aluminio y calcio en hidroaluminatos e hidrosilicatos, respectivamente.
Las principales reacciones son las siguientes:
- 3CaO*Al2O3+6H2O -> 3CaO*Al2O3*6H2O.
- Ca2SiO4+H2O -> Ca2SiO4*H2O.
- 3CaO*SiO2+H2O -> 3Ca2SiO4*H2O+Ca(OH)2.
Las tres reacciones proceden con la liberación de una pequeña cantidad de calor. La hidratación completa del cemento requiere mezclarlo con agua en una proporción de 1: 0.4; al mismo tiempo, aproximadamente el 60% de la cantidad total de agua está involucrada en los procesos químicos reales. El líquido restante permanece encerrado en las celdas del futuro concreto, formando su estructura porosa; Se evaporará en unas pocas semanas o incluso meses.
Paralelamente a la hidratación de los minerales de cemento constituyentes en la masa de concreto, se producen varias reacciones más lentas, que conducen gradualmente a un conjunto de concreto resistente a la marca:
- La cal apagada Ca (OH) 2, junto con el dióxido de carbono, se convierte gradualmente en carbonato cálcico fuerte y ligeramente soluble CaCO3.
- La adición de dióxido de silicio a esta reacción produce silicatos de calcio no menos duraderos y estables.
Modelo fisico
¿Cómo se ve el proceso en términos de procesos físicos que ocurren en la masa del concreto?
| Tiempo desde el inicio de la hidratación. | Procesos de flujo |
| 5 minutos | La superficie de los granos de cemento está cubierta con cristales en forma de aguja de aluminato de calcio 3CaO * Al2O3. |
| 6 horas | Los cristales crecen hasta tal punto que comienzan a formar una red cristalina común. Las primeras conexiones espaciales surgen entre los granos de cemento. |
| 8-10 horas | Лавинообразно ускоряющийся рост кристаллической структуры создает между зернами сплошную решетку. Прочность бетона стремительно растет. Одновременно внутри кристаллической структуры начинается рост более мелких кристаллов - своеобразного «ворса» из силикатов кальция. |
| 24 horas | Los silicatos de calcio comienzan a desplazar la red de aluminato, formando su propia red fuerte entre los rellenos sólidos. |
| 28 dias | La piedra de cemento está completamente compuesta de cristales de silicato de calcio. Aluminatos extruidos. |
Tiempo de reacción
En general, cuánto tiempo queda claro en la tabla anterior. Después de 6 horas, su masa deja de ser móvil; después de un día, pierde su plasticidad, pero permanece frágil. La fuerza total de la marca se gana con el material en aproximadamente un mes.
Referencia: la fuerza de la marca corresponde a la fuerza de compresión máxima que el concreto puede soportar sin destrucción. El esfuerzo se mide en kilogramos por centímetro cuadrado. Por lo tanto, el concreto M200 debe soportar 200 kgf / cm2, M300 - 300 kgf / cm2, M400 - 400 kgf / cm2 y así sucesivamente.
Sin embargo, la tabla anterior es cierta para las llamadas condiciones normales: + 18-22С a una humedad relativa de alrededor del 60%. ¿Qué sucede cuando las desviaciones en una dirección u otra?
| Desviación | Influenciado por |
| Bajando la temperatura | A bajas temperaturas (de 0 a +18), la velocidad de las reacciones disminuye; El ajuste puede tardar hasta 5-7 días. Cuando la temperatura del concreto cae por debajo de 0 grados, el agua se cristaliza y la hidratación del cemento Portland se detiene por completo. |
| Aumento de la temperatura | Hasta cierto límite, las reacciones son aceleradas; sin embargo, a 90 ° C y más, el agua comienza a evaporarse de su estructura cristalina en crecimiento más rápido de lo que reacciona. Como resultado, el curado se detiene de nuevo. |
| Menor humedad | En el aire seco, el agua se evapora rápidamente de la capa superficial de hormigón, lo que provoca una caída en su resistencia y la aparición de grietas. |
| Aumento de humedad | При нормальной температуре оно приводит лишь к увеличению итоговой прочности бетона при отсутствии трещин. При повышенной до +80С температуре в насыщенной водяным паром атмосфере набор 60-70% прочности занимает всего 16 horas. |
¿Cómo nivelar las desviaciones del modo normal?
- En el calor y el clima seco, la estructura en el encofrado se cubre con sacos húmedos, aserrín húmedo o se riega con agua dos o tres veces al día.
- A temperaturas de hasta -5 ° C, es suficiente cubrir y, si es posible, aislar el concreto joven. El calor liberado durante la hidratación no permitirá que el agua se congele.
- A temperaturas más bajas, se requiere calefacción. La alternativa es utilizar calidades de hormigón para el invierno, que, gracias a los aditivos especiales, son capaces de fraguar a temperaturas negativas.
Es útil: gracias a los aditivos anticongelantes, el precio de un metro cúbico aumenta en solo 100-300 rublos por metro cúbico. En realidad, el concreto de invierno es fácil de preparar con sus propias manos: la instrucción se reduce a la adición de aditivos especiales anticongelantes (por ejemplo, anticongelante DS) en la cantidad de 1% en peso de cemento.
Cosas utiles
- La fuerza total puede exceder el grado.. En condiciones normales, la resistencia de una estructura de hormigón en 3 meses alcanza el 120%.
- Es posible quitar el encofrado y caminar sobre el monolito en 3-4 días.yo Procesamiento, construcción de muros sobre cimientos de hormigón, etc. Tal vez en 10-14 días.
- Es indeseable utilizar instrumentos de percusión antes de ganar fuerza completa.. Si es necesario el mecanizado, es preferible cortar el concreto reforzado con círculos de diamante y taladros de diamante en el concreto: en este caso, no puede tener miedo de las grietas y astillas.
Conclusión
Надеемся, что предложенная вниманию читателя информация будет полезна ему при ремонте или строительстве (см.также статью «Фибропенобетон: особенности и область применения»).
Como de costumbre, el video en este artículo contiene material adicional. ¡Éxitos!