hvorfor Betontemperatur er vigtig, især under ekstreme temperaturer
varmen produceret af beton under betonhærdning kaldes hydratiseringsvarme. Denne eksoterme reaktion opstår, når vand og cement reagerer. Mængden af varme, der produceres under reaktionen, er for det meste relateret til cementens sammensætning og finhed.
de fem faser af varmeudvikling i beton
varmeudvikling i beton er et meget komplekst og grundigt undersøgt emne. For at forenkle denne proces kan varmeudviklingen over tid adskilles i fem adskilte faser. Varmeprofilen kan ændre sig afhængigt af typen af cement. Typisk hydrering for type i cement er grafisk repræsenteret i nedenstående figur.
fase i: Pre-induktion
kort tid efter at vandet kommer i kontakt med cementen, er der en kraftig stigning i temperaturen, hvilket sker meget hurtigt (inden for et par minutter). I denne periode er de primære reaktive faser af betonen aluminatfaserne (C3A og C4AF). Aluminat – og ferritfaserne reagerer med calcium-og sulfationerne for at producere ettringit, som udfældes på overfladen af cementpartiklerne. I denne fase vil silikatfaserne (hovedsageligt C3 ‘ er) i mindre grad reagere i meget små fraktioner sammenlignet med deres samlede volumen og danne et meget tyndt lag calcium-silikat-hydrat (C-S-H).
fase ii: hvilende periode
denne fase er også kendt som induktionsfasen. I løbet af denne periode er hydratiseringshastigheden signifikant bremset. Traditionelt antages dette at skyldes udfældningen af de førnævnte forbindelser på overfladen af cementpartiklerne, hvilket fører til en diffusionsbarriere mellem cementpartikler og vand. Ikke desto mindre er der betydelig debat om de fysiske og kemiske årsager bag forekomsten af dette stadium og metoderne til at forudsige det. Dette er den periode, hvor den friske beton transporteres og placeres, da den endnu ikke er hærdet og stadig er brugbar (plast og væske). Længden af den sovende periode har vist sig at variere afhængigt af flere faktorer (cementtype, blandinger, m/cm). Slutningen af den hvilende periode er typisk kendetegnet ved det oprindelige sæt.
fase iii og iV:
styrkeforøgelse i denne fase begynder betonen at hærde og få styrke. Varmen, der genereres i denne fase, kan vare i flere timer og skyldes hovedsagelig reaktionen af calciumsilicaterne (hovedsageligt C3S og i mindre grad C2S). Reaktionen af calciumsilicatet skaber” andet trin ” calciumsilicathydrat (C-S-H), som er det vigtigste reaktionsprodukt, der giver styrke til cementpastaen. Afhængigt af typen af cement er det også muligt at observere en tredje, lavere varmetop fra den fornyede aktivitet af C3A.
fase V: STEADY STATE
temperaturen stabiliseres med omgivelsestemperaturen. Hydratiseringsprocessen vil betydeligt bremse, men vil ikke helt stoppe. Hydrering kan fortsætte i måneder, år eller endda årtier, forudsat at der er tilstrækkeligt vand og frie silikater til at hydrere, men styrkeforøgelsen vil være minimal i en sådan periode.
Hvorfor Overvåge Betontemperatur?
i Fase II kan betonens temperatur måles, når betonen hældes. Temperaturmålingen udføres typisk for at sikre, at betonen er i overensstemmelse med visse specifikationer, der definerer et bestemt tilladt temperaturområde. Typiske SPECIFIKATIONER kræver, at betonens temperatur under Placering ligger inden for et område fra 10 liter C til 32 liter C. der tilvejebringes dog forskellige specificerede grænser afhængigt af elementstørrelsen og omgivelsesforholdene (ACI 301, 207). Den temperatur, som betonen udviser under placering, påvirker betonens temperatur i den næste hydratiseringsfase. Overvågning af betonens temperatur i fase III og IV er en kvalitetskontrolkomponent, der regelmæssigt udføres. Hovedårsagen til denne måling er at sikre, at betonen ikke når temperaturer, der er for høje eller for lave til at muliggøre korrekt styrkeudvikling og holdbarhed af betonen. En anden grund til at overvåge betontemperaturen i denne fase er at evaluere styrken på stedet, hvor hydratiseringshastigheden er den vigtigste bag modenhedsmetoden (ASTM C 1074).
beton i varmt vejr
generelt er en grænse på 70 liter C specificeret for betontemperaturen under hydrering. Hvis betonens temperatur under hydrering er for høj, vil det medføre, at betonen har høj tidlig styrke, men følgelig får mindre styrke i det senere stadium og udviser lavere holdbarhed. Endvidere er det blevet observeret, at sådanne temperaturer interfererer med dannelsen af ettringit i det indledende trin, og efterfølgende fremmes dets dannelse i de senere stadier; hvilket forårsager en ekspansiv reaktion og efterfølgende revnedannelse. Derudover er problemer med høj temperatur bekymrende, især i massebeton hælder, hvor kernetemperaturen kan være meget høj på grund af masseeffekten, mens overfladetemperaturen er lavere. Dette medfører en temperaturgradient mellem overfladen og kernen, hvis forskellen i temperatur er for stor, forårsager den termisk krakning.
koldt VEJRBETON
hvis omgivelsestemperaturen er for lav, vil cementens hydrering betydeligt sænke eller helt stoppe, indtil temperaturen stiger igen. Med andre ord vil der være en betydelig reduktion eller en ende på styrkeudviklingen. Hvis betontemperaturen når frysning, inden den når en bestemt styrke (3,5 MPa) (ACI 306), vil betonen have en reduceret samlet styrke. Dette vil også forårsage revner, da betonen ikke har tilstrækkelig styrke til at modstå udvidelsen af vand på grund af isdannelsen. For at sikre korrekt styrkeudvikling og undgå revner i betonen antyder de generelle retningslinjer, at betontemperaturen skal opretholdes højere end en bestemt temperatur i et bestemt tidsrum (>5 liter C i 48 timer) (ACI 306).
