miért fontos a beton hőmérséklete, különösen a szélsőséges hőmérsékleti viszonyok között
a beton által a beton kikeményedése során termelt hőt hidratációs hőnek nevezzük. Ez az exoterm reakció akkor következik be, amikor a víz és a cement reagál. A reakció során keletkező hő mennyisége leginkább a cement összetételével és finomságával függ össze.
a beton HŐFEJLŐDÉSÉNEK öt fázisa
a beton Hőfejlődése nagyon összetett és széles körben kutatott téma. Ennek a folyamatnak az egyszerűsítése érdekében az idő múlásával a hőfejlődés öt megkülönböztethető fázisra osztható. A hőprofil a cement típusától függően változhat. Az I. típusú cement tipikus hidratálását grafikusan ábrázolja az alábbi ábra.
I. fázis: PRE-indukciós
rövid idő után a víz érintkezik a cement, van egy éles hőmérséklet-emelkedés, ami történik nagyon gyorsan (néhány percen belül). Ebben az időszakban a beton elsődleges reaktív fázisai az aluminát fázisok (C3A és C4AF). Az aluminát és ferrit fázisok a kalcium – és szulfátionokkal reagálva ettringitet termelnek, amely a cementrészecskék felületén kicsapódik. Ebben a fázisban, kisebb mértékben, a szilikát fázisok (főleg C3S) szintén nagyon kis frakciókban reagálnak a teljes térfogatukhoz képest, és nagyon vékony kalcium-szilikát-hidrát (C-S-H) réteget képeznek.
II.fázis: alvó időszak
ezt a fázist indukciós fázisnak is nevezik. Ebben az időszakban a hidratáció sebessége jelentősen lelassul. Hagyományosan úgy gondolják, hogy ennek oka a fent említett vegyületek kicsapódása a cementrészecskék felületén, ami diffúziós gáthoz vezet a cementrészecskék és a víz között. Ennek ellenére jelentős vita folyik e szakasz előfordulásának fizikai és kémiai okairól, valamint annak előrejelzésére szolgáló módszerekről. Ez az az időszak, amikor a friss betont szállítják és elhelyezik, mivel még nem edzett és még működőképes (műanyag és folyadék). Kimutatták, hogy a nyugalmi időszak hossza több tényezőtől függően változik (cement típusa, adalékok, w/cm). A nyugalmi időszak végét jellemzően a kezdeti halmaz jellemzi.
III. és iV. fázis:
erőnövekedés ebben a fázisban a beton elkezd keményedni és erősödni. Az ebben a fázisban keletkező hő több órán át is eltarthat, és főként a kalcium-szilikátok (főleg C3S és kisebb mértékben C2S) reakciója okozza. A kalcium-szilikát reakciója “második fokozatú” kalcium-szilikát-hidrátot (C-S-H) hoz létre, amely a fő reakciótermék, amely szilárdságot biztosít a cementpasztának. A cement típusától függően a C3A megújult aktivitásából egy harmadik, alacsonyabb hőcsúcs is megfigyelhető.
V. fázis: STEADY STATE
a hőmérséklet a környezeti hőmérséklettel stabilizálódik. A hidratációs folyamat jelentősen lelassul, de nem áll le teljesen. A hidratálás hónapokig, évekig vagy akár évtizedekig is folytatódhat, feltéve, hogy elegendő víz és szabad szilikátok vannak a hidratáláshoz, de az erőnövekedés minimális lesz ebben az időszakban.
Miért Figyeli A Beton Hőmérsékletét?
fázisban a beton hőmérséklete mérhető a beton öntésekor. A hőmérsékletmérést általában annak biztosítására végzik, hogy a beton megfeleljen bizonyos előírásoknak, amelyek meghatároznak egy bizonyos megengedett hőmérsékleti tartományt. A jellemző előírások megkövetelik, hogy a beton hőmérséklete az elhelyezés során 10-32-32 C között legyen.az elem méretétől és a környezeti feltételektől függően azonban különböző meghatározott határértékek vannak megadva (ACI 301, 207). A beton hőmérséklete az elhelyezés során befolyásolja a beton hőmérsékletét a következő hidratációs szakaszban. A beton hőmérsékletének ellenőrzése a III. és IV. fázis alatt egy minőségellenőrző komponens, amelyet rendszeresen végeznek. A mérés fő oka annak biztosítása, hogy a beton ne érje el a túl magas vagy túl alacsony hőmérsékletet ahhoz, hogy lehetővé tegye a beton megfelelő szilárdságát és tartósságát. A beton hőmérsékletének ellenőrzésének másik oka ebben a fázisban a helyben lévő szilárdság értékelése, ahol a hidratáció sebessége a fő az érettségi módszer mögött (ASTM C 1074).
meleg időjárású betonozás
általában a hidratálás során a beton hőmérsékletére 70 C határértéket határoznak meg. Ha a beton hőmérséklete a hidratálás során túl magas, akkor a beton magas korai szilárdságot eredményez, következésképpen a későbbi szakaszban kevesebb szilárdságot nyer, és alacsonyabb tartósságot mutat. Ezenkívül megfigyelték, hogy az ilyen hőmérsékletek a kezdeti szakaszban zavarják az ettringit képződését, majd a későbbi szakaszokban elősegítik annak kialakulását; ami kiterjedt reakciót és ezt követő repedést okoz. Ezenkívül a magas hőmérsékleti problémák aggodalomra adnak okot, különösen a tömeges betonöntéseknél, ahol a maghőmérséklet a tömeghatás miatt nagyon magas lehet, míg a felületi hőmérséklet alacsonyabb. Ez hőmérsékleti gradienst okoz a felület és a mag között, ha a hőmérsékletkülönbség túl nagy, termikus repedést okoz.
hideg időjárás betonozás
ha a környezeti hőmérséklet túl alacsony, a cement hidratálása jelentősen lelassul, vagy teljesen leáll, amíg a hőmérséklet ismét megemelkedik. Más szavakkal, az erőfejlesztés jelentős csökkenése vagy vége lesz. Ha a beton hőmérséklete eléri a fagyást, mielőtt elérne egy bizonyos szilárdságot (3,5 MPa) (ACI 306), akkor a beton teljes szilárdsága csökken. Ez repedést is okoz, mivel a beton nem rendelkezik elegendő szilárdsággal ahhoz, hogy ellenálljon a víz tágulásának a jég képződése miatt. A megfelelő szilárdságfejlesztés és a beton megrepedésének elkerülése érdekében az általános irányelvek azt javasolják, hogy a beton hőmérsékletét meghatározott ideig egy bizonyos hőmérsékletnél magasabbra kell tartani (>5 kb 48 órán keresztül) (ACI 306).
