Hvorfor Betongtemperatur Er Viktig, Spesielt Under Ekstreme Temperaturer
varmen som produseres av betong under betongherding kalles hydratiseringsvarme. Denne eksoterme reaksjonen oppstår når vann og sement reagerer. Mengden varme som produseres under reaksjonen er for det meste relatert til sementets sammensetning og finhet.
DE FEM FASER AV VARMEUTVIKLING i BETONG
varmeutvikling i betong er et svært komplekst og omfattende undersøkt emne. For å forenkle denne prosessen kan varmeutviklingen over tid deles inn i fem fremtredende faser. Varmeprofilen kan endres avhengig av typen sement. Typisk hydrering for type i sement er grafisk representert i figuren under.
FASE i: PRE-INDUKSJON
kort tid etter at vannet kommer i kontakt med sementen, er det en kraftig økning i temperaturen, noe som skjer veldig raskt (innen et par minutter). I løpet av denne perioden er de primære reaktive fasene av betongen aluminatfasene (C3A og C4AF). Aluminat-og ferritfasene reagerer med kalsium-og sulfationene for å produsere ettringitt, som faller ut på overflaten av sementpartiklene. I denne fasen vil silikatfasene (hovedsakelig C3S) i mindre grad reagere i svært små fraksjoner sammenlignet med deres totale volum og danne et meget tynt lag av kalsiumsilikathydrat (C-S-H).
FASE ii: SOVENDE PERIODE
denne fasen er også kjent som induksjonsfasen. I løpet av denne perioden reduseres hydratiseringshastigheten betydelig. Tradisjonelt antas dette å skyldes utfelling av de nevnte forbindelser på overflaten av sementpartiklene, noe som fører til en diffusjonsbarriere mellom sementpartikler og vann. Likevel er det betydelig debatt om de fysiske og kjemiske årsakene bak forekomsten av dette stadiet og metodene for å forutsi det. Dette er perioden hvor den friske betongen blir transportert og plassert siden den ennå ikke har herdet og fortsatt er brukbar (plast og væske). Lengden på den sovende perioden har vist seg å variere avhengig av flere faktorer (sementtype, tilsetningsstoffer, w/cm). Slutten av den sovende perioden er vanligvis preget av det første settet.
FASE iii og iV:
STYRKEØKNING i denne fasen begynner betongen å herdes og få styrke. Varmen som genereres i denne fasen kan vare i flere timer og skyldes hovedsakelig reaksjonen av kalsiumsilikater (hovedsakelig C3S OG I mindre grad C2S). Reaksjonen av kalsiumsilikatet skaper” andre trinn ” kalsiumsilikathydrat (C-S-H), som er hovedreaksjonsproduktet som gir styrke til sementpastaen. Avhengig av typen sement er det også mulig å observere en tredje, lavere varmetopp fra den fornyede aktiviteten TIL C3A.
FASE V: STEADY STATE
temperaturen stabiliseres med omgivelsestemperaturen. Hydratiseringsprosessen vil redusere betydelig, men vil ikke helt stoppe. Hydrering kan fortsette i måneder, år eller tiår, forutsatt at det er tilstrekkelig vann og frie silikater til å hydrere, men styrkeøkningen vil være minimal i løpet av en slik tidsperiode.
Hvorfor Overvåke Betongtemperatur?
I Fase II kan betongens temperatur måles når betongen helles. Temperaturmåling gjøres vanligvis for å sikre at betongen er i samsvar med visse spesifikasjoner som definerer et bestemt tillatt temperaturområde. Typiske spesifikasjoner krever at betongens temperatur under plassering ligger innenfor et område på 10°C til 32°C. imidlertid er forskjellige spesifiserte grenser gitt avhengig av elementstørrelsen og omgivelsesforholdene (ACI 301, 207). Temperaturen betongen viser under plassering påvirker temperaturen på betong i neste hydratiseringsfase. Overvåking av betongens temperatur under fase III OG IV er en kvalitetskontrollkomponent som regelmessig utføres. Hovedårsaken til denne målingen er å sikre at betongen ikke når temperaturer som er for høye eller for lave for å tillate riktig styrkeutvikling og holdbarhet av betongen. En annen grunn til å overvåke betongtemperaturen i denne fasen er å evaluere styrken på stedet, hvor hydratiseringshastigheten er rektor bak modenhetsmetoden (ASTM C 1074).
VARMT VÆRBETONG
generelt er det angitt en grense på 70°C for betongtemperaturen under hydrering. Hvis betongens temperatur under hydrering er for høy, vil det føre til at betongen har høy tidlig styrke, men dermed får mindre styrke i senere stadium og viser lavere holdbarhet. Videre har det blitt observert at slike temperaturer forstyrrer dannelsen av ettringitt i den innledende fasen og deretter dens dannelse i de senere stadier fremmes; som forårsaker en ekspansiv reaksjon og påfølgende sprekkdannelse. I tillegg er problemer med høy temperatur bekymret, spesielt i massebetong, hvor kjernetemperaturen kan være svært høy på grunn av masseffekten, mens overflatetemperaturen er lavere. Dette forårsaker en temperaturgradient mellom overflaten og kjernen, hvis temperaturforskjellen er for stor, forårsaker det termisk sprekkdannelse.
KALDT VÆRBETONG
hvis omgivelsestemperaturen er for lav, vil hydratiseringen av sementen senke betydelig eller helt stoppe til temperaturen øker igjen. Med andre ord vil det bli en betydelig reduksjon eller en slutt på styrkeutviklingen. Hvis betongtemperaturen når frysing før den når en viss styrke (3,5 MPa) (ACI 306), vil betongen ha redusert total styrke. Dette vil også føre til sprekker da betongen ikke har tilstrekkelig styrke til å motstå utvidelse av vann på grunn av isdannelse. For å sikre riktig styrkeutvikling og unngå sprengning av betongen, foreslår de generelle retningslinjene at betongtemperaturen må holdes høyere enn en bestemt temperatur i en bestemt tidsperiode (>5°C for 48 timer) (ACI 306).
