waarom Betontemperatuur belangrijk is, vooral bij extreme temperaturen
de warmte die door beton wordt geproduceerd tijdens het uitharden van beton wordt warmte van hydratatie genoemd. Deze exotherme reactie treedt op wanneer water en cement reageren. De hoeveelheid warmte geproduceerd tijdens de reactie is meestal gerelateerd aan de samenstelling en fijnheid van het cement.
de vijf fasen van warmteontwikkeling in beton
warmteontwikkeling in beton is een zeer complex en uitgebreid onderzocht onderwerp. Om dit proces te vereenvoudigen, kan de warmte-evolutie in de tijd worden gescheiden in vijf onderscheiden fasen. Het warmteprofiel kan veranderen afhankelijk van het type cement. Typische hydratatie voor type I cement is grafisch weergegeven in de figuur hieronder.
Fase i: PRE-inductie
kort nadat het water in contact komt met het cement, is er een sterke stijging van de temperatuur, die zeer snel plaatsvindt (binnen enkele minuten). Gedurende deze periode zijn de primaire reactieve fasen van het beton de aluminiumoxide fasen (C3A en C4AF). De aluminium-en ferriet-fasen reageren met de calcium – en sulfaationen om ettringiet te produceren, dat neerslaat op het oppervlak van de cementdeeltjes. Tijdens deze fase, in mindere mate, zullen de silicaatfasen (voornamelijk C3S) ook reageren in zeer kleine fracties in vergelijking met hun totale volume en een zeer dunne laag calcium-silicaat-hydraat (C-S-H) vormen.
fase ii: slapende periode
deze fase is ook bekend als de inductiefase. Tijdens deze periode wordt de hydratatiesnelheid aanzienlijk vertraagd. Traditioneel wordt aangenomen dat dit te wijten is aan de neerslag van de bovengenoemde verbindingen op het oppervlak van de cementdeeltjes, wat leidt tot een diffusiebarrière tussen cementdeeltjes en water. Toch is er veel discussie over de fysische en chemische redenen achter het ontstaan van deze fase en de methoden om deze te voorspellen. Dit is de periode waarin het verse beton wordt getransporteerd en geplaatst omdat het nog niet is uitgehard en nog werkbaar is (plastic en vloeistof). De lengte van de slapende periode is aangetoond te variëren afhankelijk van meerdere factoren (cementtype, bijmengsels, w/cm). Het einde van de slapende periode wordt typisch gekenmerkt door de initiële verzameling.
fase iii en iV:
STERKTEVERSTERKING In deze fase begint het beton te verharden en wordt het sterker. De warmte die tijdens deze fase wordt gegenereerd kan meerdere uren duren en wordt voornamelijk veroorzaakt door de reactie van de calciumsilicaten (voornamelijk C3S en in mindere mate C2S). De reactie van het calciumsilicaat creëert” tweede fase ” calciumsilicaathydraat (C-S-H), dat is het belangrijkste reactieproduct dat sterkte geeft aan de cementpasta. Afhankelijk van het type cement is het ook mogelijk een derde, lagere hittepiek waar te nemen door de hernieuwde activiteit van C3A.
fase V: STEADY STATE
De temperatuur stabiliseert met de omgevingstemperatuur. Het hydratatieproces zal aanzienlijk vertragen, maar zal niet volledig stoppen. Hydratatie kan maanden, jaren, of zelfs decennia duren, mits er voldoende water en gratis silicaten zijn om te hydrateren, maar de krachtwinst zal minimaal zijn gedurende een dergelijke periode.
Waarom De Betontemperatuur Bewaken?
in Fase II kan de temperatuur van beton worden gemeten terwijl het beton wordt gegoten. De temperatuurmeting wordt meestal gedaan om ervoor te zorgen dat het beton in overeenstemming is met bepaalde specificaties die een bepaald toelaatbare temperatuurbereik definiëren. Typische specificaties vereisen dat de temperatuur van het beton tijdens de plaatsing binnen een bereik van 10°C tot 32°C ligt. afhankelijk van de grootte van het element en de omgevingsomstandigheden zijn echter verschillende gespecificeerde limieten voorzien (ACI 301, 207). De temperatuur van het beton tijdens de plaatsing beïnvloedt de temperatuur van het beton tijdens de volgende hydratatiefase. Monitoring van de temperatuur van het beton tijdens fase III en IV is een kwaliteitscontrole component die regelmatig wordt uitgevoerd. De belangrijkste reden achter deze meting is om ervoor te zorgen dat het beton niet temperaturen bereikt die te hoog of te laag zijn om een goede krachtontwikkeling en duurzaamheid van het beton mogelijk te maken. Een andere reden voor het bewaken van de betontemperatuur tijdens deze fase is het evalueren van de in-place sterkte, waar de snelheid van hydratatie is de belangrijkste achter de maturiteitsmethode (ASTM C 1074).
WARMBETON
in het algemeen wordt een limiet van 70°C vastgesteld voor de betontemperatuur tijdens de hydratatie. Als de temperatuur van het beton tijdens de hydratatie te hoog is, zal het beton een hoge vroege sterkte hebben, maar daardoor in de latere fase minder sterkte krijgen en een lagere duurzaamheid vertonen. Voorts is geconstateerd dat dergelijke temperaturen de vorming van ettringiet in het beginstadium verstoren en vervolgens de vorming ervan in de latere stadia bevorderen; dit veroorzaakt een expansieve reactie en vervolgens barsten. Bovendien zijn hoge temperatuur problemen van belang, vooral bij massa betongieten, waar de kerntemperatuur zeer hoog kan zijn als gevolg van het Massa-effect, terwijl de oppervlaktetemperatuur lager is. Dit veroorzaakt een temperatuurgradiënt tussen het oppervlak en de kern, als het temperatuurverschil te groot is, veroorzaakt het thermische barsten.
koud weer betonneren
als de omgevingstemperatuur te laag is, zal de hydratatie van het cement aanzienlijk vertragen of volledig stoppen totdat de temperatuur weer stijgt. Met andere woorden, er zal een aanzienlijke vermindering of een einde aan de krachtontwikkeling zijn. Als de betontemperatuur bevriest voordat een bepaalde sterkte (3,5 MPa) (ACI 306) wordt bereikt, zal het beton een verminderde totale sterkte hebben. Dit zal ook leiden tot scheuren als het beton niet voldoende sterkte om de uitzetting van water te weerstaan als gevolg van de vorming van ijs. Om een goede krachtontwikkeling te garanderen en scheuren van het beton te voorkomen, stellen de algemene richtlijnen voor dat de betontemperatuur gedurende een bepaalde tijd hoger moet worden gehouden dan een bepaalde temperatuur (>5°C gedurende 48 uur) (ACI 306).
