dlaczego temperatura betonu jest ważna, szczególnie w ekstremalnych temperaturach
ciepło wytwarzane przez Beton podczas utwardzania betonu nazywa się ciepłem hydratacji. Ta egzotermiczna reakcja zachodzi w reakcji wody i cementu. Ilość ciepła wytwarzanego podczas reakcji jest głównie związana z składem i rozdrobnieniem cementu.
pięć faz ewolucji ciepła w betonie
ewolucja ciepła w betonie jest bardzo złożonym i szeroko zbadanym tematem. Aby uprościć ten proces, ewolucję ciepła w czasie można podzielić na pięć wyróżniających się faz. Profil cieplny może się zmieniać w zależności od rodzaju cementu. Typowe nawodnienie dla cementu typu I jest przedstawione graficznie na rysunku poniżej.
faza i: PRE-INDUCTION
w krótkim czasie po zetknięciu się wody z cementem następuje gwałtowny wzrost temperatury, który następuje bardzo szybko (w ciągu kilku minut). W tym okresie podstawowymi fazami reaktywnymi betonu są fazy tlenku glinu (C3A i C4AF). Fazy glinu i ferrytu reagują z jonami wapnia i siarczanu, tworząc ettringit, który wytrąca się na powierzchni cząstek cementu. Podczas tej fazy, w mniejszym stopniu, fazy krzemianowe (głównie C3S) również reagują w bardzo małych frakcjach w porównaniu do ich całkowitej objętości i tworzą bardzo cienką warstwę wodnianu krzemianu wapnia (C-S-H).
Faza ii: okres uśpienia
faza ta jest również znana jako faza indukcji. W tym okresie Tempo nawodnienia jest znacznie spowolnione. Tradycyjnie uważa się, że jest to spowodowane wytrącaniem wyżej wymienionych związków na powierzchni cząstek cementu, co prowadzi do bariery dyfuzyjnej między cząstkami cementu a wodą. Niemniej jednak istnieje znacząca debata na temat fizycznych i chemicznych przyczyn występowania tego etapu i metod jego przewidywania. Jest to okres, w którym świeży beton jest transportowany i umieszczany, ponieważ nie jest jeszcze utwardzony i nadal nadaje się do pracy (plastik i płyn). Wykazano, że długość okresu uśpienia różni się w zależności od wielu czynników (rodzaj cementu, domieszki, w/cm). Koniec okresu uśpienia charakteryzuje się zazwyczaj zbiorem początkowym.
faza iii i iV:
przyrost siły w tej fazie Beton zaczyna twardnieć i zyskiwać siłę. Ciepło wytwarzane w tej fazie może trwać wiele godzin i jest spowodowane głównie reakcją krzemianów wapnia (głównie C3S i w mniejszym stopniu C2S). Reakcja krzemianu wapnia tworzy” drugi etap ” hydrat krzemianu wapnia (C-S-H), który jest głównym produktem reakcji, który zapewnia wytrzymałość pasty cementowej. W zależności od rodzaju cementu możliwe jest również zaobserwowanie trzeciego, niższego piku cieplnego z odnowionej aktywności C3A.
faza V: Stan stacjonarny
temperatura stabilizuje się wraz z temperaturą otoczenia. Proces nawodnienia znacznie spowolni, ale nie zatrzyma się całkowicie. Nawodnienie może trwać miesiące, lata, a nawet dziesięciolecia, pod warunkiem, że jest wystarczająca ilość wody i wolnych krzemianów do nawodnienia, ale przyrost siły będzie minimalny w tym okresie czasu.
Po Co Monitorować Temperaturę Betonu?
w fazie II Temperatura betonu może być mierzona podczas wlewania betonu. Pomiar temperatury odbywa się zazwyczaj w celu upewnienia się, że beton jest zgodny z określonymi specyfikacjami, które określają pewien dopuszczalny zakres temperatur. Typowe specyfikacje wymagają, aby temperatura betonu podczas układania mieściła się w zakresie od 10°C do 32°C. Jednak różne określone limity są przewidziane w zależności od wielkości elementu i warunków otoczenia (aci 301, 207). Temperatura, jaką wykazuje Beton podczas układania, wpływa na temperaturę betonu podczas następnej fazy nawodnienia. Monitorowanie temperatury betonu w fazie III I IV jest elementem kontroli jakości, który jest regularnie wykonywany. Głównym powodem tego pomiaru jest zapewnienie, że beton nie osiągnie zbyt wysokich lub zbyt niskich temperatur, aby umożliwić prawidłowy rozwój wytrzymałości i trwałości betonu. Innym powodem monitorowania temperatury betonu w tej fazie jest ocena wytrzymałości na miejscu, gdzie szybkość nawodnienia jest podstawą metody dojrzałości (ASTM C 1074).
betonowanie na gorąco
ogólnie dla temperatury betonu podczas hydratacji określa się temperaturę 70°C. Jeśli temperatura betonu podczas nawodnienia jest zbyt wysoka, spowoduje to, że beton będzie miał wysoką wczesną wytrzymałość, ale w konsekwencji uzyska mniejszą wytrzymałość w późniejszym etapie i będzie wykazywał mniejszą trwałość. Ponadto zaobserwowano, że takie temperatury zakłócają tworzenie ettringitu w początkowej fazie, a następnie Promuje się jego tworzenie w późniejszych etapach, co powoduje ekspansywną reakcję i późniejsze pękanie. Ponadto niepokojące są problemy z wysokimi temperaturami, szczególnie w przypadku masowych wylewów betonu, gdzie temperatura rdzenia może być bardzo wysoka ze względu na Efekt masowy, podczas gdy temperatura powierzchni jest niższa. Powoduje to gradient temperatury między powierzchnią a rdzeniem, jeśli różnica temperatury jest zbyt duża, powoduje pękanie termiczne.
betonowanie na zimno
jeśli temperatura otoczenia jest zbyt niska, nawodnienie cementu znacznie spowolni lub całkowicie zatrzyma się, aż temperatura ponownie wzrośnie. Innymi słowy, nastąpi znaczne zmniejszenie lub koniec rozwoju siły. Jeśli temperatura betonu osiągnie zamrożenie przed osiągnięciem pewnej wytrzymałości (3,5 MPa) (Aci 306), beton będzie miał zmniejszoną ogólną wytrzymałość. Spowoduje to również pękanie, ponieważ beton nie ma wystarczającej wytrzymałości, aby wytrzymać ekspansję wody z powodu tworzenia się lodu. Aby zapewnić właściwy rozwój wytrzymałości i uniknąć pękania betonu, ogólne wytyczne sugerują, że temperatura betonu musi być utrzymywana na poziomie wyższym niż określona temperatura przez określony czas (>5°C przez 48 godzin) (aci 306).
