de ce este importantă temperatura betonului, în special în timpul temperaturilor extreme
căldura produsă de beton în timpul întăririi betonului se numește căldură de hidratare. Această reacție exotermă apare atunci când apa și cimentul reacționează. Cantitatea de căldură produsă în timpul reacției este în mare parte legată de compoziția și finețea cimentului.
cele cinci faze ale evoluției căldurii în beton
evoluția căldurii în beton este un subiect foarte complex și intens cercetat. Pentru a simplifica acest proces, evoluția căldurii în timp poate fi separată în cinci faze distincte. Profilul de căldură se poate schimba în funcție de tipul de ciment. Hidratarea tipică pentru cimentul de tip I este reprezentată grafic în figura de mai jos.
Faza i: PRE-inducție
la scurt timp după ce apa intră în contact cu cimentul, există o creștere accentuată a temperaturii, care se întâmplă foarte repede (în câteva minute). În această perioadă, fazele reactive primare ale betonului sunt fazele de aluminat (C3A și C4AF). Fazele de aluminat și ferită reacționează cu ionii de calciu și sulfat pentru a produce ettringit, care precipită pe suprafața particulelor de ciment. În această fază, într-o măsură mai mică, fazele de silicat (în principal C3S) vor reacționa, de asemenea, în fracțiuni foarte mici în comparație cu volumul lor total și vor forma un strat foarte subțire de hidrat de calciu-silicat (C-S-H).
faza ii: Perioada inactivă
această fază este, de asemenea, cunoscută sub numele de faza de inducție. În această perioadă, rata de hidratare este încetinită semnificativ. În mod tradițional, se crede că acest lucru se datorează precipitării compușilor menționați mai sus pe suprafața particulelor de ciment, ceea ce duce la o barieră de difuzie între particulele de ciment și apă. Cu toate acestea, există o dezbatere semnificativă cu privire la motivele fizice și chimice care stau la baza apariției acestei etape și la metodele de prezicere a acesteia. Aceasta este perioada în care betonul proaspăt este transportat și plasat, deoarece nu s-a întărit încă și este încă funcțional (plastic și fluid). S-a demonstrat că durata perioadei latente variază în funcție de mai mulți factori (tip de ciment, aditivi, w/cm). Sfârșitul perioadei latente este de obicei caracterizat de setul inițial.
faza iii și iV:
câștig de rezistență în această fază, betonul începe să se întărească și să câștige rezistență. Căldura generată în această fază poate dura mai multe ore și este cauzată în principal de reacția silicaților de calciu (în principal C3S și într-o măsură mai mică C2S). Reacția silicatului de calciu creează hidrat de silicat de calciu “în a doua etapă” (C-S-H), care este principalul produs de reacție care asigură rezistența pastei de ciment. În funcție de tipul de ciment, este de asemenea posibil să se observe un al treilea vârf de căldură mai mic din activitatea reînnoită a C3A.
faza V: Starea de echilibru
temperatura se stabilizează cu temperatura ambiantă. Procesul de hidratare va încetini semnificativ, dar nu se va opri complet. Hidratarea poate continua Luni, ani sau chiar decenii, cu condiția să existe suficientă apă și silicați liberi pentru a se hidrata, dar câștigul de rezistență va fi minim în această perioadă de timp.
De Ce Să Monitorizăm Temperatura Betonului?
în faza II, temperatura betonului poate fi măsurată pe măsură ce betonul este turnat. Măsurarea temperaturii se face de obicei pentru a vă asigura că betonul este în conformitate cu anumite specificații care definesc un anumit interval de temperatură admisibil. Specificațiile tipice impun ca temperatura betonului în timpul amplasării să se încadreze în intervalul 10-32-C. Cu toate acestea, sunt prevăzute limite specificate diferite în funcție de dimensiunea elementului și de condițiile ambientale (ACI 301, 207). Temperatura pe care o prezintă betonul în timpul amplasării afectează temperatura betonului în următoarea fază de hidratare. Monitorizarea temperaturii betonului în timpul fazei III și IV este o componentă de control al calității care se efectuează în mod regulat. Principalul motiv din spatele acestei măsurători este acela de a se asigura că betonul nu atinge temperaturi prea mari sau prea scăzute pentru a permite dezvoltarea corectă a rezistenței și durabilitatea betonului. Un alt motiv pentru monitorizarea temperaturii betonului în această fază este evaluarea rezistenței la fața locului, unde rata de hidratare este principala din spatele metodei de maturitate (ASTM C 1074).
betonare la cald
în general, pentru temperatura betonului în timpul hidratării se specifică o limită de 70 CTC. Dacă temperatura betonului în timpul hidratării este prea mare, aceasta va determina betonul să aibă o rezistență timpurie ridicată, dar, în consecință, să câștige mai puțină rezistență în etapa ulterioară și să prezinte o durabilitate mai mică. Mai mult, s-a observat că astfel de temperaturi interferează cu formarea ettringitului în stadiul inițial și ulterior se promovează formarea acestuia în etapele ulterioare; ceea ce provoacă o reacție expansivă și crăparea ulterioară. În plus, problemele de temperatură ridicată sunt îngrijorătoare, în special în turnările de beton în masă, unde temperatura miezului poate fi foarte ridicată datorită efectului de masă, în timp ce temperatura suprafeței este mai mică. Acest lucru determină un gradient de temperatură între suprafață și miez, dacă diferența de temperatură este prea mare, provoacă fisuri termice.
betonarea vremii reci
dacă temperatura ambiantă este prea scăzută, hidratarea cimentului va încetini semnificativ sau se va opri complet până când temperatura va crește din nou. Cu alte cuvinte, va exista o reducere semnificativă sau un sfârșit al dezvoltării forței. Dacă temperatura betonului ajunge la îngheț înainte de a atinge o anumită rezistență (3,5 MPa) (ACI 306), betonul va avea o rezistență totală redusă. Acest lucru va provoca, de asemenea, crăparea, deoarece betonul nu are suficientă rezistență pentru a rezista expansiunii apei datorită formării gheții. Pentru a asigura dezvoltarea corectă a rezistenței și pentru a evita fisurarea betonului, liniile directoare generale sugerează că temperatura betonului trebuie menținută mai mare decât o anumită temperatură pentru o anumită perioadă de timp (>5 CTC pentru 48 ore) (ACI 306).
