varför Betongtemperaturen är viktig, särskilt under extrema temperaturer
värmen som produceras av betong under betonghärdning kallas hydratiseringsvärme. Denna exoterma reaktion uppstår när vatten och cement reagerar. Mängden värme som produceras under reaktionen är mestadels relaterad till cementens sammansättning och finhet.
de fem faserna av värmeutveckling i betong
värmeutveckling i betong är ett mycket komplext och omfattande forskat ämne. För att förenkla denna process kan värmeutvecklingen över tid separeras i fem utmärkta faser. Värmeprofilen kan ändras beroende på typen av cement. Typisk hydrering för typ i-cement representeras grafiskt i figuren nedan.
fas i: FÖRINDUKTION
en kort tid efter att vattnet kommer i kontakt med cementet är det en kraftig temperaturökning, vilket händer mycket snabbt (inom några minuter). Under denna period är betongens primära reaktiva faser aluminatfaserna (C3A och C4AF). Aluminat – och ferritfaserna reagerar med kalcium-och sulfatjonerna för att producera ettringit, som fälls ut på cementpartiklarnas yta. Under denna fas, i mindre utsträckning, kommer silikatfaserna (huvudsakligen C3S) också att reagera i mycket små fraktioner jämfört med deras totala volym och bilda ett mycket tunt lager av kalciumsilikathydrat (C-S-H).
fas ii: vilande PERIOD
denna fas är också känd som induktionsfasen. Under denna period sänks hydratiseringshastigheten avsevärt. Traditionellt antas detta bero på utfällningen av de ovan nämnda föreningarna på cementpartiklarnas yta, vilket leder till en diffusionsbarriär mellan cementpartiklar och vatten. Ändå finns det en betydande debatt om de fysiska och kemiska orsakerna bakom förekomsten av detta stadium och metoderna för att förutsäga det. Detta är den period då den färska betongen transporteras och placeras eftersom den ännu inte har härdat och fortfarande är användbar (plast och vätska). Längden på den vilande perioden har visat sig variera beroende på flera faktorer (cementtyp, tillsatser, w/cm). Slutet av den vilande perioden kännetecknas vanligtvis av den ursprungliga uppsättningen.
fas iii och iV:
styrka i denna fas börjar betongen att härda och få styrka. Värmen som genereras under denna fas kan pågå i flera timmar och orsakas mest av reaktionen av kalciumsilikater (främst C3S och i mindre utsträckning C2S). Reaktionen av kalciumsilikatet skapar” andra steget ” kalciumsilikathydrat (C-S-H), vilket är den huvudsakliga reaktionsprodukten som ger styrka till cementpastaen. Beroende på typen av cement är det också möjligt att observera en tredje, lägre värme topp från den förnyade aktiviteten av C3A.
fas V: STEADY STATE
temperaturen stabiliseras med omgivningstemperaturen. Hydratiseringsprocessen kommer att sakta ner avsevärt men kommer inte att sluta helt. Hydrering kan fortsätta i månader, år eller till och med årtionden förutsatt att det finns tillräckligt med vatten och fria silikater för att hydrera, men hållfasthetsförstärkningen kommer att vara minimal under en sådan tidsperiod.
Varför Övervaka Betongtemperatur?
i fas II kan betongens temperatur mätas när betongen hälls. Temperaturmätningen görs vanligtvis för att se till att betongen överensstämmer med vissa specifikationer som definierar ett visst tillåtet temperaturområde. Typiska SPECIFIKATIONER kräver att betongens temperatur under placeringen ligger inom ett intervall av 10 C till 32 C. olika specificerade gränser anges dock beroende på elementstorlek och omgivningsförhållanden (ACI 301, 207). Temperaturen som betongen uppvisar under placeringen påverkar betongens temperatur under nästa hydratiseringsfas. Övervakning av betongens temperatur under fas III och IV är en kvalitetskontrollkomponent som regelbundet utförs. Den främsta orsaken bakom denna mätning är att säkerställa att betongen inte når temperaturer som är för höga eller för låga för att möjliggöra korrekt hållfasthetsutveckling och hållbarhet av betongen. En annan anledning till att övervaka betongtemperaturen under denna fas är att utvärdera styrkan på plats, där hydratiseringshastigheten är huvudmannen bakom mognadsmetoden (ASTM C 1074).
VARMVÄDERBETONG
generellt anges en gräns på 70 CCG för betongtemperaturen under hydrering. Om betongens temperatur under hydrering är för hög kommer det att leda till att betongen har hög tidig styrka men följaktligen får mindre styrka i det senare skedet och uppvisar lägre hållbarhet. Vidare har det observerats att sådana temperaturer stör bildandet av ettringit i det inledande skedet och därefter främjas dess bildning i de senare stadierna; vilket orsakar en expansiv reaktion och efterföljande sprickbildning. Dessutom är problem med hög temperatur oroande, särskilt i massbetonghällar, där kärntemperaturen kan vara mycket hög på grund av masseffekten, medan yttemperaturen är lägre. Detta orsakar en temperaturgradient mellan ytan och kärnan, om temperaturskillnaden är för stor orsakar den termisk sprickbildning.
KALLVÄDERBETONG
om omgivningstemperaturen är för låg kommer hydratiseringen av cementet att sakta ner eller helt stoppa tills temperaturen ökar igen. Med andra ord kommer det att finnas en betydande minskning eller ett slut på styrkautvecklingen. Om betongtemperaturen når frysning innan den når en viss styrka (3,5 MPa) (ACI 306), kommer betongen att ha en minskad total styrka. Detta kommer också att orsaka sprickbildning eftersom betongen inte har tillräcklig styrka för att motstå expansion av vatten på grund av isbildning. För att säkerställa korrekt hållfasthetsutveckling och undvika sprickbildning i betongen, de allmänna riktlinjerna tyder på att betongtemperaturen måste hållas högre än en viss temperatur under en viss tid (>5 C i 48 timmar) (ACI 306).
