Jak dlouho trvá, než cementová malta vytvrdne?

Betonová směs je plastická hmota, ve které po uložení do bednění probíhají složité fyzikální a chemické procesy. V důsledku toho vzniká beton – pevný a odolný umělý kámen. U betonu jakéhokoli složení probíhá vývoj pevnosti ve dvou fázích – tuhnutí a tvrdnutí. Doba trvání každé fáze je určena mnoha faktory, z nichž hlavní jsou: složení směsi a podmínky teploty a vlhkosti. Ve standardní verzi trvá vývoj pevnosti značkového betonu 28 dní. Mnoho vnitřních procesů pokračuje po 28 dnech, ale jejich vliv na pevnost a další vlastnosti umělého kamene je obecně nevýznamný.

Doba tuhnutí betonu – standardní a upravená

Prvotní tuhnutí betonové směsi ve standardním provedení (při teplotě +20 °C a vlhkosti 95 %) se provádí během prvních dvou hodin po smíchání suchých složek směsi s vodou. Jednou z chemických složek betonu je trikalciumhlinitan 3CaO*Al₂O₃. Intenzivně reaguje s vodou a ovlivňuje tvorbu primárních vazeb v umělém kameni. Po dokončení nastavení nemá toto spojení vliv na pevnost materiálu.

Použití speciálních polymerních přísad zajišťuje velmi rychlé tuhnutí betonu – proces trvá několik desítek minut. Tato metoda se však obvykle používá pouze při hromadné výrobě železobetonových výrobků.

Doby tvrdnutí pro beton různých pevnostních tříd

Nástup tuhnutí a doba trvání procesu jsou ovlivněny teplotou vzduchu. Jestliže při +20 °C tuhnutí obvykle začíná 2 hodiny po smíchání cementu s vodou a trvá hodinu nebo dvě, pak při teplotě 0 °C začíná tuhnutí 5-6 hodin po přípravě plastového výrobku a trvá 9-10 hodin. Příliš dlouhé tuhnutí má negativní vliv na konečné pevnostní charakteristiky. Vysoké okolní teploty vyvolávají urychlené tuhnutí směsi v důsledku rychlého odpařování vody, což také negativně ovlivňuje pevnost umělého kamene.

V jakých případech může být nutné oddálit nástup tuhnutí:

• Betonování v horkém počasí;
• přeprava továrně připravené plastové směsi na velké vzdálenosti;
• dlouhé doby cestování kvůli dopravním zácpám;
• výroba vysoce kvalitních směsí s vysokou koncentrací portlandského cementu;
• nalévání směsi po etapách, v tomto případě je nutné, aby si připravená, ale nepoužitá směs zachovala své výkonnostní charakteristiky.

Náhrady tuhnutí „Linamix“, „Poliplast Retard“, „Sika Retarder“ mohou zpomalit tuhnutí směsi a zároveň zachovat její výkonnostní vlastnosti. Tuhnutí lze zabránit neustálým mícháním směsi, takže plastová hmota je na vzdálená staveniště dodávána pomocí domíchávače betonu s neustále se otáčející nádobou. Ale doba, po kterou si směs zachovává své výkonnostní charakteristiky, i při míchání, je omezená, zejména v horkém počasí.

Urychlovače tuhnutí se používají při zimní betonáži a výrobě železobetonových výrobků. V tomto případě musí být přípustné množství přísad stanoveno v laboratorních podmínkách. Funkce urychlovačů tuhnutí a následného tvrdnutí betonu plní:

• síran sodný – ne více než 2% z celkové hmotnosti betonu;
• sůl kyseliny dusičné – ne více než 4 %;
• chlorid vápenatý – do 3 %.

Při zahřívání betonových výrobků v autoklávu pod vysokým tlakem se výrazně zkracuje doba tuhnutí a následné nabytí pevnosti. Pro zaručení efektivního tuhnutí betonu při zimní betonáži se spolu s přidáním urychlovačů používá předehřev směsi na +80°C a následně ohřev elektrickým proudem a párou, zakrytí tepelně izolačními materiály.

Tvrdnutí betonu – rychlost procesu v závislosti na podmínkách

Po ztuhnutí betonové směsi začíná fáze tvrdnutí, ke kterému dochází v důsledku odstranění volné vody ze směsi. Část kapaliny se vypařuje a část se váže na perzistentní chemické sloučeniny. Normální podmínky pro tvrdnutí betonu, zajišťující rovnováhu mezi odpařující se a vázanou vodou: teplota vzduchu – +18. +25 °C, vlhkost na povrchu betonové konstrukce – minimálně 90%. Požadovaných vlhkostních podmínek se dosáhne navlhčením betonového povrchu a jeho pokrytím hydroizolačními materiály – plastovou fólií nebo střešní lepenkou.

Zvýšená okolní teplota urychluje odpařování kapaliny, která narušuje úplnou hydrataci a tím se snižuje pevnost v tlaku a vytváří se nerovnoměrné pevnostní charakteristiky ve vnějších a vnitřních vrstvách betonové konstrukce.

Pokud beton během procesu tvrdnutí zmrzne, existují dva možné způsoby, jak mohou teploty pod nulou ovlivnit pevnost umělého kamene. Po zmrazení a následném rozmrazení ztrácí beton, který nedosáhl kritické pevnosti, své pevnostní charakteristiky o 50 %. Materiál, který dosáhl kritické pevnosti, po rozmrazení pokračuje v získávání pevnostních charakteristik až na standardní hodnotu. Kritická pevnost je vyjádřena jako procento značkové pevnosti betonu a závisí na jeho třídě:

• B 7,5, B 10 – 50 %;
• B15-B 27,5 – 40 %;
• In 30-In 40 – 30%.

Pokud mluvíme o masivních, silně zatížených betonových konstrukcích, pak se za kritickou pevnost bez ohledu na třídu betonu považuje 70 %.

Existuje další koncept pevnosti – odbedňovací pevnost, která je dostatečná pro odstranění bednění. Obvykle je to 70 % hodnoty značky, ale může mít jinou hodnotu uvedenou v projektové dokumentaci. Předčasné odstranění bednění negativně ovlivňuje pevnost umělého kamene a přeexponování prodlužuje dobu výstavby a její cenu.

Metody péče o čerstvě položený beton pro zajištění normálních podmínek tuhnutí a tvrdnutí

Dodržování pravidel péče o beton zajišťuje normální podmínky tuhnutí směsi a rozvoj pevnosti značky při optimální rychlosti. Opatření pro péči o betonovou konstrukci po nalití a zhutnění betonové směsi:

• Ochrana před příliš intenzivním odpařováním vlhkosti z povrchu betonového prvku, které vede k tlakovému rozdílu v tloušťce betonu a na jeho vnější části a následně ke vzniku trhlin. K tomu je blok pokryt plastovou fólií, střešní lepenkou nebo plachtou. Lze použít piliny a písek, pokud jsou pravidelně navlhčeny.
• Zajištění rovnoměrných teplotních podmínek v celém objemu betonu při jeho tvrdnutí. To je zvláště důležité při lití masivních konstrukcí. Soubor technologických opatření k vyrovnání teploty na povrchu a v tloušťce konstrukce je uveden v projektové dokumentaci. Může zahrnovat umělé chlazení povrchovým zavlažováním jednotky studenou vodou nebo systémem spirálových trubek.
• Ochrana před nízkými teplotami během tvrdnutí betonu na kritickou pevnost. Tato opatření jsou nezbytná pro zimní betonování. K zajištění normálních podmínek pro hydrataci cementu se používá: zavedení nemrznoucích přísad, izolace konstrukce tepelně izolačními materiály, vytápění ocelovými dráty, elektrodami, infračervenými paprsky, instalace skleníků s ohřátým vzduchem. Často se kombinuje několik technologických technik.

Jak dlouho trvá vytvrzení betonu v bednění?

Přibližnou dobu, za kterou beton nalitý do bednění dosáhne určité hodnoty pevnosti, lze určit z grafů a tabulek uvedených v regulačních dokumentech.

Tabulka závislosti doby nárůstu pevnosti pro beton třídy B 15-B 22,5 připravený s použitím cementu jakosti M400 a M500 na okolní teplotě

Přesný obraz o nárůstu pevnosti betonové konstrukce lze získat pomocí vzorků, jejichž tuhnutí a tvrdnutí se provádí za stejných podmínek jako u hlavního prvku.