магистр в рамке с исправл списком (1191887), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Рисунок 2.1 – Кривые набора прочности бетоном классов В15…В22.5:а- при температуре твердения до 50⁰С на портландцементе М400…500; б-то же, при температуре твердения до 80⁰С; в-при температуре твердения до 50⁰С на шлакопортландцементе М400…500; г-то же при температуре 90⁰С

Обычно при расчете термосного выдерживания определяют продолжительность охлаждения бетона и величину набранной им прочности при заданном термическом сопротивлении теплоизоляции, либо величину этого сопротивления для достижения бетоном заданной прочности в установленные проектом сроке.

Продолжительность остывания бетона . ч, от начальной температуры для конструкции с модулем поверхности =4…6 м^-1 до конечной температуры обычно определяют по формуле Скрамтаева Б.Г. [26].

, (2.1)

Где – удельная теплоемкость бетона, принимаемая для тяжелых бетонов равной 1.05 кДж/кг⁰С;

– плотность бетона, кг/м³;

Э – тепловыделение (экзотермия) цемента, кДж/кг за время твердения бетона; – температура наружного воздуха, принимаемая средняя за время остывания, ⁰С;

температура бетона к концу остывания, ⁰С;

Ц-разход цемента в бетоне, кг/м³;

К-коэффициент теплопередачи ограждения (опалубки и укрытия). Вт/м^{2 0}С;

-модуль поверхности конструкции (м^-1), равный отношению ограждения поверхности F (м²) к объему конструкции V(м³);

–средняя температура бетона за время остывания, ⁰С. Определяемая по формуле:

, (2.2)

Но формула Б.Г. Скрамтаева для конструкций с при расчете продолжительности остывания может давать результаты, отличающиеся от действительных на 20…80% [18].

При термосном выдерживании бетона главенствующим оказывается температурный фактор, под влиянием которого происходит как набор прочности, так и формирование термонапряженного состояния. В условиях неравномерного температурного поля прочность бетона в различных частях конструкции может оказаться неодинаковой, так как температура в центре сечения конструкции может на несколько десятков градусов превышать температуру поверхностных слоёв и, кроме того, могут возникнуть растягивающие напряжения, превышающие возможности бетона на растяжение.

Поэтому знание действительной картины температурного поля по сечению конструкции в различное время, закономерностей его изменения и динамики необходимы для разработки технологических приемов, обеспечивающих требуемое количество как бетона, так и возведенных конструкций.

Способ термоса целесообразно применять при бетонировании массивных конструкций. Для большей эффективности способа желательно использовать высокопрочные и быстро-твердеющие цементы, химические добавки и другие технологические мероприятия по ускорению твердения бетона.

Однако метод термоса не следует применять при бетонировании конструкций в условиях окружающей среды со среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +5°С, а минимальной – ниже 0 °С. И хотя температурные границы использования данного метода можно расширить за счет ряда дополнительных мероприятий (например повышения начальной температуры смеси, введение химических добавок и поверхностно-активных веществ), в целом это увеличит экономические затраты на производство.

В некоторых случаях целесообразно сочетать метод термоса с электрообогревом конструкции по ее периметру. Также необходимо дополнительно утеплять элементы конструкций, остывающие быстрее, чем основная часть (углы, выступы, закладные детали, ребра), создавая этим самым одинаковые условия остывания всей конструкции [12].

Таким образом, на время остывания изделий и конструкций, выдерживаемых методом термоса, оказывает влияние целый ряд всевозможных факторов, таких как: размеры и формы конструкции, теплофизические характеристики бетона, вид цемента, температура наружного воздуха, скорость ветра, тип опалубки и т.д.

Преимущества метода термоса:

- низкая себестоимость;

- простой технологический процесс.

Недостатки метода термоса:

- неэффективность при особо низких температурах;

- не подходит для сложных конструкций;

- подходит только для конструкций с относительно маленькой площадью охлаждения.

1. Метод «холодного» бетонирования (бетонирование с противоморозными добавками)

В монолитном строительстве применение любого метода прогрева бетона невозможно без использования противоморозных добавок. Все существующие добавки обеспечивают набор прочности бетона до определенной отрицательной температуры. Действие добавок основано на совокупности нескольких свойств. Во-первых, применение пластифицирующих и водоредуцирующих добавок помогает в снижении водоцементного отношения. То есть, бетонная смесь становится пластичной и удобоукладываемой, но количество химически не связанной воды мало, что противостоит образованию льда. Во- вторых, противоморозный комплекс превращает воду в электролит, что снижает температуру ее замерзания. В-третьих, наличие ускорителей твердения в добавках является катализатором набора прочности в бетонной смеси в начальный период.

Однако введение добавок в бетонную смесь увеличивает общее время набора прочности бетона, проектную прочность монолитная конструкция при отрицательной температуре наберет через 2-3 месяца. В возрасте 28 суток бетон будет иметь прочность, равную 30% от марочной.

Отсутствие прочностного прироста у бетона, модифицированного монокомпонентными добавками, напрямую связано с количеством воды затворения в бетонной смеси. Поэтому «целесообразность применения модификаторов противоморозного действия заключается в сочетании их с пластификаторами и суперпластификаторами, в том числе и в связи с тем, что процессы гидратации цемента вскоре после укладки бетонной смеси в течение длительного срока протекают при пониженной или низкой температуре, бетон твердеет медленно, и улучшение его прочностных показателей выявляется через отдаленные промежутки времени, нередко после оттаивания» [35].

Большинство противоморозных добавок позволяет бетонной смеси не замерзать до температуры -250С. В условиях Дальнего Востока для обеспечения непрерывности бетонных работ такие добавки должны выдерживать более сильные морозы, так как действие добавок важно на период транспортировки смеси и ее укладывания в опалубку.

Исследования Т.А. Толкынбаева, С.Г. Головнева, Ш.К. Торпищева в области противоморозных добавок направлены на решения данной проблемы. «В работе представлены результаты исследований по использованию в качестве эффективной противоморозной добавки для зимнего бетонирования – побочного продукта производства диметилдиоксана, в частности, триметилкарбинольной фракции кубовых остатков от ректификации диметилдиоксана. Введение добавки в бетонную смесь обеспечивает интенсивный набор прочности бетона при температуре до –37 °С» [45].

Использование различных пластификаторов и прочих добавок может снизить марочную прочность бетона. Поэтому состав бетонной смеси должен определяться путем предварительных испытаний в лаборатории.

Наиболее распространенным методом увеличения эффективности бетонирования в зимний период является использование противоморозных химических добавок, которые понижают температуру замерзания жидкой фазы и активируют процессы твердения. Комплексные и многофункциональные добавки чаще всего используются в технологии «холодного» бетона при строительстве на сегодняшний день. Для бетонов и бетонных смесей перспективность данных модификаторов подтверждена, так как они сразу воздействуют на несколько свойств [39].

В работе [25] предложена комплексная методика оценки эффективности действия современных противоморозных добавок применительно к «холодному» и «теплому» бетону, включающая определение влияния на сроки схватывания и загустевания цементных систем, на высолообразование, влияния на стабильность прироста прочности бетона в более поздние сроки (90, 180, 365 суток и более) и долговечность бетона и железобетона (проницаемость, морозостойкость, защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре, коррозионную стойкость бетонов).

Использование комплексных химических добавок, в настоящее время является наиболее рациональным и малозатратным способом при зимнем бетонировании, это позволит улучшить твердение бетонов в условиях пониженных отрицательных и положительных температур. Тем более, что добавки могут использоваться как индивидуально, так и вместе с другими методами борьбы с замораживанием бетона(например методом электропрогрева, греющей опалубки, «термосом» и т. д.). Одним из главных условий в технологии зимнего бетонирования является обязательное соблюдение всех технологических процессов приготовления бетонных работ и ухода за уложенным бетоном. Иногда на производстве случается так, что самые высокоэффективные комплексные добавки могут быть непригодными и показывать отрицательные результаты.

Так же, есть случаи, когда бетоны с высокоэффективными комплексными добавками на основе различных пластификаторов (умеренных, супер), замедляющих скорость гидратации на первых стадиях твердения, подвергались замораживанию в момент до набора бетоном критической прочности и, и из-за этого, получились очень низкие физико-механические свойства. Прочность данного «замороженного» бетона уменьшается из-за морозного разрушения структуры на ранней стадии, возникшей прослоек льда между цементной матрицей, арматурой и крупным заполнителем. Так же известно, что прочность цементного камня и цементно-песчаных растворов в редких случаях может увеличиваться из-за раннего замораживания при дальнейшем твердении в благоприятных условиях. Но для обычных щебеночных бетонов замораживания на ранней стадии недопустимы.

В технологии бетонирования при отрицательных температурах с использованием комплексных высокоэффективных добавок необходимыми условиями улучшения качества бетонных работ являются использование не только комплексных и регламентированных добавок и их оптимальные дозировки, но и должный уровень ухода за бетонной смесью после ее укладки в конструкцию. Так же, в условиях бетонирования при отрицательных температурах повышенные требования обязаны предъявляться к применяемым материалам и составу бетонной смеси.

Следует отметить, что в современных технологиях бетонирования при отрицательных температурах размывается понятие о назначение противоморозной добавки.

Обычно считается, что противоморозные добавки – это химические вещества, обеспечивающие твердение цементных материалов и гидратацию цемента при отрицательной температуре в зависимости от дозировки. На данный момент времени термин «противоморозная добавка» имеет другой смысл: это добавка, которая обеспечивает возможность сохранения технологических параметров бетонной смеси до начала эффективного ухода за бетоном (прогрев и т. д.) и активирующая кинетику твердения на ранней стадии. К добавкам которые обеспечивают очень эффективное безобогревное твердение бетона при бетонировании в зимних условиях, относятся, нитрит натрия нитрит-нитрат кальция, хлористые соли, и другие (рис. 2.2).

Противоморозные добавки по разному влияют на свойства бетонной смеси. Например, CaCl₂ в бетоне быстро связывается, в связи с чем бетонная смесь густеет; концентрация CaCl₂ в жидкой фазе снижается. Что может привести к замерзанию бетона. Если в бетонную смесь добавить 2,5% , CaCl₂ от массы цемента, то она быстро схватывается, особенно при температурах, близких к 0⁰С. Поэтому , CaCl₂ в качестве самостоятельной добавки не применяют.

Бетон с NaCl медленно набирает прочность в раннем возрасте. Кроме того, для сохранения жидкой фазы в бетоне при низких температурах в него добавляют большое количество хлористого натрия (при температуре твердения -20⁰С содержание NaCl должно составлять 15% от массы цемента).

Поэтому обычно применяют двухкомпонентную добавку. Состоящую из CaCl₂ и NaCl. Суммарное количество двухкомпонентной добавки не должно превышать 7.5 % от массы цемента. Что обеспечивает твердение бетона при температуре до -15⁰С. (табл.2.3)

Рисунок 2.2 Противоморозные добавки и их разновидности

Таблица 2.3 - Рекомендуемое количество противоморозных добавок

Критическая прочность для бетонов с добавками хлористых солей установлена не ниже 20% от проектной и не менее 5Мпа. Для бетонов с добавками поташа и нитрита натрия критическую прочность принимают, как для бетона без добавок.

Бетоны с добавками хлористых солей можно применять в неармированных конструкциях и в конструкциях, армированных конструктивной арматурой.

Характеристики

Список файлов ВКР