магистр в рамке с исправл списком (1191887), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Бетоны с противоморозными добавками нельзя применять в конструкциях, подверженных динамическим нагрузкам; а предварительно напряженных конструкциях; в частях конструкций, расположенных в зоне переменного уровня воды; в железобетонных конструкциях, находящихся в непосредственной близости (в пределах 100м) от источников тока высокого напряжения; при возведении монолитных дымовых и вентиляционных труб и др. [44].

Большинство современных комплексных противоморозных добавок, к сожалению, не относятся к противоморозным добавкам, обеспечивающим безобогревное твердение при отрицательной температуре, что вводит в заблуждение покупателей добавок. В паспортах и технических условиях данных добавок указывается максимально допустимая температура, при которой разрешается выполнение бетонных работ, для достижения эффекта, например: минус 26 ⁰С и при не оптимальной дозировке 3–5% от массы вяжущего. В соответствие с законом Рауля, невыполнимо достижение эффекта предотвращения замерзания жидкой фазы бетонной смеси, из-за того что температура замерзания понижается пропорционально моляльной концентрации добавки, которая в данных дозировках, особенно при использовании в составе комплексных добавок органических пластификаторов, является незначительной [41].

На данный момент на рынке химических добавок появились комплексные высокоэффективные противоморозные смеси, в составе которых наряду с противоморозными компонентами входят суперпластификаторы и умеренные пластификаторы (лигнопан В-4, криопласт СП 15-1, СП 15-2, П-20, П25-1 и др.). Так же отметим, что большое количество новых добавок рекомендуют к использованию в качестве противоморозных в момент приготовления, транспортирования и укладки бетона до начала тепловой обработки конструкций [40].

Недостатком, применения комплексных высокоэффективных добавок на основе электролитов и пластификаторов является то, что при увеличенных дозировках добавок пластифицирующие составляющие не понижают температуру замерзания бетонной смеси из-за высокой молекулярной массы и низкой моляльности бетонной смеси при малых дозировках и значительно замедляют процессы гидратации и твердения цементных систем на морозе.

Электролиты, которые присутствуют в комплексной смеси в небольшом количестве, не могут обеспечить нужный темп твердения при низких отрицательных температурах.

Использование химических высокоэффективных комплексных добавок в технологии изготовления бетонной смеси и растворов, набирающих прочность при отрицательных температурах, является одним из наиболее используемых способов безобогревного твердения на морозе, так как модификаторы различных классов не только изменяют температуру замерзания жидкой фазы, но и направленно воздействуют на формирование структуры и прочности бетонной смеси.

Известно очень много неорганических и органических соединений, снижающих температуру замерзания воды, только не все они применимы в качестве противоморозных добавок. Хлорное железо и нитрат кальция не увеличивают твердение бетона даже при не совсем больших отрицательных температурах, хотя так же создают незамерзающую жидкую среду.

Происходит это из-за того, что интенсивность твердения цементных каменных материалов с добавлением противоморозных добавок зависит от 2 факторов: количества и силы связи молекул воды с молекулами вводимых соединений или ионами и их участия в процессах гидратации вяжущего [23].

Прочность бетонов с противоморозными добавками в гораздо большей степени, чем у обычного бетона, зависит от условий твердения. Это можно объяснить двухстадийным твердением бетона. Причем на всех стадиях твердения сохраняется зависимость , подобная наблюдаемой у обычных бетонов.

На первой стадии твердения при отрицательных температурах на прочность бетона значительное влияние оказывают новообразования, в формировании которых участвовали противоморозные добавки. То есть на рост прочности бетона при отрицательных температурах оказывают влияние факторы, отсутствующие или незначительно влияющие на прочность бетонов без добавок. Прежде всего вид добавки, затем – температура бетона и время его твердения. При этом зависимость менее выражена, чем у обычного бетона (рис. 2.3) [27].

Рисунок 2.3 Изменение прочности бетона: 1-без добавок; 2- NaCl+ CaCl₂ 3%+4,5%; 3-10% K₂CO₃ ; 4-2% Na₂SO₄

Рисунок 2.4 Кинетика изменения прочности бетона с добавкой 7% К₂СО₃ 1-твердение в течение 28 сут в нормально-влажностных условиях;

2-3 сут. При -10⁰С+27 сут. н.вл;

3-1 сут.н.вл.+3 сут при -10⁰С+27сут. н.вл;

4-3 сут.н.вл.+3 сут при -10⁰С+25сут. н.вл;

5-7 сут.н.вл.+3 сут при -10⁰С+21сут. н.вл;

2¹,3¹, 4¹, 5¹ – соответственно 7 сут. при -10⁰С

На второй стадии длительного твердения при положительных температурах на прочностные характеристики бетонов с противоморозными добавками большее вляние оказывают факторы, влияющие на прочность обычного бетона: В/Ц, активность цемента R_ц и значительно меньше вид добавки и др. (рис 2.4) [28].

Преимущества противоморозных добавок:

- низкая стоимость материалов;

- отсутствие специального дорогостоящего оборудования;

- низкие трудозатраты;

- простота реализации;

Недостатки противоморозных добавок:

- увеличение времени достижения бетоном его расчетной прочности;

- понижение коррозийной стойкости арматуры ( для хлоридных добавок).

1. Методы производства бетонных работ в зимний период с использованием искусственного электропрогрева

Самый распространенный из методов термообработки – электропрогрев – обладает мобильностью и простотой, технологичностью и эффективностью, сравнительно низкими потребными мощностями и расходом энергии и имеет различные модификации [15].

Суть методов искусственного прогрева заключается в том, чтобы повысить температуру уложенного бетона до максимума с последующим поддержанием ее в течение некоторого времени. За это время уложенный бетон набирает критическую или расчетную прочность. Искусственный прогрев представляет собой группу методов, каждый из которых основан на использовании электрической энергии от некоторого источника, и переводе этой энергии в тепловую. За счет пропускания электрического тока через бетон или при подводу тепла к бетону с помощью различных нагревательных устройств, происходит повышение температуры. Разнообразие методов искусственного прогрева позволяет в каждом конкретном случае (в зависимости от массивности конструкции, условий окружающей среды, назначения конструкции и т. д.) выбирать наиболее эффективный.

Методы искусственного прогрева бетонных и железобетонных конструкций можно классифицировать следующим образом:

1) электродный прогрев;

2) обогрев различными электронагревательными устройствами;

3) нагрев в электромагнитном поле;

4) инфракрасный обогрев.

Применение искусственного прогрева помогает добиться заданных физико-механических свойств бетонов, существенно не отличающихся от свойств бетонов, твердеющих в нормальных условиях. Одновременно он требует от инженерно-технических работников знаний электрофизических и теплофизических процессов, протекающих в бетоне. Только в этом случае искусственный прогрев может быть эффективен и экономичен по сравнению с другими методами.

Производство работ с искусственным прогревом бетона должно вестись в соответствии с разработанным проектом, в котором содержатся: указания по выбору электрооборудования, схемы установки электродов (стержневых, полосовых, пластинчатых, струнных, нашивных и т.д.), указания по установке электронагревательных элементов (инфракрасных и низкотемпературных), схемы подводки электропитания с подключением электродов или электронагревателей [16].

1. Электродный прогрев

Одним из наиболее эффективных методов зимнего бетонирования считается электродный прогрев. Прогрев бетона с помощью электродов сохраняет необходимые параметры твердения раствора при заливке в зимний период. Этот способ подразумевает введение в бетон или размещение на его поверхности электродов (стержневых, полосовых, струнных, пластинчатых), которые затем подключают к трансформатору. В результате образуется электрическое поле, которое согревает бетон, а не окружающую среду. Подбирая и регулируя выходные параметры трансформатора, можно добиться необходимой температуры прогрева бетона.

Вяжущие и заполнители, входящие в состав бетона, в сухом состоянии обладают высоким сопротивлением. Вода же является составляющей, которая резко понижает сопротивление бетона. Поэтому свежеуложенный бетон является хорошим проводником, и электрический ток, проходя через него, быстро разогревает смесь.

Однако, несмотря на ряд положительных особенностей этого метода, большую сложность представляет управление электродным прогревом. Важно помнить, что удельное электрическое сопротивление бетона меняется по мере его выдерживания. Этот процесс не является линейным и экспериментальные исследования величины этого показателя для бетонов отсутствуют [12].

Физическая сущность электропрогрева идентична электроразогреву бетонной смеси, т.е. используется теплота, выделяемая в уложенном бетоне при пропуске через него электрического тока.

Образующая теплота расходуется на нагрев бетона и опалубки до заданной температуры и возмещение теплопотерь в окружающую среду, происходящих в процессе выдерживания. Температура бетона при электропрогреве определяется величиной выделяемой в бетоне электрической мощности, которая должна назначаться в зависимости от выбранного режима термообработки и величины теплопотерь, имеющих место при электропрогреве на морозе.

Перспективным представляется использование электропрогрева бетона в режиме прогрева «подъем-изотермический прогрев-остывание». В бетоне теплота распространяется теплопроводностью. Электропрогрев бетонной смеси в конструкциях основан на использовании выделяемой теплоты при прохождении через него электрического тока. В зависимости от расположения электродов прогрев подразделяют на сквозной (электроды располагаются по всему сечению) и периферийный (по наружной поверхности).

Во избежание отложения солей применяют только переменный ток. Сквозной прогрев осуществляют с помощью стержневых электродов из арматурной стали диаметром 6 мм с заостренным концом, ее вставляют в отверстия в опалубке и резким движением вколачивают в противо­положный щит опалубки. Электроды и арматура не касаются. Необходимый тепловой режим можно создать несколькими методами. Рекомендуемый способ выдерживания бетонных и железобетонных конструкций при производстве работ в условиях отрицательных температур определяется типом бетонируемой конструкции и модулем поверхности. Модуль поверхности определяется по формуле:

М _п = , (2.3)

где F_охл – площадь охлаждаемой конструкции;

V- объем конструкции.

Экспериментальный метод определения удельного сопротивления бетона в зависимости от времени и те температуры его нагрева может быть продемонстрирован на модели. Обеспечение требуемого качества бетона после его электропрогрева при оптимальном расходе электроэнергии невозможно без выдерживания заданного температурного режима.

В процессе прогрева бетон набирает прочность, переходит из жидкой фазы в твердую, из-за чего возрастает его сопротивление прохождению тока, что приводит к падению мощности. Для поддержания мощности на расчетном уровне необходимо повышать напряжение на электродах. Регулирование напряжения на электродах для обеспечения необходимой мощности при изменении электрического сопротивления бетона выполняют в соответствии со следующей зависимостью:

V= , (2.4)

где Р - требуемая удельная электрическая мощность, необходимая для подъема температуры или изотермического прогрева (принимается максимальная из них), кВт/м³;

Характеристики

Список файлов ВКР