книги из ГПНТБ / Черкасов, Г. И. Введение в технологию бетона

Способ термоса целесообразно применять при бетониро­ вании массивных конструкций. Для большей эффективности способа желательно использовать высокопрочные и быстротзердеющие цементы, химические добавки и другие техноло­ гические мероприятия по ускорению твердения бетона.'

Весьма перспективен электроразогрев бетонной смеси на стройплощадке до более высоких температур (70—90°), по­ зволяющих проводить ее укладку в опалубку аналогичнометоду горячего формования железобетонных изделий.

Способы бетонирования

сподачей тепла извне

Кспособам бетонирования с подачей тепла бетону извне относятся воздухопрогрев в тепляках, паропрогрев и электро­ прогрев, обеспечивающие твердение бетона до набора им кри­ тической прочности. .

Устройство тепляков, ограждающих бетонируемую кон­ струкцию,— самый старый и неэкономичный способ зимнего бетонирования, но в то же время и самый'.надежный. Тепляки делают из фанеры или брезента; для экономии тепла и мате­ риалов нужно, чтобы размеры тепляка были минимальными. Воздух в тепляке нагревается перейосными печами, калори­ ферами или при помощи временного парового отопления.

Паропрогрев бетона производится паровыми рубашками, охватывающими конструкцию с опалубкой.'Обычно паровые рубашки делают из утепленных деревянных щитов, прикреп­ ляемых к опалубке. Щиты плотно подгоняют один к другому, а швы между ними закрывают нащельниками либо промазы­ вают глиной. В нижнюю часть паровой рубашки впускают насыщенный пар низкого давления. Температурный режим бетона в конструкции примерно должен соответствовать па­ раметрам, принимаемым для пропаривания бетона при уско­ ренном твердении его в пропарочных камерах.

Паропрогрев вертикально расположенных элементов ра­ ционально производить в капиллярной опалубке, которая по­ зволяет экономить лесоматериалы и теплоизоляцию. В капил­ лярной опалубке пар проходит по узким треугольным или прямоугольным каналам, создаваемым в щитах опалубки со стороны, обращенной к бетону, стесыванием кромок досок опалубки или выборкой у них четвертей и закрытием пазов полосками кровельной стали.

Иногда балки и колонны прогревают паром, про-пускае-

162

мым по трубам диаметром 13—38 мм, укладываемым перед бетонированием в опалубку вдоль оси конструкции; после затвердевания бетона трубы остаются в конструкции.

Внастоящее время паропрогрев бетона применяется редко

ипочти .повсеместно заменен электропрогревом. Электропрогрев конструкций при зимнем бетонировании

принципиально не отличается от электропрогрева, применяе-

. мото для ускорения твердения бетона. Электроды используют стержневые, струнные, нашивные и плавающие. Расположение электродов должно обеспечивать равномерность электриче­ ского, а следовательно, и температурного поля в бетоне.

Время выдерживания бетона при электропрогреве может быть разделено на три периода: 1) период разогрева со време­ нем ti с плавным повышением температуры бетона от началь­ ной tc.H до изотермической расчетной; скорость подъема тем­ пературы в конструкциях с модулем поверхности менее 6 не должна превышать 8° в час, а с модулем поверхности более 6 10'3 в час; 2) период изотермического выдерживания продол­ жительностью гг с температурой tp; эта температура для бе­ тонов на портландцементе не должна превышать 50—70°; 3) период термосного остывания продолжительностью тз с по­ степенным снижением температуры tp до конечной t6.io при которой начинается замерзание бетона. Скорость остывания

в час для конструкций с модулем поверхности от 6 до 10. Расчет температурных режимов при электропрогреве вы­

полняют следующим образом.

Зная начальную температуру бетона te.H, назначают тем­ пературу изотермического прогрева бетона tp, скорость разо­ грева At и определяют длительность разогрева бетона в часах

Далее определяют время термосного выдерживания при осты­ вании бетона (не учитывая экзотермию цемента)

где t„,B — температура наружного воздуха в °С;

К — коэффициент теплоотдачи опалубки, определяемый по приведенной ранее формуле;

t"6.cp — средняя температура термосного выдерживания бетона

tр 1 tб .к .

П .ср— 2

По табл. 27 устанавливают время выдерживания бетона до приобретения им 50% марочной прочности при 15° и опре­ деляют значения параметров эквивалентных сроков выдер­ живания бетона А, приводя сроки выдерживания во всех пе­ риодах к температуре 15°: Ai — параметр, соответствующий температуре Кб.Ср, А2—температуре tPj А3—температуре tVcp.

Общая длительность эквивалентного выдерживания бето­ на (при t = 15°)

'^А^+Аз'Сг+АзУ, [час]. Длительность изотермического прогрева

Если прогрев осуществляется без учета термосного осты­ вания, то

{час].

Потребный расход электроэнергии для прогрева одного кубометра бетона (без учета экзотермии цемента) может быть рассчитан по формуле

W = Pj ■'с14-Р2-х2 [к в т - ч ]

где Pj — мощность для разогрева 1 м3 бетона до температуры

Р2—" мощность, '.необходимая для поддержания температу­ ры бетона на постоянном уровне в квт/м3,

P2= 116-10-5-K-Mn(tp- t„ .B).

Холодное бетонирование

Как было сказано, твердения бетона на морозе можно до­ стигнуть введением в бетонную смесь химических добавок,

164

понижающих температуру замерзания воды и ускоряющих процессы твердения цемента при низких температурах.

Наиболее широко в нашей стране для холодного бетони­ рования применяют добавки хлористого кальция и.хлористого натрия, углекислого калия (поташа) и азотистокислого нат­ рия (нитрита натрия).

Наибольший опыт зимнего бетонирования накоплен при использовании совместной добавки хлористого кальция и хло­ ристого натрия. Влияние хлористого кальция на ускорение твердения бетона было рассмотрено выше и связано с уско­ рением гидролиза C3S и образованием новых комплексных нерастворимых, соединений в цементном тесте-камне. Хлорис­ тый натрий препятствует быстрому загустеванию смеси, пластифицирует ее, обеспечивает совместно с хлористым каль­ цием присутствие жидкой фазы в бетоне. Кроме того,' хлорис­ тый натрий мешает образованию хлоралюминатов высокохло.рпдной формы, вредных на поздних стадиях твердения цементного камня.

Для бетонов с противоморозными добавками хлористых солей должны применяться портландцементы с содержанием элита более 45%, а трехкальциевого алюмината менее 10%, желательно также уменьшенное содержание в цементе четы­ рехкальциевого алюмоферрита и гипса.

Основным недостатком хлористых солей является их кор­ родирующее действие на арматуру в бетоне, поэтому в на­ стоящее время для холодного бетонирования железобетонных

вязкость воды и усиливает ее взаимодействие с цементом, углублением гидролиза C3 S вследствие связывания Са(ОН)2 в нерастворимое соединение СаС03. При использовании по­ таша как противоморозной добавки наиболее эффективны среднеалюминатные портландцементы с отношением БЮггАЬОз от 2 до 6.

Большим производственным недостатком поташа являет­ ся быстрое схватывание бетонных смесей, в связи с чем такие

165

смеси следует приготовлять не на централизованных бетонных узлах, а у места бетонирования.

П. Э. Риккертом предложена противомо,розная добавка нитрита натрия. Ее действие также связано с интенсифика­ цией гидролиза C3S и образованием комплексных соедине­ ний — гидронитроалюминатов кальция. Нитрит натрия — относительно более слабая противоморозная добавка, неже­

Противоморозные добавки обеспечивают гидратацию це­ мента и твердение бетона, но при отрицательных температу­ рах процессы идут медленно и бетон набирает критическую прочность примерно через месяц твердения на морозе

(табл. 29).

Т а б л и ц а 29

Усредненные значения относительной прочности бетонов с химическими добавками в различные сроки твердения на морозе

166

Свойства холодного бетона ниже, чем бетона, твердеюще­ го в нормальных условиях. При равной прочности холодные бетоны обладают повышенной усадкой, имеют пониженные показатели .морозостойкости и водонепроницаемости. Поэтому приводимые . в табл. 28 количества химических до­ бавок являются предельными. При производстве работ необ­ ходимо стремиться к уменьшению количества вводимых в

смесь добавок, что возможно при использовании метода «хо­ лодного термоса». Бетонную смесь с химическими добавками укладывают при температуре ее приготовления с утеплением опалубки, обеспечивающей твердение смеси до критической прочности при температурах выше температуры окружающе­ го воздуха. Такой режим выдерживания рассчитывают по формуле

где т — время остывания бетона до значения tAOn в часах; Поп — допускаемая температура охлаждения бетона в °С. Применяя метод «холодного термоса», можно производить

бетонирование конструкций при температурах воздуха более низких, чем указанные в табл. 28 предельные значения, соб­ людая норму введения противоморозных добавок.

Правилами СНиП критическая прочность для бетонов с добавками хлористых солей установлена в 25% марочной, но не менее 50 кГ/см2. Для бетонов с добавками поташа и нит­ рита натрия критическая прочность такая же, как и для бе­ тонов без добавок.

Способы холодного бетонирования используют для моно­

бавками в предварительно напряженных конструкциях, а конструкциях, соприкасающихся с агрессивными водами, и при возведении монолитных железобетонных дымовых труб.

Бетон с добавкой хлористых солей нельзя применять: 1) в конструкциях, имеющих выпуски арматуры или сталь­ ные закладные детали; в конструкциях с защищенной арма­ турой добавка хлоридов должна быть не более 2% веса це­ мента; 2) в конструкциях, на поверхности которых не допус­ каются высолы; 3) в конструкциях, не допускающих повы­ шенной их гигроскопичности.

Бетон с поташом запрещается использовать: 1) в конструк-

167