
книги из ГПНТБ / Миронов С.А. Бетоны, твердеющие на морозе
.pdfБЕТОНЫ,
С.А. Миронов ТВЕРДЕЮЩИЕ
А.В. Лагойда НА МОРОЗЕ
С. А. М и р о н о в , А. В. Л а г о й д а
БЕТОНЫ, ТВЕРДЕЮЩИЕ НА МОРОЗЕ
М о с к в а Стройиздат
1 9 7 4
|
|
|
з/ |
УДК 6 9 1 .3 2 7 :6 6 6 .9 7 2 |
|
|
|
Миронов |
С.Л., Лагойдг |
|
|
морозе, М., Сгройиздат, |
19 7 4 . |
264 с. |
|
В книге |
рассмотрены |
вопросы |
применения хлористо |
го натрия, |
хлористого калышя, поташа и нитрита нат |
рия в качестве лротивоморозных добавок к бетону. На ибольшее внимание уделено твердению и физикомеха ническим свойствам ботонов с этими добавками (проч ность, морозостойкость, деформативность, коррозийная стойкость) в зависимости от различных технологичес ких факторов.
Освещены вопросы приготовления и выдерживания бетона с противоморозными добавками, а также прак тический опыт применения таких бетонов при возведе нии различных зданий и сооружений из монолитного и сборного бетона и железобетона в зимнее время. Рас смотрены химические, физико-химические и физические процессы, происходящие при гидратации цемента и твердении бетона, роль добавое и температурного фак тора в указанных процессах.
Книга предназначена для научных работников научноисследовательских организаций и инженерно-технических работников промышленности строительных материалов и строительных организаций.
Табл. 6 6 , рис. 70, список лиг.: 1 5 8 назв.
© Стройиздат, |
1974 |
|
|
М |
0 3 2 9 - |
4 1 0 |
1 7 3 -7 4 |
0 4 7 (0 1 ) -7 4 |
ВВЕДЕНИЕ |
|
Увеличение объемов капитального строительства |
и со |
кращение сроков ввода объектов в эксплуатацию, |
наме |
ченные первыми пятилетними планами развития народно го хозяйства CQpP, обусловили переход строительства на круглогодичную работу, поэтому одной из важней ших задач стало изыскание рациональных методов произ водства работ в зимних условиях.
В первое время путем возведения дополнительных |
со |
оружений или в закрытых обогреваемых помещениях |
со |
здавали искусственные летние условия (бетонирование в тепляках). Однако этот-метод дорогой и неудобный про изводства работ вскоре был заменен другими, основан
ными также на подогреве материалов и обогреве |
бетона |
в конструкциях (термосное выдерживание, паро-, |
элект |
ро- и воздушно-сухой прогрев). |
|
Позднее был разработан безобогревный способ зимнего бетонирования, основанный на введении в бетонную смесь
добавок солей. |
|
Попытки применения добавок с целью |
производства |
бетонных работ в зимних условиях предпринимались еще
в конце прошлого и в начале нашего века |
Н. Н. |
Лями |
ным, А. А. Байковым, А. И. Лебедянским |
и |
другими |
отечественными и зарубежными учеными и строителями.
Однако наиболее широко добавкичсталн |
применяться |
||
в Советском Союзе, начиная с тридцатых годов. |
"Руко |
||
водство по проведению работ в зимнее время" |
(Союз- |
||
строй, 1931 г.) и другие официальные документы |
|
того |
|
времени рекомендовали при зимнем бетонировании |
при |
||
менять 2-3% хлористого кальция (от веса цемента) |
при |
обязательном сохранении в бетоне положительной темпе ратуры на весь период его .твердения.
3
Начиная с 1 9 4 0 г С. А. Миронов в ЦНППС, Н. Н. |
Бе |
|||
резин в тресте "Тагилстрой" и многие другие |
|
исследо |
||
вали твердение бетона на морозе с добавками |
различных |
|||
солей и соединений. В. Ф. Утенков (ВНИОМС) |
установил |
|||
возможность применения повышенных количеств^ хлорис |
||||
того кальция в бетонных смесях на подогретых |
|
материа |
||
лах. |
|
|
|
|
В результате дальнейших исследований А. В. |
Карамзи |
|||
ным, Т. Г. Курннным, В. Э. Лейрнхом, А. Я. Лпповецким, |
||||
В. М. Медведевым, В. Д. Цыплаковым и Г. А. Шншо |
был |
|||
предложен метод так называемого "холодного" бетониро |
||||
вания, который в 1 9 5 2 г. в опытном порядке |
|
впервые |
||
был применен на строительстве Волго-Донского |
судо |
|||
ходного канала имени В. И. Ленина. Этот |
|
|
удачный |
|
опыт и простота нового способа привлекли |
|
|
внимание |
|
строителей и научно-исследовательских организаций. |
|
|||
Возможность применения такого бетона в |
железобетон |
|||
ных конструкциях промышленных сооружений |
|
|
изучали: |
|
в 25-м Стройтресте г. Воронежа - Е. К. |
Грабинский; |
в автодорожных покрытиях в Союздорнии - А. Н. Защепин, |
|
||||||
Ф.М. Иванов, |
В. И. ОвчароВ; в аэродромных покрытиях |
|
|||||
в Центральной лаборатории |
ЦУКАС - М. А. |
Курнаев, |
|
||||
В. П. Сизов; |
в железнодорожном строительстве в НИИЖТ |
|
|||||
А. В. Саталкин и в МИИТ П. С. Костяев. |
|
|
|
|
|||
Физико-химические процессы твердения цементного кам |
|
||||||
ня в бетонах с добавками хлористых солей |
при |
|
низких |
|
|||
температурах изучали в НИИЖБ (Г. Н. Сиверцев |
и |
Л. В. |
|
||||
Никитина); в Институте физической химии АН СССР (Е. П. |
|
||||||
Андреева и Н. Н. Серб-Сербина); во |
ВНИИстройнефти |
|
|||||
(В. Э. Лейрих и Ю. А. Саввина), а свойства таких |
бетонов |
|
|||||
исследовали в НИИ по строительству Т. В. Рубецкая, Б.Д . |
|
||||||
Тринкер и И. А. Якуб, в НИАИ А. В. Михайлов. |
|
|
|
||||
На основании результатов исследований, |
обобщения опы |
||||||
та и различных ведомственных нормативных документов |
в |
||||||
НИИЖБ АСиА СССР (С. А. Миронов, |
В. Н. Сизов) |
в |
|||||
1 9 5 8 г. была разработана |
"Инструкция |
по |
применению |
||||
бетона с добавками солей, твердеющего на |
|
|
морозе" |
||||
(СН 4 2 -5 9 ). |
|
|
|
|
|
|
|
4
Практически вслед за применением бетонов с добавками
хлористых солей началось исследование и опытное |
приме |
|
нение строительных растворов с добавками поташа. |
|
С |
1 9 5 3 г. этим вопросом занимались во ВНИИОМС |
И. |
А. |
Токмакова, а затем И. И. Богатырев и А. А. Шишкин |
в |
|
ЦНИПС. С 1 956 г. начались исследования растворов и |
бе |
|
тона с добавкой поташа в ЛИСИ (М. Г. Давидсон) |
|
во |
ВНИИГС (Е. В. Лавринович), НИИЖБ (С. А. Миронов, Б. А,
Крылов, Е. Н. Ухов), во МХТИ им. |
Д. И. Менделеева |
(Ю. М. Бутт, В. М. Колбасов, А. В. Лагойда), а также |
|
во многих других институтах и лабораториях. |
В 1 9 5 3 г. раствор с добавкой поташа в опытном порядке
.начинает применять при производстве штукатурных работ, а с 1 956 г. - при кладочных работах. В зиму 1 958 / 59 г. поташ применен в бетоне замоноличивания стыков сборных железобетонных конструкций.
На основании результатов научно-исследовательских |
ра |
|
бот и производственного опыта применения бетона с |
до |
|
бавками поташа в НИИЖБ АСиА СССР (С. А. |
Миронов, |
Б.А. Крылов) совместно с ЦНИИСК (И. А. Токмакова), ЛИСИ (М. Г. Давидсон), ВНИИГС (Е. В. Лавринович) и Главленинградстроем (Г. Н. Кулик) в 196 2 г. разрабо таны "Временные указания по применению бетонов, твер
деющих на морозе с добавкой поташа". |
|
На строительных объектах Главмосстроя в 196 3 г. |
в |
опытном порядке применяются цементные растворы с |
до |
бавками нитрита натрия для замоноличивания стыков сбор
ного строительства. Примерно в это же время |
начинают |
||
ся исследования нитрита натрия как противоморозной |
до |
||
бавки к строительным растворам и бетону в НИИЖБ |
(С.А. |
||
Мироновым, А. В. Лагойдой и Е. Н. Уховым), |
в ЦНИИСК |
||
(А. А. Шишкиным и Э. А. Бравинским), в |
НИИМосстрое |
||
(Я. Р. Бессером) и в ряде других организаций. |
|
||
На основании обобщения существовавших |
|
нормативных |
документов, накопленного производственного опыта и ис следований, выполненных в НИИЖБ, ЦНИИСК, ЦНИИОМТП, МХТИ, ЛИСИ, ВНИИСТ, МИИТ, ВНИИМонтажспецстрое,
Главленинградстрое, Главмосстрое и многих других |
орга |
низациях, НИИЖБ (С. А. Миронов, А. В. Лагойда, |
Е. Н. |
5
Ухов) разрабатывается "Руководство по применению |
бе |
тонов с противоморозными добавками" (Стройиздат, |
М., |
1 9 6 8 г.). Основные положения Руководства включены |
в |
СНиП Ш -8.1-70 "Бетонные и железобетонные конструкции монолитные. Правила производства и приемки работ".
В результате исследований, выполненных в последние го
ды В. Б. Ратиновым, В. Э. Лейрихом, Т. И. |
Розенберг, |
|
Э. Д. Брейтман, Е. Д. Кузьминым, В. В. Вирской, |
А. Я. |
|
Ардеевым, А. Б.'Модылевским и другими, предложен |
еще |
целый ряд противоморозных добавок - нитрит-нитрат каль
ция (ННК), нитрит-ни^рат-хлорид кальция (ННХК), |
ННХК |
в сочетании с мочевиной (ННХКМ), нитрат кальция |
в со |
четании с мочевиной (НКМ), содопотаідная смесь, |
ам |
миачная вода.. Некоторые из них с успехом начинают |
при |
меняться в строительстве. Однако официально в качестве противоморозных добавок к бетону в настоящее время раз решено применение четырех солей: хлористого натрия,хло ристого кальция, поташа и нитрита натрия, которые и рас сматриваются в настоящей монографии.
Поскольку бетоны с противЪморозными добавками отли чаются от обычных наличием добавки и специфическими ус
ловиями твердения, то чтобы не повторяться и |
сделать |
|
материал доступным для понимания, сначала |
рассмотре |
|
ны эти процессы применительно к обычному бетону, |
а за |
|
тем лишь те изменения, к которым приводит |
присутствие |
|
той или иной добавки. При этом авторы исходили из |
того, |
что ознакомление читателей с процессами, происходящими при гидратации цемента и твердении бетона, поможет представить, с чем связаны некоторые специфические свой
ства бетонов, твердеющих на морозе, и позволит |
правиль |
||
но выбрать и применить противоморозные добавки. |
|||
Материалом для написания книги послужили |
исследова |
||
ния лаборатории методов ускорения твердения |
|
бетона |
|
НИИЖБ Госстроя СССР, выполнены те под |
руководством |
||
авторов, опубликованные в печати материалы, |
а |
также |
|
производственный опыт применения бетонов |
с |
противомо |
|
розными добавками. |
|
|
|
6
Авторы считают своим долгом выразить |
искреннюю |
|
благодарность канд.техн.наук Е. Н. Ухову и О. Е. |
Короле |
|
вой, инженеру Т. А. Барановой и техникам А. И. |
Егорки- |
|
ной, Л. С. Кочуро, Л. 3. Пахомовой и В. Б. |
Хухлаевой, |
|
принимавшим участие в исследованиях. |
|
|
ГЛАВА 1. ГИДРАТАЦИЯ ЦЕМЕНТА И ТВЕРДЕНИЕ БЕТОНА ПРИ НОРМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
Гидратация клинкерных минералов и цемента
Портландцемент и его разновидности являются продуктом тонкого помола клинкера, гипса и различных минеральных добавок. Основными минералами клинкера являются трех кальциевый силикат - ЗСаО-Si02(c3S), двухкальциевый си
ликат р - формы - 2СаО-5Ю2(р-Сг5),трехкальциевый |
алю |
||||||
минат - |
ЗСаОAL203 (OJA |
) и четырехкальциевый |
алюмо |
||||
феррит - |
4СаО- AL£05-Fe203 (С4АР) В зернах клинкера |
они |
|||||
представлены в виде кристаллов и застывшей |
стекловид |
||||||
ной массы (рис. 1 ). |
|
|
|
|
|||
В зависимости от используемого сырья, условий |
обжига |
||||||
и требований, предъявляемых к современным |
цементам, |
||||||
содержание Ср в портландцементных клинкерах |
составля |
||||||
ет (в %) 4 5 -6 5 , |
р = С2 5 - 20-30% ; С^А - 3 -1 5 |
и C ^ F |
|||||
- 1 -2 0 . Из количественного соотношения видно, что |
ос |
||||||
новными минералами цемента являются силикаты |
кальция |
||||||
(и прежде всего С |
3 |
S ) , продукты гидратации которых и оп- |
|||||
|
|
|
/ |
|
камня. |
||
ределяют главным образом свойства цементного |
|||||||
При затворении цемента взаимодействие указанных |
ми |
||||||
нералов |
с водой протекает одновременно, но с |
различной |
скоростью. Возникающие продукты гидратации могут реа
гировать между собой и давать новые соединения. |
Однако |
||
гидратация цемента в целом состоит из реакций |
взаимо |
||
действия каждого минерала с водой. |
|
|
|
Гидратация силикатов кальция. |
S и (З = |
S |
взаимо |
действуют с водой по уравнению |
|
|
|
8
а C a O -S iOz+n H20 — x C a O - y SiOz - z H; 0 + . .. + mCa(OH)2) ( 1 )
где а = 3 (для С 5 ) или 2 (для р = C ^S). |
|
|
Состав гидросиликата кальция, т.е. значение |
коэффи |
|
циентов X, у и z , а также количество образующейся |
гид |
|
роокиси кальция ( коэффициент т ) зависят от состава |
гид |
|
ратирующегося минерала, продолжительности и |
условий |
|
гидратации (температуры, давления и В/Ц). |
|
|
В начальный период гидратации основность гидросиликата кальция, т. е. соотношение СаО:5Ю (х:у), достаточно вы сока (рис. 2 ).
В дальнейшем основность гидросиликата кальция, обра зующегося при гидратации С 5 , уменьшается и при полной
гидратации минерала составляет около 1,5, т. е. из |
каж |
|
дой молекулы минерала ( ЗСаО SL02 ) примерно |
половина |
|
СаО остается в составе гидросиликата, а вторая |
выделя |
|
ется в виде Са(ОН)^. |
|
|
Основность гидросиликата, образующегося из |
(3=C2S , |
|
уменьшаясь от первоначальной до 1—1 ,1 , с течением |
вре- |
Рис. 1. Структура портландцементного клинкера ( х 5 8 0 ) 1 - C3S ; 2 - (3 - С26 ; 3 - С А; 4 - C4 AF