материалы ТВЗ папка ДИПЛОМ-2014 / зим бед / УП Зимнее-бетонирование-2011

3. Технология бетонирования с применением противоморозных добавок

ландцементов нежелательно, а в бетонах с повышенными требованиями по морозостойкости запрещается. Наиболее эффективными являются быстротвердеющие портландцементы

ипортландцементы М500 и М600.

Вслучае применения нитрита натрия наиболее целесообразно использовать портландцементы с содержанием С3А не бо-

лее 6 %, а с добавками хлористых солей и поташа – не более 9 %. Бетоны с противоморозными добавками требуют меньшего расхода воды на единицу объема, чем обычные бетоны. Этим

можно объяснить повышенную прочность и морозостойкость бетонов с добавками солей по сравнению с марочной прочностью. Соответственно и водоцементное отношение у бетонов с добавками солей меньше, чем у обычного (эталонного), изготовленного из равноконсистентных смесей.

Необходимо строго следить за оптимальным количеством противоморозной добавки, введенной в бетонную смесь, так как это имеет важное значение: недостаточное ее количество может привести к преждевременному замерзанию, а избыточное – к снижению темпа твердения бетона и неоправданному увеличению его стоимости.

Замораживание бетона в раннем возрасте отрицательно сказывается на конечной прочности и, как правило, приводит

кнеобратимым деструктивным процессам. Если же бетон замерзнет после набора критической прочности, то это приведет лишь

квременному замедлению или прекращению твердения. Поэтому при назначении количества и вида добавки необходимо исходить

из расчетной температуры твердения, которая бы обеспечила набор прочности бетона, не менее критической до замерзания.

3.3.Определение расчетной температуры твердения бетона

итолщины утеплителя изделий и конструкций

После экономического и технологического обоснования выбора противоморозной добавки определяется время остыва-

131

Технология бетонных работ в зимних условиях

ния бетона τ (сут) до предельно допустимой температуры tк по формуле

где γб – объемная масса бетонной смеси, принимаемая 2400 кг/м3; Сб – удельная теплоемкость бетона, кДж/(кг °С) (принимается

1,047 кДж/(кг °С) для бетона на гранитном заполнителе и 0,963 – на известняковом); tб.н – начальная температура бетонной смеси, °С; tб.к – конечная (расчетная) температура, до которой определяется время остывания бетона, °С; α – коэффициент интенсивности тепловыделения (принимаем по табл. 56); Ц – расход цемента на 1 м3 бетона, кг; Э – тепловыделение 1 кг цемента за 28 сут твердения при 20 °С, кДж (табл. 57); Мп – модуль поверхности м–1; tн.в – средняя температура воздуха за время τ, °С; Кт – коэффициент теплопередачи опалубки, определяется выражением

Кт 1 1 1 2 ... n ,н 1 2 n

где αн – коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности

опалубки, Вт/(м2 °С); δ1, δ2, δn – толщины слоев опалубки и утеплителя, м; λ1, λ2, λn – коэффициент теплопроводности слоев

опалубки и утеплителя, Вт/м · С; αн и Кт – ориентировочно можно принять по табл. 44 и 45, а λ1… λn – из табл. 58; R – прочность, набираемая бетоном за время τ, % от марочной (должна быть не менее критической прочности, а при необходимости и более высоких значений прочности); tб.ср – средняя температура бетона за время τ, определяемая по формуле

Время остывания, найденное по расчету, сопоставляется с опытными данными. Сравнивается прочность бетона, приня-

132

3. Технология бетонирования с применением противоморозных добавок

тая в расчете R, с прочностью бетона, полученной на основании опытных данных.

Таблица 56

Коэффициент интенсивности тепловыделения

0,01 0,011 0,012 0,013 0,014 0,015 0,016 0,017 0,018 0,019

Таблица 57

Тепловыделение цементов, кДж/кг, различных видов и марок за 28 суток твердения при 20 °С

Таблица 58

Изменение теплофизических характеристик древесины в процессе тепловой обработки в построечных условиях

Последняя Rо находится по экспериментальному графику при температуре твердения tб.ср.

133

Технология бетонных работ в зимних условиях

Сравнивая расчетную R и опытную Rо за время остывания τ, имеем три случая:

1) R > R о – бетон приобретает прочность раньше, чем остывает до расчетной температуры;

2) R = R о – бетон приобретает требуемую прочность, а количество добавки следует назначить по принятой в расчете температуре;

3) R < R о – бетон замерзнет раньше, чем приобретет заданную прочность. В этом случае необходимо утеплять конструкцию, чтобы получить требуемую прочность к моменту замерзания бетона.

С этой целью из формулы времени остывания бетона на морозе определяется значение Кт, которое позволит свести решение задачи ко второму случаю ( R = R о) .

Задача. Определить время остывания бетона с противоморозной добавкой хлорида кальция в сочетании с хлоридом натрия (ХК+ХН), а также расчетную температуру твердения бетона класса В22,5, приготовленного на щебне (гранитном) и портландцементе М500 с расходом 320 кг/м3, если средняя температура воздуха в текущей декаде ожидается –25 °С, а скорость ветра – 5 м/с.

В качестве утеплителя принимаем опалубку 4-го типа. Конструкция имеет Мп = 5 м–1. Температура бетона после укладки равна 12 °С.

Решение:

Согласно «Руководству по применению бетонов с противоморозными добавками» критическая прочность для бетонов класса В22,5 составляет 25 %, а tб.к (для принятой добавки) достигает –20 °С.

Определяем среднюю температуру за время остывания

тогда

134

3. Технология бетонирования с применением противоморозных добавок

20 2400 1,047 (12 20) 0,0155 320 25 17 сут. 86, 4 0,8 5 ( 5 25)

Сравнивая полученные данные с данными табл. 54, находим, что при средней температуре твердения –5 °С для бетонов класса В22,5 с применением добавок (ХК+ХН) для набора критической прочности потребуется всего 5 сут. Мы же получили 17 сут, за это время бетон приобретает прочность порядка 65–70 % от R28. Если нет необходимости в получении прочности большей, чем критическая, то время остывания можно скорректировать за счет принятия другого типа утеплителя (после чего делается повторный расчет).

Если изделия и конструкции имеют Мп > 16, расчетная температура принимается равной:

–минимальной температуре наружного воздуха (в том числе и в ночное время) до приобретения бетоном критической прочности, если температура наружного воздуха ожидается ниже среднемесячной;

–среднемесячной температуре наружного воздуха (если за этот период минимальная температура воздуха выше среднемесячной).

В табл. 59 приведены ориентировочные данные по продолжительности выдерживания бетона до набора им критической прочности.

1.Количество противоморозных добавок следует назначать согласно данным табл. 60 с учетом расчетной температуры твердения бетона.

2.Концентрация раствора затворения (с учетом влажности заполнителей) не должна превышать 30 % для П; 26 % – для НКМ, НК+М, ННК+М, ННХК, ННХК+М, ХК+ХН, ХК+НН; 20 % – для НН.

3.При температуре бетона выше –5 °С вместо ХН можно применять ХК в количестве до 3 % от массы цемента.

135

Технология бетонных работ в зимних условиях

Таблица 59

Продолжительность выдерживания бетона с противоморозными добавками до набора критической прочности

136