Строительные материалы .ру

Введение в состав бетона противоморозных добавок

Введение в состав бетона противоморозных добавок понижает температуру замерзания (метод «холодного» бетона). Температура замерзания воды, как известно, понижается по мере повышения концентрации растворенных в ней солей. При использовании метода «холодного» бетона компоненты бетонной смеси не подогревают, а затворяют на холоду водным раствором солей. Вода в све-жеуложенной бетонной смеси не замерзает даже при низких температурах, поэтому гидратация цемента продолжается и прочность бетона постепенно нарастает. Наиболее часто применяют хлориды натрия и кальция, которые рекомендуется вводить в бетон совместно, а также поташ и нитрит натрия. Концентрация добавки в водном растворе берется тем больше, чем ниже температура твердения бетона.
При использовании чрезмерного количества хлористых солей, являющихся электролитами, возникает опасность коррозии стальной арматуры в железобетонных конструкциях. Кроме того, со временем растворимые соли могут мигрировать в бетоне, образуя на поверхности конструкций солевые налеты.
Большинство противоморозных добавок сильно ускоряют схватывание бетонной смеси, и в ряде случаев их приходится использовать совместно с замедлителями схватывания.

Подвод теплоты к твердеющему бетону

Подвод теплоты к твердеющему бетону от внешнего источника применяют в тех случаях, когда запаса аккумулированной теплоты не хватает для достижения к установленному сроку заданной прочности бетона. С этой целью прогревают конструкцию при помощи пара, теплого воздуха, электрического тока либо инфракрасных лучей.
Для обогрева бетона паром используют двойную опалубку («паровую рубашку»). В течение 2 сут прогрева паром при температуре 60...80°С бетон набирает в среднем 60...70 % требуемой прочности.
Более эффективным является ускорение твердения путем пропускания через бетон электрического тока (электропрогрев). Применяя электропрогрев, следует хорошо позаботиться о строгом контроле за ходом процесса и осуществлением мероприятий по охране труда.
В ряде случаев, когда позволяют размеры и конфигурация конструкции, используют индукционный прогрев бетона. Для этого вокруг прогреваемой конструкции укладывают витки изолированного провода. При пропускании по нему электрического тока происходит индукционный разогрев железобетонного элемента. Скорость разогрева составляет 5...10°С/ч, а продолжительность обработки зависит от требуемой прочности бетона.
Обогрев инфракрасными лучами с длиной волны 0,8... 6 мкм применяют в основном для тонких конструкций. Генераторы инфракрасных лучей в виде трубок и стержней нагреваются до 600...1000 °С. Поток излучения направляют с помощью рефлекторов на конструкцию, поверхность которой для сокращения влагопотерь покрывают водонепроницаемой пленкой, хорошо пропускающей инфракрасные лучи. При бетонировании массивных конструкций инфракрасный прогрев применяют в сочетании с другими методами, например методом термоса.

Создание в бетонной смеси запаса теплоты

Создание в бетонной смеси запаса теплоты, необходимой для поддержания положительной температуры твердеющего бетона вплоть до момента, когда его замерзание уже безопасно. В первую очередь сюда относится способ «термоса», при котором подогретую бетонную смесь укладывают в утепленную опалубку и покрывают сверху слоем теплоизоляционного материала. Благодаря зкзотермии цемента поддерживается положительная температура твердеющего бетона в первые 3...5 сут. В качестве вяжущего лучше употреблять цементы алито-алю-минатного типа, например быстротвердеющий портландцемент, который отличается не только высокой скоростью набора прочности, но также и большим тепловыделением.
Бетонную смесь можно подогревать с помощью электрического тока в специальных бункерах, оборудованных электродами. Для создания запаса теплоты прибегают к подогреву компонентов бетонной смеси. Воду обычно подогревают до 60...80°С, заполнители — до 40...60°С; цемент не подогревают. Температуру бетонной смеси назначают с учетом температуры окружающего воздуха: чем сильнее мороз, тем теплее должна быть бетонная смесь. Предельная температура бетонной смеси 35...45°С;при более высокой температуре из-за быстрого схватывания смесь преждевременно загустевает.

Монолитные конструкции

В монолитных конструкциях используют в основном тяжелый бетон или легкий на пористых заполнителях. Бетонную смесь обычно приготовляют на автоматизированных  и  механизированных бетонных заводах  и поставляют на строительную площадку в виде так называемого товарного бетона. Вместе с тем для этой цели нередко используют автобетоносмесители. Это особенно удобно в тех случаях, когда строительный объект удален от центрального бетонного завода на значительное расстояние — более 35...40 км. В автобетоносмесителях можно перевозить кав сухие бетонные смеси (не затворенные водой), так и готовые смеси с перемешиванием их в пути. Использование автобетоносмесителей особенно целесообразно при необходимости изготовления смесей высокой подвижности, если предъявляют повышенные требования к однородности состава бетона. Это относится, например, к бетонированию в скользящей опалубке, использованию трубопроводного транспорта.
Укладке бетона в конструкцию предшествуют подготовительные работы: изготовление и монтаж опалубки,установка арматурных каркасов. Опалубка может быть деревянной, фанерной, металлической. Обычно стремятся применять такую конструкцию опалубки, которая допускает возможность ее многократного использования, например разборно-переставную или скользящую (поднимаемую домкратами).
Удобоукладываемость бетонной смеси назначают с учетом имеющихся на стройке средств уплотнения, типа и размеров конструкции, характера и густоты ее армирования. Бетонную смесь подают к месту укладки с помощью кранов, транспортеров или бетононасосов. Для перекачивания по
трубопроводам наиболее пригодны смеси с осадкой конуса б...8 см и водоцементным отношением 0,4... 0,6. Серийно выпускаемые бетононасосы способны перекачивать бетонную смесь на расстояния до 400 м по горизонтали и до 100 м по вертикали, их производительность достигает 40... 60 м3/ч.
Уплотнение смеси в построечных условиях осуществляют с помощью навесных, т. е. прикрепляемых снаружи к опалубке, и переносных вибраторов — поверхностных или глубинных.
После укладки необходим уход за твердеющим бетоном, заключающийся в создании нормальных темпера-турно-влажностных условий. В летнее время следует защищать открытую поверхность свежеуложенного бетона от высыхания, а в первые часы после укладки — от дождя. Влажные условия твердения поддерживают до достижения бетоном 70 % проектной прочности. После снятия опалубки открытые поверхности бетона регулярно поливают водой.
Особые   требования    предъявляют   к   производству бетонных работ в эстремальных условиях—жаркую погоду или в зимний период. В жаркое время года, особенно в районах с сухим климатом, вследствие разогревания материалов возникает опасность быстрого загустевания и схватывания бетонной смеси из-за увеличения скорости гидратации цемента при повышенных температурах. Поэтому цемент и заполнители надо хранить в условиях, исключающих их чрезмерное нагревание. Температура применяемого цемента должна быть не более 50 °С. Для затворения используют холодную воду. Температура бетонной смеси в момент ее приготовления не должна превышать 20...25°С.   Для   замедления   сроков схватывания в состав смеси необходимо вводить пластифицирующие добавки и добавки-замедлители (нитрило-триметилен, кормовую сахарную патоку).
Уложенный в конструкцию бетон защищают от попадания прямых солнечных лучей и иссушающего действия ветра. Для этой цели его укрывают влагонепроницаемыми или влагоемкими материалами — полиэтиленовой или полиамидной пленкой, брезентом, мешковиной, влажным песком, опилками. После затвердевания бетона продолжают уход, обильно увлажняя влагоемкие покрытия или создавая на поверхности конструкции слой воды   (метод «покрывающих водных бассейнов»).
При бетонировании в зимнее время используют специальные мероприятия, предохраняющие бетон от преждевременного замерзания и обеспечивающие набор прочности в заданные сроки.
Скорость гидратации цемента по мере понижения температуры замедляется, и это приводит к недобору прочности бетона по сравнению с нормальными условиями твердения. При температуре —4...—6°С вода в бетоне замерзает и твердение прекращается. После оттаивания с появлением жидкой фазы процессы твердения возобновляются.
Если бетон подвергся замораживанию в раннем возрасте, то после оттаивания и последующего твердения он будет обладать пониженной прочностью. Это объясняется разрыхлением еще не вполне сложившейся структуры бетона вследствие перехода воды в лед. Поэтому в зимнее время необходимо создавать такие условия твердения, при которых за 2...3 сут бетон набирает достаточную прочность (около 8... 12МПа), позволяющую выдержать воздействие мороза. Эта цель достигается различными приемами.

Сборные конструкции

Сборные конструкции изготовляют с применением любых видов бетона: тяжелого, легкого на пористых заполнителях, ячеистого, специального. Для достижения необходимых эксплуатационных качеств бетон в ряде случаев сочетают с материалами специального назначения— теплоизоляционными, акустическими, гидроизоляционными, антикоррозионными, отделочными.
Например, панели наружных стен жилых и промышленных зданий можно изготовлять трехслойными: два внешних несущих слоя выполняют из тяжелого бетона, а внутренний — из теплоизоляционного материала. Более эффективным, как правило, является применение легких бетонов, из которых изготовляют значительную часть наружных ограждений. Иногда в конструкциях используют одновременно бетоны различных видов. Например, комплексные плиты покрытий промышленных зданий выполняют из тяжелого бетона, воспринимающего силовые воздействия, и газобетона, выполняющего роль теплоизоляции.
В конструкции сборных железобетонных изделий предусмотрены монтажные стальные петли для строповки изделий на крюке грузоподъемного механизма. Кроме того, при заводском изготовлении в тело бетона зафор-мовывают так называемые закладные детали, обычно в виде стальных пластинок, благодаря которым обеспечивается фиксация конструкций в проектном положении. Соединение сборных элементов в единое целое производится путем электрической сварки закладных деталей либо стягивания их болтами.
Зазоры (швы) между сборными элементами заполняют строительным раствором или, если это позволяют размеры шва, бетоном. При затвердевании раствора в швах происходит омоноличивание всей конструкции. Для предотвращения фильтрации через швы влаги в необходимых случаях используют герметики.
Эффективность сборного железобетона значительно возрастает при использовании унифицированных элементов. Унификация изделий массового производства позволяет уменьшить число типоразмеров и обеспечивает взаимозаменяемость изделий; одновременно совершенствуется технология и улучшается качество продукции. Так, благодаря разработке единого каталога унифицированных деталей для жилищного строительства число элементов для полносборного домостроения сократилось на 20% по сравнению с ранее существовавшими типовыми решениями. Вместе с тем улучшились эксплуатационные характеристики и архитектурные качества жилых домов, поскольку унификация допускает возможность комбинирования изделий в разнообразных сочетаниях.
Из сборного железобетона изготовляют все части здания: фундамент, стены подвала, наружные и внутренние стены, элементы каркаса, перегородки, междуэтажные перекрытия, лестничные площадки и марши, кровлю и другие элементы.
В промышленном строительстве разработаны проекты производственных зданий различного назначения, возводимых из унифицированных элементов. Широко используют сборный железобетон в дорожном строительстве (мосты, путепроводы, опоры контактной сети), гидротехническом (элементы плотин, облицовка каналов), при возведении выставочных павильонов, рынков, спортивных сооружений.

Железобетонные конструкции

Универсальность свойств, возможность их регулирования в широком интервале делают бетон эффективным и надежным материалом для изготовления практически любой строительной конструкции. Железобетонными называют конструкции, изготов ленные из бетона и стальной арматуры. Арматура в растянутой зоне элемента увеличивает его несущую способность при действии изгибающих и растягивающих усилий. При соответствующем армировании из железобетона можно изготовлять конструкции, работающие на центральное либо внецентренное сжатие (колонны с консолями), изгиб (балки), растяжение (элементы ферм), либо сопротивляющиеся действию более сложных статических и динамических нагрузок (сжатие с кручением и т. д.).
Конструкции армируют отдельными стержнями, сетками, пространственными каркасами, проволокой. Стержневую горячекатаную арматуру изготовляют гладкой (класс A-I) или периодического профиля (классов А-Н, А-Ш, A-IV и A-V). Лучшими характеристиками обладает горячекатаная арматура периодического профиля классов Ат-IV, AT-V И AT-VI, подвергнутая термическому упрочнению. Арматурная холоднотянутая проволока также может быть гладкой (классов B-I и В-П) либо периодического профиля (классов Вр-I и Вр-И). Высокопрочная проволока класса В-П намного превосходит обыкновенную класса B-I по механическим свойствам.
Применение бетонных и железобетонных конструкций при возведении различных объектов существенно сокращает расход стали для нужд строительства.
Технологические особенности бетонной смеси и бетона допускают два способа производства работ при возведении сооружений. Сущность первого заключается в укладке бетонной смеси в опалубку непосредственно на строительной площадке. При этом получают так называемые монолитные конструкции. Другой способ основан на использовании сборных конструкций. Такие конструкции в виде крупноразмерных элементов изготовляют на специализированных заводах, транспортируют к месту строительства и затем монтируют в сооружение. Основные преимущества использования сборного бетона и железобетона сводятся к уменьшению затрат ручного труда, сокращению сроков возведения сооружений при одновременном резком повышении качества конструкций, которые поставляются на стройку полностью подготовленными к эксплуатации. Сборные железобетонные изделия изготовляют на мощных специализированных предприятиях. Особое внимание уделяется повышению эффективности и качества продукции. Совершенствуется технология изготовления изделий, возрастает доля использования местных материалов и попутных продуктов промышленности при производстве конструкций, повышается степень заводской готовности. Все больше изготовляется прогрессивных изделий из легких бетонов, предварительно напряженных конструкций.
Вместе с тем в ряде областей строительства (гидротехническое, дорожное) довольно значительный объем занимают монолитные конструкции. В монолитном варианте возведены некоторые уникальные объекты (Останкинская телевизионная башня в Москве), а также ряд гражданских и жилых зданий.
При строительстве высотных зданий эффективным является совместное применение монолитного и сборного железобетона.

Химически стойкие бетоны

Эти бетоны изготовляют на специальных вяжущих — синтетических смолах, жидком стекле, с полимерной добавкой.
Критерием оценки химической стойкости является коэффициент стойкости kx.c, равный отношению прочности образцов, подвергшихся воздействию агрессивной среды в течение 360 сут, к прочности контрольных образцов. Чем выше этот коэффициент, тем большей стойкостью обладает бетон. Различают бетоны высокой стойкости (йх.с^0,8), стойкие (&х.с = 0,5...0,8), относительно стойкие (йх.с = 0,3...0,5) и нестойкие (&х.с<0,3).
Необходимая химическая стойкость бетона обеспечивается применением стойких связующих веществ и заполнителей. Обычно используют следующие связующие: фурфурол-ацетоновую смолу, полиэфирную смолу, фурано-эпоксидную смолу, жидкое стекло. Заполнители также должны быть кислотостойкими: кварцевый песок, гранитный щебень и др. Для повышения плотности бетона, уменьшения усадки и сокращения расхода дорогостоящих смол в состав бетона вводят кислотостойкие наполнители — кварцевую или андезитовую муку.
Прочность на сжатие химически стойких бетонов 30... НОМПа, морозостойкость 1000 циклов.

Жаростойкие бетоны

Жаростойкие бетоны предназначены для конструкций, испытывающих в процессе эксплуатации длительное воздействие высоких температур. При нагревании обычного бетона на портландцементе происходит дегидратация Са(ОН)2 и разложение гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, образовавшихся в процессе твердения цемента. В результате прочность бетона сильно уменьшается, а оксид кальция в последующем под воздействием влаги гидратируется с увеличением объема. Это приводит к растрескиванию бетонной конструкции.
Для придания бетону на портландцементе необходимой стойкости к действию высоких температур в его состав вводят тонкодисперсные добавки, содержащие активный аморфный кремнезем, который способен связывать оксид кальция при температуре 700...900°С благодаря реакциям в твердом состоянии. Обычно применяют пемзу, золу ТЭС, шамот, доменный гранулированный шлак. Заполнителями в жаростойких бетонах служат огнеупорные материалы: шамот, бой огнеупорного магнезитового кирпича, корунд, хромитовая руда и др. В качестве вяжущих используют жидкое стекло, глиноземистый и высокоглиноземистый цементы, периклазовый цемент, фосфатные связующие. Тип вяжущего вещества и заполнителей для жаростойкого бетона выбирают с учетом температуры эксплуатации конструкции.
По степени огнеупорности жаростойкие бетоны разделяют на следующие группы: высокоогнеупорные с огнеупорностью выше 1770 °С; огнеупорные с огнеупорностью 1580...1770 °С и жароупорные с огнеупорностью ниже 1580°С.
Установлены классы по прочности на сжатие (В1... В40). В зависимости от предельно допустимой температуры применения жаростойкие бетоны условно подразделяют на   классы от 3-го (t=300°С) до 18-го   (1800°С).
Важной характеристикой жаростойких бетонов является термическая стойкость, которую оценивают числом воздушных или водных теплосмен. Марки жаростойких бетонов по числу водных теплосмен (нагрев — охлаждение в воде) нормируют в пределах Твд5...Твд40, а по числу воздушных теплосмен (нагрев — охлаждение на воздухе) — от Твз5 до Твз25.
При использовании специальных пористых заполнителей получают легкие бетоны, а при введении газообразо-вателей — ячеистые бетоны. Жаростойкие бетоны применяют для футеровки печей, котлов, устройства дымовых каналов, труб в сооружениях различных отраслей промышленности: черной и цветной металлургии, химической, энергетической, в производстве строительных материалов.

Общие сведения о специальных бетонах

Бетоны специальных видов применяют в конструкциях, которые эксплуатируются в особых условиях. В этих случаях необходимо придать бетону какое-либо специфическое свойство или комплекс свойств (например, стойкость к действию высоких температур, химическую стойкость), гарантирующих длительную безотказную работу материала в сооружении. В конечном счете это приносит большой экономический эффект.
Для получения специального бетона с необходимыми свойствами пользуются различными методами. Чаще всего применяют регулирование компонентного состава бетона. В этом случае в состав бетона вводят такие компоненты, которые придают ему нужное качество. Другой путь основан на использовании технологических приемов, благодаря которым регулируется структура бетона.
Отличительные особенности состава и свойств материалов этой группы рассмотрим на примере жаростойких и химически стойких бетонов.

Пенобетон

Пенобетон и пеносиликат приготовляют путем смешивания предварительно подготовленной растворной смеси с технической пеной. Пену получают энергичным взбиванием водного раствора поверхностно-активных веществ, понижающих поверхностное натяжение воды.
Качество пены оценивают кратностью, прочностью и устойчивостью во времени.
Кратность пены — это отношение ее объема к объему водного раствора пенообразователя. Чем выше кратность пены, тем больший объем ячеистой массы может быть получен из данного количества пенообразователя. Прочность и устойчивость (стабильность) пены определяются ее способностью не осаждаться и не расслаиваться, по крайней мере, в начальный период схватывания ячеистобетонной массы. Стабильность пены возрастает при введении животного клея, растворимого стекла или сернокислого железа.
Для получения пены применяют клееканифольный, алюмосульфонафтеновый, смолосапониновый пенообразователи, а также гидролизованную кровь. В последнее время все большее распространение получают синтетические пенообразователи, например сульфонол.
Пенобетонную смесь на цементе или извести с кремнеземистой добавкой обычно готовят в трехбарабанных пенобетоносмесителях. В двух верхних барабанах смесителя раздельно приготовляют пену и раствор, которые затем смешивают в нижнем барабане. Полученную ячеистую массу заливают в формы, выдерживают до приобретения необходимой структурной прочности и подвергают тепловой обработке в автоклавах.
По структуре ячеистый бетон является газонаполненным искусственным камнем с развитой системой пор. Пористость ячеистого бетона достигает весьма высоких значений — 70...80 % и более, что предопределяет малую теплопроводность данного материала.
Важнейшими характеристиками ячеистого бетона являются средняя плотность и прочность. Установлены следующие марки по средней плотности: для теплоизоляционного ячеистого бетона — D300...D500, конструкционно-теплоизоляционного — D600...D900, конструкционного— D1000...D1200. Классы по прочности на сжатие находятся в пределах В0,35... В 12,5.

Усадка при высыхании автоклавных ячеистых бетонов марок D500...D1200 достигает 0,5...0,7 мм/м, неавтоклавных—3 мм/м. Это гораздо выше, чем у тяжелого бетона. Ячеистые бетоны обнаруживают также большую ползучесть, они обладают высокой сорбционной влажностью, паро- и воздухопроницаемостью. Поэтому при использовании их для ограждающих конструкций наружную поверхность защищают более плотными слоями строительного раствора, керамической плиткой, наносят гидрофобизирующие покрытия.
Ячеистый бетон применяют для наружных стен и покрытий промышленных, гражданских и жилых зданий в виде крупных панелей и мелких стеновых блоков.



© 2018 Строительные материалы .ру