Применение добавок при низкотемпературном прогреве бетона
Красноярским Промстройниипроектом в 1976—1978 гг. исследован низкотемпературный прогрев бетона с добавками в греющей опалубке. В качестве добавок применяли нитрит-нитрат кальция (ННК) и нитрит-нитрат-хлорид кальция(ННХК). Соотношение компонентов (по массе) ННК : ННХК—1 : 1.
Образцы-кубы с ребром 10 см и призмы размером 10X10X40 см изготавливали из бетона марки М 200 состава 1:1,93:3,63; В/Ц=0,55, расход цемента — 336 кг, O.K.=20 с. В качестве вяжущего использовали портландцемент марки М 400 красноярского завода. Для проведения экспериментов применили лабораторную установку, позволяющую вести обогрев бетона в греющей опалубке при температурах 40, 60 и 80°С.
Эффективность действия добавок ННК и ННХК в зависимости от их количества оценивали по изменению сроков схватывания цементного теста и предела прочности бетона на сжатие. Введение добавки ННХК 2—7% массы цемента сокращает сроки схватывания цементного теста — начало сокращается с 50 до 5 мии, конец — со 120 до 25 мин. Введение 3% ННК и ННХК обеспечило наибольший прирост прочности при прогреве бетона в интервале температур 40—80°С. Минерало-петрографические исследования подтвердили целесообразность прнмеиення добавок ННК и ННХК в указанном количестве. Таким образом, оптимальная концентрация добавок была выбрана на основе изменения прочностных и структурных показателей бетона.
Изучение влияния температуры электротермообработки на прочность бетона с добавками показало, что обогрев при 40 вместо 80°С позволил получить необходимую прочность бетона к моменту остывания конструкции и сократить расход электроэнергии (рис. 1). Следует отметить, что добавки ННК и ННХК интенсифицируют твердение бетона, особенно в начальный период. Механизм действия добавок — ускорителей твердения бетона на составляющие цемента подробно рассмотрен в работе - действие солей кальция приводит к формированию более плотных структур цементного камня в бетоне вследствие образования кристаллизационного каркаса преимущественно из двойных солей — гидратов и их последующего обрастания высокодисперсными гидросиликатами кальция. Тип структуры цементного камня, обусловленный введением электролитов, обеспечивает повышение прочности бетона.
Была проверена возможность применения добавок ННК и ННХК как ускорителей твердения для сокращения продолжительности изотермического выдерживания при низкотемпературном прогреве при температуре 40°С (табл. 1). Полученные данные свидетельствуют о том, что относительный прирост прочности бетона с добавками ННК и ННХК тем больше, чем короче режим электротермообработки. В зимних условиях при необходимости длительного транспортирования бетонной смеси, продолжительного выдерживания ее до подключения греющей опалубки укладки смеси на неотогретое основание добавки ННК и ННКХ применяются для исключения замерзания бетона.
В целях изучения воздействия отрицательных температур на свойства бетона с добавками, подвергавшегося замораживанию в раннем возрасте и твердевшего затем, при положительных температурах, исследовали прочностные и деформативные характеристики бетона. Сразу после изготовления образ: цы помешали в морозильную камеру и выдерживали при температуре —25°С в течение нескольких часов до достижения в центре образца температур О, —3, —5, —7 и —10°С. После этого бетон подвергали электротермообработке при температуре 40°С (рис. 2).
Результаты показывают, что предварительное замораживание бетона в пределах 0—(—5, —7) ие только ие сказывается отрицательно на дальнейшем росте прочности, но даже способствует его приросту. Замораживание при более низких температурах приводит к значительно меньшему приросту прочности, или к ее недобору (в зависимости от температуры замораживания).
Как отмечалось в работе [2], понижение температуры укладываемой бетонной смеси приводит к повышению растворимости извести. Количество продуктов новообразований увеличивается,
На заводе ЖБИ № 18 действуют новые полуконвейерные линии по производству сборных железобетонных изделий. Одна, разработанная СКТБ Главмоспромстройматерналов, предназначена для производства ригелей унифицированного каталога широкой номенклатуры. Годовая производительность линии при двухсменной работе 23509 м3 (14 634 изделий). Схема производства агрегатно-поточная с конвейерной подготовкой форм. Цикл формования 24 мин, продолжительность термообработки изделий 11 ч. Способ предварительного натяжения арматуры электротермический. Изделия формуются на виброплощадке грузоподъемностью 1— 20 т. Установленная мощность всех токоприемников 462,9 кВт.
В целях механизации трудоемких операций, рационального использования производственных площадей и уменьшеное замораживание, затем прогрев при 40°С, в дальнейшем твердение в нормальных условиях ННХК происходит углубление степени гидратации, в том числе алюминатных составляющих портландцементного клинкера.
Помимо кубиковой прочности были изучены и другие прочностные показатели бетона с добавками ННК и ННХК — призменная прочность, прочность на растяжение при изгибе, а также начальный модуль упругости (табл. 2). Предварительное замораживание бетона с добавками е последующим прогревом привели к приросту призменной прочности и прочности на растяжение при изгибе до 18% по сравнению крановых операций на линии внедрен конвейер подготовки форм (шестипостовой приводной рольганг), на котором производятся механизированные операции по распалубке, чистке и смазке форм, укладке арматурных каркасов и сборке форм.
Передача форм с конвейера на виброплощадку осуществляется с помощью портального формоукладчика. Автоматизация процессов термообработки достигается применением системы «Пуск-Зс». Камеры термообработки оборудованы металлическими крышками с механизмами для их открывания и закрывания.
Линия обеспечивает значительное улучшение качества выпускаемых изделий, устранение трудоемких операций по открыванию и закрыванию бортов форм, повышение производительности труда благодаря автоматизации и механизации производственных процессов, рациональное использование производственных площадей, уменьшение числа крановых операций.
НИЛ ФХММ и ТП совместно с заводчанами разработана и пущена в эксплуатацию новая высокомеханизированная полуконвейерная технологическая линия для производства крупноразмерных преднапряженных беспетельных дорожных плит типа ПДП-1,75 (по ТУ 4165—00).
Линия, на которой возможно также изготовление плит типа ПР, ПРВ, НРФ, бетоном без добавки. Та же закономерность, но в меньшей степени проявилась и при определении начального модуля упругости. Понижение температуры бетонной смеси в дальнейшем увеличивает значение модуля упругости на 5—8%. Снижение прироста прочности по сравнению с изменением модуля упругости прогретого бетона свидетельствует о том, что деформативнкые характеристики бетона более чувствительные, чем прочностные.
Выводы
Применение низкотемпературного прогрева бетона с добавками ННК и ННХК в греющей опалубке дает возможность снизить расход электроэнергии и сократить продолжительность электротермообработки.
Проведенные исследования показали, что электротермообработка бетона с противоморозными добавками, остывшего до температуры ниже 0°С, обеспечивает необходимые прочностные и деформативные характеристики.