Кинетика твердения бетона на СБТЦ при разных температурах
В некоторых странах ведутся интенсивные поиски путей создания сверхбыстротвердеющих (СБТЦ) цементов для получения обычных бетонов марок М50-— ЛИ 50 и более через 2—12 ч твердении при (нормальной температуре с последующим ее ростом к 1—3 сут.
Применение таких цементов позволит исключить термообработку при изготовлении железобетонных изделий на заводах, упростить и удешевить бетонные работы при отрицательных температурах, а также в летних условиях сухого жаркого климата, интенсифицировать методы возведения зданий л сооружений из монолитного бетона с применением переставных л скользящих опалубок.
Исследования по сверхбыстротвердеющим цементам наиболее успешно ведутся в НИИЦементе [1, 2]. В МИСИ разработаны состав и технология сверхбыстротвердеющего алюмосульфатношлакового цемента (АСШЦ) Опытная партия такого цемента была изготовлена на Подольском заводе НИИЦемента совместным помолом в шаровой мельнице четырех исходных компонентов, взятых в следующем соотношении: глиноземистый цемент Пашийского завода М500 — 30%; альфа-полуводнын гипс марки М250— 30%; основной доменный гранулированный шлак—35%; портландцемент с активностью 450 — 5с/о- Полученный продукт при испытании И о ГОСТ 310—76 имел тонкость помола 4900 см2/г, нормальную густоту — 30 %. начало и конец схватывания соответственно через 15—20 мин. Его активность по результатам испытаний образцов в возрасте 28 сут составила 520 кгс/с. В качестве исходных материалов можно применять также кислые доменные шлаки и строительный полуводный гипс активностью не ниже 150. кгс/см2 по ГОСТ 125—74. Сроки схватывания АСШ1Д легко увеличить до 40—50 мин, добавляя с водой затворения обычные замедлители (клееизвестковый, кератиновый, буру и др.) в количестве 0,1—0,4% массы вяжущего.
На полученном цементе в НИИЖБ изучали твердение бетона при температурах от +45 до — 15°С. Опыты проводили через 2 мес после изготовления цемента, что обусловило некоторое снижение его активности. Испытывали образны размером 10х10х10 см из тяжелого бетона состава 1 : 1,81 : 2,72 (Ц : П : III) при ВЩ = 0,47—0,5 с гранитным щебнем крупностью до 2 см и кварцевым песком с МНР=18. Расход цемента составлял 110 кг/м3, с.мссь с O.K. = 6 см.
Одновременно из тех же материалов и одинакового состава для сравнения изготовляли образцы на портландцементе Белгородского завода марки М500. Осадка конуса из смссн на этом цементе несколько меньше (4 см), что обусловлено пониженным содержанием цементного теста по объему.
Бетон на АСШЦ отличается более высоким темпом твердения (табл. 1). В нормальных условиях уже через 4 ч достигается прочность л.рн сжатии, достаточная для распалубки большинства изделий, а через 12 ч — прочность, с запасом гарантирующая нх транспортирование. Бетон на белгородском портландцементе, в котором к этому времени только завершились процессы схватывания, имеет более низкие прочностные показатели. При повышении температуры до +40°С, характерной, в частности, для сухого жаркого климата, значительно ускоряется твердение бетона на опытном цементе. В этих условиях прочность, необходимая для транспортирования изделий, может быть достигнута менее чем за 4 ч с момента изготовления. Через 4—112 ч твердения прочность образцов достигает 30—40% 7?28 > что намного упрощает и удешевляет уход за бетоном.
Понижение температуры до +5СС незначительно снижает прочность бетона через I ч твердения по сравнению с прочностью, достигаемой в нормальных условиях. при хранении образцов на морозе в течение 4 ч прочность примерно такая же. Это обусловлено тем, что для бетона на АСШЦ и на белгородском Цементе через 4 ч температура в центре образца составляет —1, —2°С, т. С- образец только начинает замерзать. За период охлаждения и последующего оттаивания при +20°С на воздухе в течение 4 ч бетон перед испытанием набирает прочность, близкую к прочности при нормальном твердении. Бетон на АСШЦ при +5°С в возрасте 28 сут практически набирает марочную прочность, а прочность бетона на белгородском цементе составляет 82.% Rs.
При понижении температуры до —5°С кода в бетоне постепенно замерзает. Льднстость свежеуложенного цементного теста, но данным, в этих условиях составляет более 90%. при этом уменьшается скорость гидратации цемента. Так, степень гидратации алита в составе белгородского портландцемента при —5°С в возрасте 28 сут составляет лишь 7,6%. В этих условиях бетон на белгородском цементе набирает прочность не более 15% R8 , а бетон на АСШ1Д замедленно продолжает ее набирать, достигая к 7-м и 28-м суткам соответственно 26 и 45% марочной. При понижении температуры до —15°С твердение бетонов замедляется и наблюдаются большие структурные нарушения при замораживании, в результате чего бетон на опыт- ном цементе за 28 сут набирает лишь 17% 7?28 Бетон на белгородском цементе к этому времени показал ничтожную прочность.
Специальными экспериментами определяли влияние предварительной выдержки бетона на АСШЦ при положительной температуре на последующий рост его прочности при отрицательной температуре. Из рисунка видно, что предварительное (выдерживание бетона при +15—20°С позволяет достичь к 12 ч прочности ПО кгс/ом2. При отрицательной температуре прочность нарастает в период снижения температуры образца до замерзания воды в бетоне примерно и течение 4 ч, а также при последующем нахождении образцов при —5°С от 1 до 28 сут. Kj 28-м суткам прочность составляет 220 кгс/см2. Образцы после 12 ч нормального хранения при —1б°С почти не твердеют и к 28-м суткам прочность около 150 кгс/см2.
Таким образом, предварительное выдерживание бетона на А-СШЦ при температуре позволяет « короткие сроки (менее 24 ч) достичь критической прочности — 60—50% марочной. Выдерживание бетона при положительной температуре в течение 4 ч полезно при последующем его твердении при температуре не более —5°С. Однако этого недостаточно для сохранности бетона, если в последующем он будет подвергаться воздействию температуры до — 15°С и более.
