Гідрофільні добавки до бетону

Гідрофільні добавки до бетону.

Гідрофільні добавки відрізняються сильним пластифікуючою дією при відносно невеликому воздухововлечении. Тому міцність бетону з добавкою с. с. б. виходить, як правило, вище міцності бетону з гидрофобизующей добавкою, утягує повітря, якщо бетони виготовляються при збереженні рухливості бетонних сумішей в заданих межах.

Залучення повітря, що викликається органічними добавками, є важливим, але не єдиним чинником, що впливає на міцність бетону. Адсорбційні шари органічних речовин затримують гідратацію цементу і наростання міцності бетону. При введенні органічної добавки у дозах, що перевищують певний оптимум, 28-добова міцність бетону знижується, незважаючи на зростання цементно-повітряного відносини. В даному випадку фактор пористості бетону поступається місце гальмуючого впливу надлишку органічної добавки на процес твердіння бетону.

П. А. Ребиндером і його співробітниками розроблено питання про адсорбційному модифікування, що дозволяє створювати дрібнозернисті структури полікристалічних тіл з більш раціональною формою кристалів. Модифікування добавками поверхнево-активних речовин новоутворень в цементному камені не тільки покращує механічні властивості цементного каменю, але і сприяє підвищенню морозостійкості бетону.

Таким чином, міцність бетону, що містить органічну добавку, є результатом різноманітних впливів добавки на бетон.

Оцінка впливу додаткової повітряного пористості на стійкість бетону

Дискусійною була і залишається оцінка впливу додаткової повітряного пористості на стійкість бетону. Більшість американських та інших зарубіжних дослідників ставить морозостійкість бетону в прямий зв'язок з кількістю втягнутого повітря. Думка протилежного порядку, про шкідливий вплив залученого добавками повітря, було висловлено М. А. Решетніковим і В. В. Евфимовским.

Для з'ясування ролі втягнутого повітря нами проведені прямі досліди з визначення водопоглинання цементних матеріалів при тривалому витримуванні їх у воді, а також багаторічні випробування морозостійкості бетонів в лабораторних і природних умовах.

Зразки з пластичного цементно-піщаного розчину складу 1:2,5 (за вагою) і з цементного тіста нормальної густоти виготовляли у формі циліндрів діаметром підстави 70 мм і висотою 10; 31 і 63 мм. Через 90 діб тверднення у вологій камері зразки висушували до постійної ваги при температурі 105°С і поміщали у ванну з водою кімнатної температури. Зміна ваги зразків визначали через 1; 3; 7; 28; 180 та 365 діб зберігання у воді по відношенню до ваги в сухому стані. Водопоглинання обчислювали за результатами випробування 5 зразків-близнюків кожної серії.

Дані про водопоглинанні зразків цементного каменю показали, що кількість поглиненої води зростає пропорційно збільшенню повної поверхні зразка.

Всі застосовані органічні добавки (мылонафт, олеїнова кислота, асидол-мылонафт, с. с. б.) зменшили водопоглинання цементного тіста, определявшееся при короткочасному 1-добовому витримуванні зразків у воді.

Таким чином, гідрофобні та гідрофільні добавки сильно уповільнюють водопоглинання отверділого цементного тесту, причому водопоглинання цементу з органічними добавками має затухаючий характер і стабілізується на тому ж або більш низькому рівні, що і водопоглинання звичайного цементу. Виняток становить цемент з мылонафтом.

Уповільнення водопоглинання цементного каменю

Для цементів з органічними добавками внаслідок уповільнення водопоглинання характерна велика величина відносини. Таке уповільнення водопоглинання цементного каменю, що викликається поверхнево-активними добавками, що є позитивним фактором, що сприяє підвищенню морозостійкості бетону, який піддається епізодичної дії води.

При тривалому витримуванні цементних зразків у воді, особливо в період від 180 діб до 365 діб, спостерігалася тенденція до зближення величин водопоглинання у зразків із застосованих цементів. В результаті після витримування у воді протягом 365 діб водопоглинання цементу з органічними добавками гідрофобного і гідрофільного типу наближається до поглинання звичайного цементу. Однак до кінця досвіду водопоглинання цементів з органічними добавками не перевершувало водопоглинання звичайного цементу.

Водопоглинання цементного каменю зіставлялося з водпоглощением розчину.

Об'ємна вага зразків цементно-піщаного розчину, випробуваних на водопоглинання.

Досліди з розчином складу 1:2,5 представляють інтерес ст. тому відношенні, що при виготовленні зразків з органічними добавками не спостерігалося додаткового залучення повітря. Виняток становить один зразок висотою 31 мм з цементу 2-мн. Розчин з органічними добавками уплотнялся при однакових умовах краще, ніж звичайний і мав, як правило, великий об'ємний вагу. Внаслідок цього пористість розчину 1:2,5 з органічними добавками була менше, ніж у того ж розчину на звичайному цементі.

Органічні добавки до бетону

При тривалому насиченні водопоглинання всіх досліджених серій розчинів прагне до загасання.

Органічні добавки уповільнюють початкове водопоглинання розчину, тому ставлення у розчинів з добавками, як правило, вище, ніж у звичайного розчину. Однак на відміну від цементного тесту, не спостерігалося зближення величин водопоглинення розчинів, виготовлених з різних цементів при тривалому насиченні. У всіх цементів з органічними добавками не тільки сповільнилося початкове вбирання води, але і зменшилася абсолютна величина водопоглинання. Виняток становив гідрофобний цемент з мылонафтом.

На основі результатів дослідження водопоглинання отверділого цементного тіста і розчину (1:2,5) при тривалому насиченні можна вказати, що більшою мірою зменшення поглинання води спостерігалося при застосуванні гідрофобного цементу з добавками асидолмылонафта і олеїнової кислоти, а також при введенні с. с. б. Гідрофобний цемент з добавкою милонафта дав відносно гірші результати.

Досліди показали, що гідрофобні і гідрофільні добавки уповільнюють водопоглинання отверділого цементного каменю і розчину, причому водопоглинання цементу з добавками мала затухаючий характер і стабілізувався до кінця річного терміну насичення на більш низькому рівні в порівнянні з водопоглинанням звичайного цементу. Наявність додаткових повітряних пор, утворених при введенні добавок, не збільшило водопоглинання при тривалому насиченні. Це вказує на те, що більш дрібні пори від залученого повітря не заповнюються водою навіть при тривалому перебуванні цементного каменю або цементного розчину у воді. За даними В. о. Стольникова пори, що утворюються при введенні добавок, мають розміри від 0,0025 до 0,025 див.

Більш дрібні з цих пір ведуть себе подібно контракцнонным: не заповнюються водою при звичайних умовах насичення (але можуть заповнюватися водою під вакуумом), тобто є умовно замкнутими (по термінології академіка П. А. Ребиндера).

Випробування бетонів з поверхнево-активними добавками

Дослідження морозостійкості і водопоглинання привели до висновку, що помірне залучення повітря (2-3%) разом із головними факторами (зменшенням об'єму капілярних пір, запобігання розшаровування і ін) сприяє підвищенню морозостійкості бетону.

Представляють інтерес зарубіжні дані про багаторічному випробуванні бетонів з поверхнево-активними добавками, проведеному в лабораторних і природних умовах. Джексон докладно виклав результати 14-річних лабораторних і 12-15-річних натурних випробувань бетонів, виготовлених на одних і тих же цементах. Були застосовані 27 цементів. Без добавок 21 цемент, в тому числі типу I (загального призначення) -8 цементів, типу II (з помірним тепловиділенням і сульфат-кісткою) ― 5 цементів, типу III (швидкотверднучі) ― 3 цементу, типу I (з низьким тепловиділенням)- 4 цементу, типу (з підвищеною сульфатостійкого) ― 1 цемент. З повітроутягувальними добавками використовувалося 6 цементів (типу I-4, II типу-1 і типу III-1). Питома поверхня цементу була в межах від 1650 до 2800 см 2/г по Вагнеру (що відповідає приблизно 1900-4000 см2/г по Товарову).

Для випробування в природних умовах будували дослідні ділянки доріг, забивали досвідчені палі і закладали масиви. На підставі даних випробування, що проводилося в різних кліматичних умовах, Джексон зробив наступні висновки.

Лабораторні випробування показали, що без поверхнево-активної добавки більшу стійкість мали бетони на цементах з меншим вмістом трьохкальцієвого алюмінату, а також з помірним вмістом C3S і СзА, тобто па цементах I типу (низкотермичных). Морозостійкість бетону залежить від складу цементу, якщо її відчувати в ранні терміни. У більш пізньому Еозрасте ці відмінності стають менше.

В описі стану трьох досвідчених дорожніх цементно-бетонних покриттів після 15 років служби Джексон зазначає, що цементи типів I і (тобто низкоалюминатные) показали велику стійкість до лущення, ніж інші типи цементів без воздухововлекающих добавок. Це узгоджується з даними С. В. Шестоперова і результатами нашого дослідження.

Лабораторні випробування морозостійкості бетонів не суперечили натурних випробувань щодо значного підвищення довговічності при використанні воздухововлекающих добавок. Всі ділянки покриттів, де були застосовані воздухово-влекающие цементи, через 15 років служби не шелушились, хоча кліматичні умови (захід Нью-Йорка) були досить суворими. Бетон покриттів виготовляли з витратою цементу 335-362 кг/м3 при осадці конуса в середньому 7,5 см; прямих даних про величину В/Ц не наводиться. Якщо взяти до уваги осадку конуса, можна вважати, що В/Ц було близько 0,5-0,55 з деякими відхиленнями. Воздухосодержание свіжого бетону на цементах без воздухововлекающих добавок було менше 1%, а з добавками ― в середньому 3% (від 2,5 до 6,2%). На думку Джексона, вплив таких факторів, як хімічний склад і тонкість помелу цементу, є менш важливим в порівнянні з величезним поліпшенням стійкості в результаті застосування воздухововлекающих добавок.

Істотне підвищення морозостійкості при введенні поверхнево-активної добавки в бетон з В/Ц=0,55 повністю узгоджується з нашими даними. Разом з тим поверхнево-активні добавки слід застосовувати в поєднанні з іншими заходами щодо підвищення морозостійкості бетону: раціональним вибором хіміко-мінералогічного складу цементу і характеристик пористості бетону, а також ретельним дотриманням технології укладання бетону і догляду за ним.

Морозостійкість бетону з добавками кремнеорганическими

Бурхливо розвивається хімічна промисловість в даний час освоїла випуск нових видів хімічних продуктів. Деякі з них можуть бути з успіхом використані для поліпшення якості бетону. У зв'язку з цим серйозної уваги заслуговує використання в технології бетону кремнеорганических сполук, які знаходять все більш широке застосування в різних областях техніки.

Як показали наші досліди, в більш широкому масштабі підтверджені В. М. Москвіним та В. Р. Батраковым, а також О. В. Кунцевичем, П. Е. Александровим і Е. В. Лавринович

довговічність гідротехнічних бетонів значно підвищується при введенні кремнеорганических сполук полигидро-силоксанового типу і типу сіліконата натрію.

Емульсію готують у швидкохідної электромешалке-эмульгаторе продуктивністю 40-50 л/год з числом обертів 8000 - 12 000 в 1 хв. Спочатку в холодну воду додають желатин з розрахунку отримання 1%-ного розчину і підігрівають при температурі 60-80°С до повного розчинення желатину. Охолоджений розчин заливають у прийомну лійку, включають емульгатор і додають рідину ГКЖ-94 100%-ной концентрації. Співвідношення ГКЖ до розчину желатину 1:1 (по вазі).

Для одержання однорідної емульсії її пропускають через емульгатор не менше п'яти разів при 8000 об/хв і не менше двох разів за 12 000 об/хв. Приготовлена таким чином емульсія, перебуваючи в ретельно закупореній тарі, зберігається протягом 1-2 місяців без розшаровування. З метою збільшення терміну стабільності емульсії В. М. Москвін та В. Р. Наймитів випробували заморожування її у вигляді брикетів. У замороженому стані емульсія може зберігати свої первинні властивості як завгодно тривалий час. Після відтавання ніяких ознак розшаровування емульсії не спостерігається і всі її властивості зберігаються.

Кремнеорганическим з'єднанням типу сіліконата натрію є рідина ГКЖ-Ю, що представляє собою водно-спиртовий розчин этилсиликоната натрію зі структурною формулою

Рідина ГКЖ-10 змішують в будь-яких співвідношеннях з етиловим спиртом або водою до утворення прозорих (з етиловим спиртом) або злегка каламутних (з водою) розчинів.

Кремнеорганічною рідини обох типів вводять в бетонну суміш з водою замішування.

Пропарювання сильно знижує морозостійкість бетонів, виготовлених на высокоалюминатных портландцементах.

Вивчалася можливість підвищення морозостійкості бетонів, виготовлених з цементів з високим вмістом СзА шляхом введення до їх складу кремнеорганических добавок.

Дослідження проводилися з метилсиликонатом натрію (ГКЖ-Ю) і емульсією ГКЖ-94, які вводилися з водою замішування.

Цемент, використаний для дослідження, був виготовлений в лабораторному кульовому млині на клінкері, який мав наступний розрахунковий мінералогічний склад: C3S--60%, C2S - 17%, СзА-13%, C4AF-9%.

Тонкість помелу цементу характеризується залишком на ситі № 0085, рівним 8%. В цемент при його виготовленні додавали 4% двоводяного гіпсу і 10% опоки. З даних цієї таблиці видно, що кремнеорганічною з'єднання кілька підвищують межа міцності цементів як при стиску, так і при розтягуванні.

Випробування бетонів на міцність і морозостійкість

При введенні добавок в кількості 0,2% незначно знизилася міцність при стисненні і підвищилася міцність при розтягуванні.

Випробування бетонів на міцність і морозостійкість проводили в зразках 10X10X10 див. В якості заповнювачів застосовували гранітний щебінь з граничною крупністю зерен 20 мм і кварцовий пісок. Пластифікуючі дію кремнеорганических речовин оцінювали в бетонних сумішах з/Д = 0,45 за легкоукладальністю, яку визначали за методом Б. Р. Скрамтаева.

Для встановлення оптимального дозування були проведені досліди з введенням 0,05; 0,1; 0,15; 0,2% добавок. Дозування дані в перерахунку на чисті кремнеорганічною з'єднання (до ваги цементу).

Досліди, проведені з більш жорсткої бетонної сумішшю, укладається без привантаження протягом 2 хв, показали, що пластифікуючі дію надає тільки добавка ГКЖ-94, а ГКЖ-Ю, як і інші пластифікатори, що застосовуються у будівельній практиці, наприклад с. с. б., мылонафт та ін. погано пластичність бетонні суміші з малою витратою води.

Введення добавки ГКЖ-94 в бетонну суміш дозволило знизити витрата води до 7%. Слід зазначити, що звичайний критерій легкоукладальності (заповнення форми для подібних сумішей неприйнятний у зв'язку з малою рухливістю системи. В наших дослідах ступінь ущільнення контролювали по об'ємній вазі бетонної суміші.

Газообразующую здатність кремнеорганических сполук визначали ваговим методом. Встановлено, що введення кремнеорганических добавок в жирні і малоудо-боукладываемые цементні системи призводить до додаткового воздухововлеченія.

Випробування бетону з добавками кремнеорганическими

Показники міцності бетонів з кремнеорганическими речовинами у віці 3 діб нижче, ніж у бетону без добавок (рис. 66). Зниження міцності становить від 9 до 34% в залежності від дозування добавки. До 28 діб твердіння міцність зразків з ГКЖ-Ю практично дорівнює міцності бетонів без добавок, а міцність бетонів, що містять ГКЖ-94, продовжує залишатися нижче міцності контрольних зразків.

Цікаво відзначити, що бетони з добавками продовжували нормально тверднути. Випробування зразків у віці 330 діб показало, що бетони, що містять ГКЖ-10, мали міцність, що перевищує на 15% міцність контрольного бетону. Зразки з добавкою ГКЖ-94 також продовжували тверднути, причому деякі з них досягли міцності контрольних. Міцність зразків з максимальним дозуванням ГКЖ-94 (0,2%) виявилася нижче міцності бетонів без добавок.

Випробування бетону з кремнеорганическими добавками на морозостійкість в агресивних розчинах вироблялося при двох водоцементных відносинах ― 0,45 і 0,38 - 0,35; склад бетону 1 : 1,75:3,5 (за вагою) з витратою цементу 400 кг/м3. Заморожування бетонних зразків проводилося за -17° С, відтавання відбувалося у водопровідній і штучної океанській воді з вмістом солей 35,51 г/л.

Після 620 циклів поперемінного заморожування і відтавання зразки бетону з водоцементным ставленням, рівним 0,45, що містять ГКЖ-94, за зовнішнім виглядом практично не змінилися, у той час як зразки без добавок і з ГКЖ-Ю зруйнувалися після 250-300 циклів випробування. Випробування на стискання збережених зразків, що містять ГКЖ-94, показало, що міцність їх після 620 циклів зросла. Виняток становить бетон з дозуванням добавки 0,05%.

Морозостійкість бетонів з алитоалюминатного портландцементу

Випробування бетонів, виготовлених з В/Ц, рівним 0,38-0,35, після 620 циклів заморожування і відтавання показали, що і в даному випадку добавка ГКЖ-94 істотно підвищила морозостійкість бетону.

Міцність зразків з 0,1% ГКЖ-Ю і 0,15% ГКЖ-94 після 620 циклів майже дорівнює міцності бетону у віці одного року. Контрольні зразки без добавок повністю руйнувалися після 500-525 циклів поперемінного заморожування і відтавання.

Досліджувався також вплив кремнеорганических добавок на морозостійкість пропарених бетонів, насыщаемых штучної океанською водою. Випробовувалися зразки 7X7X22 див. Складу бетонів був прийнятий той же, що і в бетонах нормального твердіння. Водоцементне відношення становило 0,45, а дозування кремнеорганических добавок ― 0,15% ваги цементу. Цемент був приготований без опоки. Оцінка результатів випробування на морозостійкість в агресивних розчинах проводилася динамічного модуля пружності.

Морозостійкість бетонів з алитоалюминатного портландцементу, підданих пропарюванню, приблизно в 10 разів нижче морозостійкості бетонів нормального твердіння. При цьому добавка ГКЖ-Ю дещо підвищує морозостійкість пропарених бетонів, але не до рівня морозостійкості бетонів нормального твердіння. Морозостійкість пропарених бетонів з 0,15% ГКЖ-94 вище морозостійкості бетонів нормального твердіння.

Підвищення морозостійкості бетонів, що містять кремнеор-ганические добавки типу ГКЖ-94, можна пояснити пластифікуючою дією добавки та її гідрофобізующіх впливом, а також більш рівномірною структурою цементного каменю.

Підвищення морозостійкості бетонів

В результаті проведених нами дослідів встановлено можливість отримання морозостійкого бетону з цементу з високим вмістом трьохкальцієвого алюмінату шляхом введення 0,1-0,15% ГКЖ-94.

Цей висновок підтверджується дослідженнями, проведеними в НИИЖБе, ЛИИЖТе і ВНИИГе. За даними В. М. Москвіна, С. М. Алексєєва і В. Р. Батракова, добавка ГКЖ-94 дозволяє отримати більш морозостійкі бетони, ніж воздухововле-кающая добавка с. н. в.

Результати досліджень, проведених в ЛИИЖТе, свідчать про те, що бетони з добавкою ГКЖ-94 мають більш стабільні показники морозостійкості у порівнянні з бетонами, що містять добавку с. н. в. зокрема цими дослідженнями доведено, що зміна вмісту піску в суміші заповнювачів і рухливості бетонної суміші має великий вплив на морозостійкість бетонів з добавкою с. н. ст. і значно менше позначається на морозостійкості бетонів з добавкою ГКЖ-94.

Залежно від змін кількості піску й рухливості бетонної суміші коливання в міцності зразків, що піддавалися випробуванню на морозостійкість, становили для бетонів з ГКЖ-94 близько 20%, а для бетонів з с. н. ст. від 60 до 160%. Ці дані показують, що бетони з добавкою ГКЖ-94 мають значно більш стабільні показники морозостійкості, ніж бетони з добавкою с. н. в. З порівняння показників міцності зразків, виготовлених при одному і тому ж водоце-ментном відношенні, видно, що після 615 циклів заморожування і відтавання бетони з добавкою ГКЖ-94 в більшості випадків мали міцність, значно більшу, ніж бетони з добавкою с. н. в., минулі те ж число циклів заморожування і відтавання.

Дослідження, проведені в ЛИИЖТе, показали, що після 615 циклів заморожування і відтавання втрати міцності бетонів з добавкою ГКЖ-94 не перевищували 25%, бетони ж з добавкою с. н. в., виготовлені при тих же значеннях водоцементного відносини, мали значно більші втрати міцності.

При дослідженні дії добавки ГКЖ-94 в жорстких бетонних сумішах Е. В. Лавринович вивчала розподіл пор за розмірами і морозостійкість бетонів. Було відзначено, що при введенні ГКЖ-94 відбувається інтенсивне газовиділення у всіх бетонних сумішах незалежно від вмісту в них води, причому воно навіть дещо більше в особливо жорстких сумішах.

Незважаючи на збільшення загальної пористості, величина водопоглинання бетонів з ГКЖ-94 до моменту початку випробування на морозостійкість у всіх випадках менше, ніж у бетонів без добавок. Мікроскопічні дослідження цементно-водної суспензії з добавкою ГКЖ-94 показали, що розміри пухирців газу, що утворюються в суспензії, складають 5-10 мк. Ці замкнуті пори переривають мережа суцільних капілярів, зменшуючи капілярний підсос, і знижують водопоглинання. Ці дослідження привели до висновку, що добавка ГКЖ-94 підвищує морозостійкість бетонів, зокрема, завдяки створенню резервних пір.

Досліди В. М. Москвіна і В. Р. Батракова показали, що ГКЖ-Ю і особливо ГКЖ-94 дозволяють також значно збільшити морозостійкість пропарених бетонів із сумішей середньої рухливості (о. к. = 4-6 см), а також бетонів нормального твердіння із сумішей високої рухливості (о. к.= 14 -4-15 см). Автори цих досліджень вказують на те, що в бетонах з добавками кремнеорганических сполук деструктивні процеси протікають повільно і головним чином в периферійних ділянках зразка.

Особливо яскраво такий характер руйнування виражений в бетонах, виготовлених з добавкою ГКЖ-94. В бетонах без добавок деструктивні процеси протікають досить швидко у всьому об'ємі зразка.

Експериментальні визначення розвитку деформацій бетону в насиченому водою стані показали, що в температурному інтервалі від +20 до -60° С найменші деформації по відношенню до сталі мали бетони з добавкою ГКЖ-94. Найбільші деформації подовження відзначені у бетонів без добавок. Проміжне положення займають бетони з добавками ГКЖ-Ю і с. н. в. Ці відмінності в деформаціях бетонів можуть бути пояснені утворенням дрібних, рівномірно розподілених пор в цементному камені при введенні ГКЖ-94, а також часткової гідрофобізацією пір.

Натурні випробування довговічності бетонів, які проводилися протягом ряду років В. М. Москвіним та В. Р. Батраковым в районі Кольського затоки, підтвердили, що найбільш ефективним засобом підвищення стійкості бетону в зоні змінного рівня води виявилося застосування добавки ГКЖ-94 в кількості 0,1-0,2% ваги цементу. Введення добавок кремнеорганических сполук в бетони з В/Ц = 0,5 дозволяє підвищити їх стійкість до стійкості бетонів з В/Ц = 0,4, приготовлених без добавок.

Методи визначення складу морозостійких бетонів

Визначення складу бетону полягає у встановленні кількісних співвідношень між його компонентами, необхідних для отримання бетонної суміші і затверділого бетону, які відповідають проектним вимогам.

Ці співвідношення встановлюються спочатку розрахунковим шляхом, але потім обов'язково перевіряються і уточнюються на досвідчених замісах з матеріалів, що застосовуються на виробництві.

Рекомендуються два методу визначення складу морозостійких бетонів. Обидва методи мають на меті одержання бетону з такою пористістю, яка забезпечила б задану морозостійкість. В першому методі пористість обмежується побічно величиною В/Ц. Другий метод заснований на прямому нормуванні капілярної пористості, величина якої визначається розрахунково-експериментальним шляхом.

Визначення складу бетону за гранично допустимим значенням водоцементного відносини

Граничні величини В/Ц для бетонів різних зон споруд встановлені на основі лабораторних і натурних досліджень. При призначенні складу бетону для споруд промислової гідротехніки найбільша допустима величина В/Ц приймається за табл. 60, а для бетонів річкових і морських споруд.

Рекомендовані величини В/Ц дають можливість отримати морозостійкий бетон тільки при правильному виборі виду цементу та застосування якісних наповнювачів; необхідно також ретельне дотримання технології виробництва робіт.

Після визначення за таблицями граничного В/Ц встановлюється орієнтовний витрата води Ст.

У разі застосування пуццоланового і шлакопортландцементу витрата води збільшується на 10-30 л проти зазначеного в таблиці. Для жорстких бетонних сумішей вміст піску знижується на 1-3%. При застосуванні пластифікуючих, воздухововлекающих і кремкеорганической добавок витрата води рекомендується зменшити на 10%.

Витрати води і вміст піску ставляться до складів бетонної суміші на природному піску з модулем крупності 2,5 В/Ц = 0,55. Для бетону на піску інший крупності при зміні рухливості або водоцементного відносини використовують з поправками.

Визначення складу бетону з урахуванням характеристик пористості

Особливість методу полягає в тому, що вплив на морозостійкість В/Ц і витрати цементу розглядають спільно з показником ступеня гідратації цементу, який підсумовує вплив хіміко-мінералогічного складу цементу і виробничих факторів (приготування, умов і часу твердіння бетону) на характеристики пористості і морозостійкість.

Метод грунтується на наступних принципах.

Визначення характеристик пористості бетону проводиться виходячи з необхідної марки по морозостійкості, з урахуванням якості застосовуваного цементу і умов твердіння.

На основі натурних і лабораторних випробувань виявлені і рекомендовані характеристики пористості для бетонів різної морозостійкості.

Поряд з обмеженням капілярної пористості бажано, щоб у бетонів марок М200 і М300 ставлення контракционной пористості до капілярної становило не менше 0,25-0,3.

Визначення ступеня гідратації цементу до початку експлуатації споруди проводиться на основі попередньо отриманих експериментальних даних про швидкості гідратації застосовуваного цементу в даних конкретних умовах тверднення чи (менш точно) за літературними довідковим даними про кількість зв'язаної води для цементу близького хіміко-мінералогічного складу.

Ступінь гідратації цементу

З числа методів визначення швидкості гідратації цементу Ю. М. Бутт рекомендував ― як простий і швидкий метод визначення зв'язаної води. Маючи дані про кількість зв'язаної води шп, визначають ступінь гідратації цементу, яка пропорційна кількості зв'язаної води:

Якщо портландцемент до 28 діб твердіння пов'язав 15% води (wn = 0,15), то при (aOmax = 0.25 ступінь гідратації цементу а=0,6. У цьому випадку кількість гідратованого 0,2 а цементу складе: 0,6 Ц, тобто 60% загальної витрати цементу в бетоні.

Ступінь гідратації цементу може бути виражена через кількість зв'язаної води. Про кількість зв'язаної води wn = 0,25 а, а ступінь гідратації цементу а = 4 wn.

Можна безпосередньо визначати ступінь гідратації цементу методом петрографічного аналізу.

Для орієнтовних розрахунків характеристик пористості бетону можна користуватися літературними даними про швидкість гідратації цементів різного хіміко-мінералогічного складу.

Існують дані про ступінь гідратації портландцементів з клінкерів заводського випалу. Кількість трьохкальцієвого силікату в клинкерах знаходилося в межах 45-63%, а трьохкальцієвого алюмінату ― від 5 до 19%. Ці межі охоплюють можливі зміни в мінералогічному складі клінкерів. Портландцементи з підвищеною кількістю C3S і СзА.

Неправильно вважати, що зменшення капілярної пористості і підвищення морозостійкості може бути досягнуто шляхом збільшення витрати цементу. Високий витрата цементу не тільки здорожує бетон, але і погіршує його якість у зв'язку з підвищенням усадки бетону і екзотермії.

Для зменшення витрати цементу повинно бути використано підвищення ступеня гідратації цементу шляхом його активізації, а також ретельного приготування бетону і догляду за ним.

Визначення витрати заповнювачів бетонної суміші

Орієнтовна кількість води визначають за довідковими даними в залежності від показника жорсткості з урахуванням виду цементу, поверхнево-активної добавки, характеристик заповнювачів, способу ущільнення. Проте не можна обмежуватися формальним призначенням кількості води за таблицями. Необхідно вжити заходів щодо зменшення витрат води в щільно укладеному бетоні. Зменшення кількості води замішування в бетоні на 20 л/м3 знижує його капілярну пористість на 2% і може підвищити морозостійкість на цілу марку (при тій же витраті цементу). Остаточно витрата води встановлюють після перевірки і коректування на досвідчених замісах.

Зменшення водопотребности бетонної суміші на 10 л/м3 дає можливість зменшити витрату цементу приблизно на 30 ― 34 кг/м3.

Важливе значення має перевірка темпу зростання міцності бетону (в одно-, двох - і трехсуточном віці). Для бетону на основі БТЦ можна користуватися коефіцієнтами зростання міцності, отриманими нами.

Експериментальне уточнення розрахункового складу бетону включає визначення мінімальної кількості води замішування при комплексному використанні всіх заходів, що дають можливість зменшити витрату води в бетоні.

Якщо показник жорсткості бетонної суміші більше заданого, то для поліпшення легкоукладальності слід в першу чергу застосовувати методи, не пов'язані з збільшенням витрати води, так як при збільшенні витрати води потрібно підвищити витрату цементу з умови забезпечення необхідних характеристик пористості. При збільшенні витрати води на 10 л потрібно, щоб кількість зв'язаної цементним гелем води (рівне 0,5 а Ц) також зросла на 10 л.

Збільшення витрати цементу на кожні 10 л води становитиме 33 кг/м3 при а =0,6 і 25 кг/м? при а = 0,8.

Рекомендації по підвищенню морозостійкості бетону в залізобетонних конструкціях

Виробничий контроль за бетоном у спорудженні повинен включати контроль ступеня гідратації цементу з метою перевірки отримання в натурі характеристик пористості бетону, прийнятих при проектуванні його складу. Завдання контролю ― перевірити, чи відповідають отримані характеристики пористості бетону проектним, тобто забезпечена задана морозостійкість. Вихідними даними для контролю є: ступінь гідратації цементу в часі, а також витрата води і цементу. Маючи ці дані, за формулами обчислюють характеристики пористості бетону (капілярну і контракційну пористість, пористість гелю) для зростаючих строків твердіння, що дає можливість встановити час догляду за бетоном, необхідне для отримання проектних характеристик пористості.

Результати науково-дослідних робіт і дані про збереження бетону в експлуатаційних умовах дають можливість рекомендувати конкретні заходи для підвищення терміну служби бетону в спорудах.

Підвищення морозостійкості бетону градирень

Є велика схожість в характері впливу середовища на бетон в об'єктах промислової гідротехніки, а також річкових і морських гідроспорудах. Це насамперед стосується багаторазового заморожування і відтавання як головної причини руйнування бетону надземних частин. Разом з тим треба враховувати, що в деяких промислових будівлях умови для бетону є більш важкими, ніж у звичайних гідротехнічних спорудах.

До такого роду об'єктів відносяться градирні; тут багаторазове заморожування впливає на тонкі конструкції з великим модулем поверхні.

Важкі умови служби бетону в залізобетонних елементах градирень змушують висувати підвищені вимоги до якості вихідних матеріалів, так і до самого бетону. Тому питання підвищення морозостійкості бетону розглядаються окремо для градирень і для гідротехнічних споруд.

Питання підвищення довговічності залізобетонних градирень є комплексним і його успішне вирішення залежить не тільки від якості бетону.

При розробці нових і вдосконаленні наявних конструкцій градирень необхідно пов'язувати конструктивне рішення, методи будівництва та експлуатації з умовами роботи бетону, маючи на меті підвищення його довговічності. Переваги та недоліки конструкції не можна оцінювати у відриві від умов роботи бетону. Слід не тільки використовувати морозостійкі бетони, але і застосовувати конструктивні рішення, а також методи експлуатації, полегшують умови роботи бетону в спорудженні.

Отже, для збільшення терміну служби залізобетонних градирень необхідно виконання ряду основних вимог до конструкцій при проектуванні, а також до застосовуваних матеріалів, якості бетону і технології виробництва робіт.

При проектуванні градирень потрібно враховувати умови експлуатації: розрахункову зимову температуру зовнішнього повітря, а також ступінь агресивності оборотної води і технологічний режим експлуатації (гідравлічні навантаження, можливі перерви в роботі в залежності від характеру виробництва та ін).

 

Ригелі і балки

З метою підвищення довговічності градирень доцільно мати мінімальну кількість стиків збірних елементів, причому для сполучення збірних елементів не слід застосовувати відкритих сталевих закладних деталей. У ряді випадків буде корисна гідроізоляційна захист елементів конструкцій (колон, ригелів, балок) нижнього ярусу градирень.

Ригелі і балки треба спирати безпосередньо на колони, не допускаючи висячих сполучень. На ребрах збірних елементів вентиляторних градирень слід робити фаски з розміром сторін 20 мм

Важливе значення має товщина захисного шару для робочої арматури, яка повинна бути не менше 30 мм.

Слід завжди застосовувати пристосування для фіксації положення арматури з метою отримання проектної товщини захисного шару бетону при виготовленні конструкцій.

Вимоги до бетону градирень приймаються з урахуванням поділу градирні на зони і величини розрахункової негативної температури зовнішнього повітря, яка визначається як середня температура найбільш холодної п'ятиденки.

В залежності від величини негативної температури зовнішнього повітря на території РФ умовно поділяється на три райони:

З урахуванням характеру впливу зовнішнього середовища на бетон як баштові, так і вентиляторні градирні поділяються на дві зони:

перша зона ― надземна частина градирень і водозбірний басейн, за винятком дна і фундаментів; у цій зоні бетон працює в найбільш важких умовах, зазнаючи багаторазового заморожування;

друга зона ― днище водозбірного басейну і фундаменти; тут бетон піддається фільтруючому дії води тій чи іншій ступеня агресивності.

Бетони першої і другої зони повинні бути досить щільними, і ця вимога визначає загальний підхід до обмеження величини В/Ц. Однак при виборі цементу необхідно враховувати, що більш морозостійким повинен бути бетон першої зони, і ця обставина визначає різний підхід до вибору виду в'яжучого для бетону тієї або іншої зони.

Витрата цементу повинен бути, як правило, не більше 450 кг/м3, щоб уникнути великої усадки бетону. Для зменшення В/Ц і підвищення морозостійкості без перевитрати цементу слід застосовувати органічні гидрофобизующие і пластифікуючі, а також кремнеорганічною добавки.

Для бетону першої зони градирні переважніше застосовувати портландцементу з помірним вмістом трьохкальцієвого алюмінату (до 5-6%) і з 45-55% трьохкальцієвого силікату. З цементів, що випускаються нашою промисловістю, ближче всього до цієї рекомендації підходить сульфатостійкий портландцемент. Кількість активних мінеральних добавок може досягати 8% ваги цементу; причому нормальна густота цементного тіста не повинна перевищувати 26%.

Для бетону другої зони поряд з портландцементом можна застосовувати шлакопортландцемент та пуцолановий портландцемент.

Для замонолічування стиків рекомендується сульфатостійкий портландцемент марки не нижче 400. Гипсоглиноземистые розширюються цементи можуть бути використані тільки після випробування на морозостійкість.

При омоноличивании стиків з метою підвищення зчеплення свіжоукладеного бетону або розчину з бетоном збірних елементів рекомендується обмазувати поверхню сполучуваних елементів епоксидною смолою.

Вимоги до заповнювача бетонної суміші

Головні вимоги до дрібного і крупного заповнювача для бетону ― чистота і сталість зернового складу. Крім того, для бетону першої зони градирень крупний заповнювач повинен вибиратися з урахуванням потрібної морозостійкості.

В якості дрібного заповнювача переважно застосовувати кварцовий пісок з модулем крупності не нижче 2,5 і з вмістом пилуватих, мулистих і глинистих частинок, які визначаються відмулюванням, не більше 3%.

Щебінь бажано готувати з невыветрившихся щільних вивержених гірських порід (граніту, сиенита, діориту тощо) з межею міцності у водонасиченому стані не менше 1200 кГ/см2. Слід обмежити вміст зерен неефективної форми (игловатых, лещадної) в щебені для першої (до 5%) і другої зони (до 10%) градирень.

Найбільша крупність щебеню для бетону оболонки баштових градирень з товщиною стінок 15-20 см повинна бути не більше 20 мм, а при товщині оболонки 20-40 см ― не більше 40 мм.

Для підвищення однорідності бетону необхідно гарне перемішування бетонних сумішей, тому помірно жорсткі і малорухомі суміші слід готувати в бетономішалках примусової дії або в вибросмесителях.

Збірні елементи градирень краще формувати в жорстких металевих формах, так як бортова опалубка перешкоджає розширенню бетону при пропарюванні і сприяє підвищенню його щільності.

Збірні залізобетонні елементи можуть тверднути при пропарюванні або в природних умовах. Режим пропарювання слід приймати таким, щоб по можливості виключити деструктивні процеси при тепловій обробці.

Головну увагу потрібно звернути на збереження заданої вологості пароповітряної середовища в пропарювальній камері, визначену швидкість підйому температури і дотримання тих заходів, які виключають швидке охолодження виробів і їх зневоднення після закінчення прогріву.

З цією метою пропарювання слід проводити в безнапірних камерах за відносної вологості середовища 100%; пар з тиском понад 0,5 атм треба пропускати через шар води товщиною не менше 20 див.

Температуру в камері слід піднімати плавно до 50°С зі швидкістю 10°С в годину ― для виробів, виготовлених з малорухомої бетонної суміші, і 15° в годину ― при застосуванні жорсткої бетонної суміші.

При температурі 50°С вироби рекомендується витримати 1,5-2 год; потім температура в пропарювальній камері підвищується плавно (10-15° в годину) до температури ізотермічного прогріву 70° С. Тривалість ізотермічного прогріву виробів встановлюється в залежності від виду цементу і рухливості бетонної суміші досвідченим шляхом з розрахунку досягнення бетоном міцності до кінця пропарювання не менше 70% марочної.

Швидкість зниження температури після закінчення ізотермічного прогріву не повинна перевищувати 10-12° в годину, при цьому розвантаження камери слід проводити при перепаді температур повітря в камері і в цеху не більше 20°. Потім вироби витримують не менше 10 діб влітку в природних умовах, а взимку - в приміщенні з температурою повітря не нижче 10° С при відповідному догляді.

Відпускна міцність бетону для збірних залізобетонних конструкцій повинна бути не менше 100% проектної марки.

У процесі експлуатації градирень необхідно регулярно проводити технічні огляди та своєчасний поточний ремонт конструкцій.

Пошкоджені залізобетонні конструкції

Пошкоджені залізобетонні конструкції слід підсилювати шляхом влаштування залізобетонних сорочок і захисних шарів з бетону, яка відповідає вимогам, що пред'являються до бетону знову споруджуваних градирень.

При проведенні бетонних робіт, пов'язаних з ремонтом, зруйновані ділянки та інші дефекти споруди (раковини, шви бетонування) рекомендується розчищати до здорового щільного бетону і закладати торкрет-розчином або бетоном.

З метою запобігання бетону оболонки градирні від подальшого руйнування рекомендується внутрішню поверхню градирні захищати суцільним шаром торкрет-розчину по металевій сітці, кріпиться до поверхні бетону. Попередньо внутрішню поверхню оболонки градирні треба очистити піскоструминним апаратом. Для кращого зчеплення торкрет-розчинного або бетонного шару зі старим бетоном рекомендується перед нанесенням торкрет-шару або бетонуванням пофарбувати очищену поверхню епоксидною смолою.

Торкрет слід наносити в 2-3 шари загальною товщиною 3-5 см. Для торкретування внутрішньої поверхні градирні можна застосовувати розчин наступного складу : 1 вага. ч. сульфатостійкого портландцементу марки 400-500 на 2 вагу. ч. чистого промитого піску. Для підвищення щільності торкрет-шару в воду, що йде для виготовлення розчину, доцільно додавати близько 0,1% милонафта або інший гидрофобизующей добавки, вважаючи за вагою цементу.

Поверхня торкрета протягом 14-20 днів слід оберігати від швидкого висихання, викликає поява усадочних тріщин.

Щільність бетону

Найголовнішою вимогою, що пред'являються до бетону гідротехнічних споруд, є його висока щільність.

Висока щільність бетону забезпечується призначенням раціональної величини водоцементного відносини за умови щільної укладки бетонної суміші і відповідному режимі твердіння, при якому капілярна пористість буде мінімальною.

Рекомендації по вибору В/Ц зроблені на основі натурних і лабораторних досліджень з урахуванням умов служби бетону в різних зонах споруди і в залежності від кліматичних умов.

Для підвищення морозостійкості бетонів, які перебувають у суворих і особливо суворих умовах, важливе значення має правильний вибір в'яжучого. Результати досліджень дають можливість вибрати цемент з урахуванням конкретних вимог до бетону стосовно морозостійкості, корозійної стійкості, міцності та ін.

Для пропариваемых морозостійких бетонів рекомендується портландцемент, містить близько 56% трьохкальцієвого силікату і 5% трьохкальцієвого алюмінату, розмелений до питомої поверхні близько 3500 см2/р.

Бетон з цього портландцементу був стійкий в умовах спільної дії морозу і морської води.

Для збірних залізобетонних конструкцій річкових гідротехнічних споруд можна застосовувати швидкотвердіючий портландцемент, що містить до 8,5% трьохкальцієвого алюмінату і має високу початкову міцність при нормальному твердінні. Цементи повинні застосовуватися не пізніше ніж через 1 місяць після їх виготовлення. Лежалі цементи, втрати при прожарюванні понад 3%, дозволяється застосовувати тільки для конструкцій підводної і надводної зон після проведення відповідних випробувань.

Для отримання щільного бетону з найменшими усадочными деформаціями потрібно прагнути до зниження витрат цементу, який, як правило, не повинен перевищувати 350 кг/м3. З цією метою необхідний ретельний підбір зернового складу заповнювачів, що задовольняють вимогам ГОСТ на гідротехнічний бетон.

Зменшення витрати цементу в бетоні сприяє застосування малорухомих сумішей.

Підбір складу бетонної суміші

Підбір складу бетонної суміші повинен здійснюватись так, щоб одержати щільний бетон необхідної морозостійкості, міцності і водонепроникності.

Для отримання щільного бетону велике значення мають умови твердіння цементу і зменшення капілярної пористості. У зв'язку з цим серйозну роль відіграє вибір режиму пропарювання конструкцій, так як недостатня вологість в пропарювальній камері, а також різкий підйом і швидкий спуск температури можуть значно знизити морозостійкість бетону.

Режими пропарювання бетонів на різних цементах рекомендовані в розділі I на основі результатів лабораторних і натурних випробувань. Максимальна температура при пропарюванні гідротехнічних бетонів не повинна перевищувати 70-80°С.

Бетони з малопластичных сумішей на портландцементі з вмістом трьохкальцієвого алюмінату до 5% пропарюють при швидкості підйому температури 10-15°с в годину. Бетони на гідрофобному і пластифицированном портландцементі бажано пропарювати тощо при більш повільному підйомі температури: 7-8°C в годину.

Пропарений бетон потребує догляду в перші дні після теплової обробки. Після пропарювання виріб не повинно швидко висихати або піддаватися різкій зміні температури. Тому в холодну пору року пропарені вироби слід витримувати при позитивній температурі (не нижче 10°С) протягом 5-7 днів. У спекотну погоду потрібно в цей час періодичне зволоження.

Догляд за пропаренным бетоном запобігає утворення усадочних і температурних тріщин, а також сприяє самозатягування мікротріщин, що виникли в період теплової обробки.

Основними заходами щодо підвищення довговічності споруд, здійснюваними в процесі їх експлуатації, є проведення систематичних технічних оглядів конструкцій споруд і своєчасний їх ремонт.

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)