ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Ускорениетвердениябетонаипенобетонапутемпредваритель — ного разогрева бетонной смеси

При производстве железобетонных элементов на полигонах, особенно при изготовлении массивных конструкций для промышленного строительства, в ряде случаев целесообразно применять так называемый теплый бетон. Это по­зволяет организовать передвижные установки небольшой мощности для про­изводства крупных железобетонных элементов без больших материальных за­трат и в очень короткое время.

Сущность метода заключается в приготовлении теплой бетонной смеси и последующем сохранении тепла в бетоне в течение определенного времени по­сле укладки его в форму.

В свое время ученые из ГДР провели специальные исследования по этому во­просу и установили оптимальные параметры применения теплого бетона при из­готовлении сборных железобетонных конструкций. Основная цель применения теплого бетона - получение требуемой прочности в начальные сроки твердения.

По данным этих исследований, теплый бетон целесообразнее всего по­лучать путем нагревания заполнителей до +60-80 °С, а в ряде случаев также и воды - до +30°С. Температуру заполнителя устанавливают в зависимости от температуры наружного воздуха и других составляющих смеси, а также с уче­том возможных теплопотерь во время транспортировки.

Скорость нагрева заполнителей в значительной мере определяется их крупностью. Так, песок может быть нагрет до +60 °С в среднем за 30 мин, фрак­ции щебня 3-7 мм - за 2 часа, а 7-15 мм - за 3-5 часов. Влажные заполнители нагреваются быстрее сухих.

Нагревают заполнители в сушильном барабане или в силосе. В качестве сушильных барабанов можно использовать установки, применяемые для на­гревания щебня в дорожном строительстве. В силосах заполнители можно на­гревать паром, поступающим туда через перфорированные трубы, но в этом случае влажность заполнителя будет неравномерной. Возможно также приме­нение отопительных силосов. Однако сушильные барабаны имеют некоторые преимущества, так как заполнители в них нагреваются быстрее и равномернее. Кроме того, в сушильных барабанах можно регулировать температуру нагре­ва. Для регулирования температуры бетона допускается подогрев воды, одна­ко результаты исследований показывают, что ее максимальная температура не должна превышать +30 °С, а минимальная +10 °С. Для получения теплого бетона можно использовать портландцементы марок 400 и выше различного минералогического состава, а также шлакопортландцемент, содержащий не бо­лее 30 % шлака. Процесс приготовления теплого и обычного бетона ничем не отличаются. Перемешивать бетон рекомендуется в бетономешалках принуди­тельного действия.

Для теплой бетонной смеси характерны сокращенные сроки схватывания. В связи с этим она должна быть уложена в формы и уплотнена в течение 30 мин с момента выхода из бетономешалки.

Как показали исследования, наиболее целесообразная температура бетон­ной смеси при выходе ее из бетономешалки должна составлять +35-38 °С. При нагреве до более высоких значений прочность бетона, по сравнению с образца­ми нормального твердения, снижается сильнее. Значительно быстрее возрас­тает и жесткость бетонной смеси - ее уже не удается тщательно уплотнить, а это еще один фактор снижения марочной прочности. Поэтому такой прогрев нельзя признать экономически оправданным.

Как показали опыты, применение теплого бетона эффективно лишь для малоподвижных и подвижных бетонных смесей при расходе цемента не менее 350 кг/м3. Исключительно из технологических соображений нельзя приме­нять теплый бетон при изготовлении жестких бетонных смесей с низким водо - цементным отношением (менее 0,35). Так, например, при нагреве до +40-45°С уже через 6-10 мин с момента приготовления бетонная смесь настолько теряет свою подвижность, что становится непригодной для укладки.

Эффективность применения теплого бетона значительно повышается по мере увеличения активности цемента. Интенсивность твердения бетона на портландцементе марки 600 примерно на 20 % больше, чем у бетона на порт­ландцементе марки 400. Высокомарочные цементы не только высокоактивны, что уже само по себе обеспечивает более высокий темп твердения, - они выде­ляют также большое количество тепла, что повышает температуру бетона, а это способствует его ускоренному твердению. Поэтому чем выше марка цемента и больше расход его на кубометр бетона, тем значительнее эффект от применения теплого бетона. При расходе 400-700 кг/м2 высокомарочного портландцемента удается уже через 6-8 часов после укладки получить бетон с прочностью по­рядка 120-220 кг/см2, что вполне достаточно для распалубки и транспортиро­вания сборных железобетонных элементов.

Сравнительный анализ нормального (+18 °С) и теплого (+25 °С) бетонов показывает, что через 12 часов прочность теплого бетона по сравнению с нор­мальным на 80-100 % выше. Однако уже через 1-2 суток их прочность вырав­нивается, а через 28 суток прочность теплого бетона примерно на 20 % ниже, чем бетона нормального твердения. При нарушении технологии приготовления теплого бетона недобор прочности в ряде случаев может достигать 25 %.

В связи с этим изделия из теплого бетона после распалубки необходимо в течение первых суток увлажнять двух - или трехкратным поливом водой при температуре не ниже +20 °С. Зимой изделия из теплого бетона следует защи­щать от замерзания.

Эффективность применения теплого бетона в значительной степени опре­деляется степенью сохранения в нем тепла на начальной стадии твердения. При этом чем выше скорость охлаждения теплого бетона, тем больше будут потери прочности к его 28-суточному возрасту, по сравнению с бетоном нормального твердения.

Наибольший эффект дает выдерживание бетона в формах в течение 8-12 часов. Если опалубку снять раньше, то бетон будет быстрее охлаждаться, при­обретая невысокие значения прочности. При более поздних сроках распалубки теряется эффект от применения теплого бетона. Продолжительность тверде­ния и его рекомендуемую температуру отражает таблица 6.9.5-1.

Для сохранения тепла целесообразно применять деревянные формы, оби­тые жестью, теплопроводность которых ниже, чем металлических. Таблица 6.9.5-2 отражает разницу между температурой бетона в деревянной и стальной опалубках.

Из таблицы 6.9.5-2 явственно видно, что при использовании металличе­ских форм следует обязательно применять теплоизоляцию, иначе температура бетона резко снижается и потеряется весь эффект его ускоренного твердения. Особенно отчетливо это проявляется не в лабораторных образцах, а в натурных

Изделиях; из-за такой, казалось бы, мелочи становится невозможным воспроиз­вести замечательные лабораторные эксперименты в натурных условиях. При производстве пенобетона требования не столь жесткие - все-таки его тепло­проводность намного ниже традиционных тяжелых бетонов. Но и в этом случае следует минимизировать теплопотери любыми доступными способами.

Чтобы снизить теплопотери бетона, следует использовать его в производ­стве массивных конструкций, поскольку в этих изделиях потери тепла меньше, чем в тонких и плоских элементах. Минимально допустимой толщиной стен­ки при изготовлении изделий по этому методу можно ориентировочно считать 0,2 м. Если же толщина изготовляемых элементов будет меньше указанной ве­личины, то изделия в форме необходимо дополнительно прогревать.

Проводились также опыты и с последующим пропариванием теплого бе­тона. По их результатам можно сделать вывод, что экономичные короткие ре­жимы пропаривания уже мало отражаются на потенциале прочности, который дает разогретый бетон. При традиционном «длинном» пропаривании теряется смысл в предварительном разогреве бетона. Вывод - нужно применять что-ни­будь одно: или предварительный разогрев бетона с максимально возможным теплосохранением, или традиционные режимы ТВО.

Рассматривая теплые бетоны, или бетоны, подвергаемые форсированно­му нагреву или саморазогреву, следует учитывать то обстоятельство, что фор­сированная гидратация бездобавочных цементов чревата спадом марочной 28-суточной прочности. Объясняется это тем, что при повышенных темпера­турах происходит слишком быстрое образование кристаллических сростков и коллоидных оболочек новообразований. Эти оболочки мешают дальнейшему углублению процессов гидратации минералов клинкера. Для устранения этого нежелательного явления необходимо предусмотреть введение в бетон активных кремнеземистых добавок - доменных шлаков, золы-уноса и т. п., способных по­ставлять в систему свободные гидроокиси кальция, тем самым нормализуя не­желательные процессы. В качестве самостоятельной или дополнительной меры можно вводить в бетон и свободную гидроокись кальция извне - в форме моло­той извести, например.