Твердение бетона при низких температурах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д. СЕРИКБАЕВА

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Технология бетонных и железобетонных изделий»

на тему: «Твердение бетона при низких температурах»

Проверил:

Салимбаева Зауреш Нарегеновна

Выполнил:

студент группы 09-СИ-1

Бейсекенова Акбота

Усть-Каменогорск 2012

Введение

В нашей стране здания и сооружения из монолитного бетона возводят круглогодично. Известно, что при температуре +50С бетонные смеси резко снижают набор прочности. Все реакции гидратации замедляются. При температуре ниже 00С химически несвязанная вода превращается в лед и увеличивается в объеме приблизительно на 9%. В результате в бетоне возникают напряжения, разрушающие его структуру. Замерзший бетон обладает высокой прочностью, но только за счет сцепления замерзшей воды. При оттаивании процесс гидратации цемента возобновляется, но из-за нарушений структуры бетон не может набрать проектной прочности, т.е. его прочность значительно ниже, чем прочность бетона, не подвергавшегося замерзанию. Экспериментами установлено, что на процесс набора прочности бетона существенно влияют условия твердения. Если бетон до замерзания наберет 30-50% прочности от проектной, то дальнейшее воздействие низких температур не влияет на его физико-механические характеристики.

Прочность, после набора, которой дальнейшее воздействие замерзания не влияет на физико-механические характеристики бетона, называется критической. Значение критической прочности зависит от класса бетона.

При возведении предварительно напряженных конструкций критическая прочность бетона должна составлять 100% проектной.

Таким образом, созданием благоприятных условий твердения бетона в начальный период получают конструкции требуемого качества.

Необходимый температурный режим твердения бетона создают различными приемами: разогревом бетона при его приготовление, выдерживанием бетона в утепленных опалубках (метод термоса); внесением в бетон химических добавок, снижающих температуру замерзания; тепловым воздействием на свежеуложенный бетон греющих опалубок; электродным прогревом; инфракрасными источниками теплоты. Технологический прием выбирают с учетом условий бетонирования, вида конструкций, особенностей используемых бетонов, экономической эффективности.

Приготовление и транспортировка бетонных смесей

Составляющие бетонных смесей при низких температурах предохраняют от попадания снега, образования наледи и замерзания. Цемент хранят в закрытых емкостях.

На бетонных заводах организуют подогрев составляющих и воды затворения, а сам процесс приготовления осуществляют в утепленном помещении, чем обеспечивают выход бетонной смеси заданной температуры.

Для подогрева песка и щебня используют специальные регистры, через которые пропускают разогретую до 900С воду или пар. Воду подогревают преимущественно паром в водонагревателях, откуда ее подают в расходные баки, устанавливаемые в дозировочном отделении, а из них - в дозаторы.

Для получения заданной температуры бетонную смесь можно приготовлять в бетоносмесителях принудительного действия с пароподогревом.

Транспортируют бетонную смесь зимой в утепленных бетоновозах, специальных контейнерах, автосамосвалах с подогревом кузова выхлопными газами. Кузов накрывают брезентом или утепленными щитами, бадьи и бункера - деревянными утепленными крышками. При этом исключаются дополнительные перегрузки, во время которых температура смеси интенсивно падает.

При транспортировании смеси к месту укладки по бетоноводам перед началом бетонирования звенья бетоновода утепляют и обогревают паром или горячей водой. При температуре ниже 100С магистральный бетоновод прокладывают в утепленном коробе вместе с паропроводом.

При разборке звенья бетоновода прочищают скребками, щетками, пыжами: промывать их водой во избежание образования наледи запрещается.

Бетонирование с применением химических добавок

Основная причина прекращения твердения бетонных смесей при воздействии низких температур - замерзания в них воды. Известно, что содержание в воде солей резко снижает температуру ее замерзания. Если в процессе приготовления в бетонную смесь ввести определенное количество растворенных солей, то процесс твердения будет протекать и при температуре ниже 00С.

В качестве противоморозных добавок применяют:

нитрит натрия (НН) NaNO2 (ГОСТ 19906-74);

хлорид кальция (ХК) CaCl2 (ГОСТ 450-77) + хлорид натрия (ХН) NaCl (ГОСТ-13830-68);

хлорид кальция (ХК) + нитрит натрия (НН);

нитрат кальция (НК) Ca(NO3)2 (ГОСТ 4142-77) + мочевина (М) CO(NH2)2 (ГОСТ 2081-75E);

комплексное соединение нитрата кальция с мочевиной (НКМ) (ТУ 6-03-266-70);

нитрит-нитрат кальция (ННК) (ТУ 603-7-04-74) + мочевина (М);

нитрит-нитрат кальция (ННК) + хлорид кальция (ХК);

нитрит-нитрат - хлорид кальция (ННХК) + мочевина (М);

поташ (П) K2CO3 (ГОСТ 10690-73).

Выбор противоморозных добавок и их оптимальное количество зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных сред и блуждающих токов, температуры окружающей среды.

Противоморозные химические добавки запрещается использовать при бетонировании предварительно напряженных конструкций, армированных термически упрочненной сталью; при возведении железобетонных конструкций для электрифицированных железных дорог и промышленных предприятий, где возможно возникновение блуждающих токов способствующих разрушению бетона.

Внесение химических добавок приводит к некоторому замедлению набора прочности бетоном по сравнению со скоростью твердения бетона в нормальных условиях. Так при внесении поташа прочность бетона в возрасте 28 суток при температуре окружающего воздуха -250C составляет 50%, а в возрасте 90 суток-60%. При температуре -50С набор прочности протекает более интенсивно и к 28- суточному возрасту, он может составлять 75%.

В зависимости от температуры наружного воздуха возможны различные сочетания добавок. Бетон с противоморозными добавками применяют в тех случаях, когда достигается набор критической прочности до их замерзания. Скорости набора прочности бетонами с противоморозными добавками в зависимости от температуры твердения.

При выборе добавок учитывают их стоимость и влияние на физико-механические и технологические свойства бетонов и бетонных смесей. Так при внесении поташа сокращаются сроки схватывания цемента, в результате чего ухудшается удобоукладываемость смеси. Наиболее дешевые и доступные добавки - хлориды кальция и натрия. Добавки вводят в виде водяных растворов в процессе приготовления бетонных смесей в количестве 3…18% от массы цемента. Применение добавок целесообразно в сочетании с дополнительным подогревом. Растворы, содержащие мочевину, не следует подогревать выше 40 0С. Растворы солей рабочей концентрации не должны иметь осадков нерастворившихся солей.

Некоторые добавки, например хлористые соли, ухудшают качество поверхности возводимых конструкций вследствие образования высолов. Поэтому их применяют при возведении сооружений небольших объемов, к качеству поверхностей которых не предъявляют высоких требований (например, фундаменты, балки). Процесс укладки и уплотнения смесей не отличается от обычных методов бетонирования.

Метод термоса

Бетон, уложенный в зимних условиях, выдерживают преимущественно методом термоса, основанным на применении утепленной опалубки с устройством сверху защитного слоя. Бетонную смесь температурой 20...80 0С укладывают в утепленную опалубку, а открытые поверхности защищают от охлаждения. Обогревать ее при этом не требуется, так как количество теплоты, внесенных в смесь при приготовлении, а также выделяющиеся в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой (экзотермии), достаточно для ее твердения и набора критической прочности. При проектировании термосного выдерживания бетона подбирают тип опалубки и степень ее утепления. Сущность метода термоса состоит в том, чтобы бетон, остывая до 0?С, смог за это время набрать критическую прочность. Учитывая это, назначают толщину и вид утеплителя опалубки. Утепление опалубки выполняют без зазоров и щелей, особенно в местах стыкования теплоизоляции. Для уменьшения продуваемости опалубки и предохранения ее от увлажнения по обшивке прокладывают слой толи.

В качестве защитного слоя применяют толь, картон, фанеру, соломит, по которым могут быть уложены опилки, шлак, шлаковойлок, стекловата. Опалубка может быть двойной, тогда промежутки между ее щитами засыпают опилками, шлаком или заполняют минеральной ватой, пенопластом.

Опалубку из железобетонных плит утепляют с наружной стороны, навешивая на них маты. Поверхность, соприкасающуюся с бетоном, перед началом бетонирования обязательно прогревают. По окончании бетонирования немедленно утепляют верхние открытые поверхности, при этом теплотехнические свойства этого утеплителя (покрытия) должны быть не ниже, чем у основных элементов опалубки.

Опалубку и утеплитель демонтируют по достижении бетоном критической прочности. Поверхности распалубленной конструкции ограждают от резкого перепада температур во избежания образования трещин.

Метод термоса применяют при бетонировании массивных конструкций. Степень массивности оценивают модулем поверхности

Мn=F/V,

где F- площадь суммарной охлаждаемой поверхности конструкции, м2; V- объем конструкции, м3.

Конструкция считается массивной при Мn < 6, средней массивности при Мn=6…9 и ажурной при Мn>9.

Бетонирование в термоактивной опалубке

Термоактивный (греющей) опалубкой называются многослойные щиты, которые оснащены нагревательными элементами и утеплены. Теплота через палубу щита передается в поверхностный слой бетона, а затем распространяется по всей его толщине. Обогрев бетона таким способом не зависит от температуры наружного воздуха. Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании стыков и швов при температуре наружного воздуха до -40 0С.

Конструкции греющей опалубки многообразны. Основное требование, предъявляемое к ним - равномерность распределения температуры по опалубке щита.

В качестве нагревательных элементов применяют трубчатые электронагреватели (ТЭНы), греющие провода и кабели, гибкие тканевые ленты, а также нагреватели, изготовленные из нихромовой проволоки, композиции полимерных материалов с графитом (углеродные ленточные нагреватели) и токопроводящими элементами и др.

Трубчатые электронагреватели состоят из трубок (стальных, медных, латунных) диаметром 9-18мм, внутри которых находится нихромовая спираль. Пространство между спиралью и стенками трубки заполнена кристаллическим оксидом магния. Температура разогрева ТЭНов 300-6000С, поэтому они не должны контактировать с поверхностью опалубки, прилегающей к бетону, а располагаться от нее на 15…20.

Проволочные нагревательные элементы выполняют из нихромовой проволоки диаметром 0,8…3мм, которую наматывают на каркас из изоляционного материала и изолируют асбестом. Такие нагреватели менее надежны, так как подвержены деформациям при погрузочно-разгрузочных работах, поэтому требуют бережного отношения.

В качестве нагревательных кабелей применяют кабели типа КСОП или КВМС. Они состоят из константановой проволоки диаметром 0,7…0,8мм, помещенной в термостойкую изоляцию. Поверхность изоляции защищена от механических повреждений металлическим защитным чулком.

Размещают нагреватели на щите опалубки в зависимости от режимов обогрева и мощности: греющие провода и кабеля устанавливают вплотную к палубе, ТЭНы - на небольшом расстоянии от нее.

В фанерной греющей опалубке нагревательные кабели и провода запрессовывают в защитные покрытия, состоящие из пакета тонких полимерных пленок.

Углеродные ленточные нагреватели наклеивают специальными клеями на палубу щита. Для обеспечения прочного контакта с коммутирующими проводами концы лент подвергают меднению.

Перед установкой термоактивной щитовой опалубки проверяют осмотром целостность изоляции и электрической разводки. Опалубку устанавливают в блок бетонирования отдельными щитами вручную или укрупненными панелями с помощью кранов. После крепления щиты и панели подсоединяют к электрической сети. Установки для питания термоактивной опалубки и управления режимом прогрева бетона состоят из понижающего трансформатора, системы разводки, щита управления и помещения для дежурного электрика или оператора. Установка обеспечивает питание 100…150 м2 опалубки.

Подключают опалубку к специальным клеммным коробкам, которые располагаются над поверхностью опалубки не ниже 0,5м. При обогреве элементов каркаса (колонн, ригелей, балок) клеммные коробки подвешивают на раздвижные струбцины, устанавливаемые на расстоянии 50…70см от прогреваемого элемента.

Перед бетонированием прогревают арматуру и ранее уложенный бетон. Для этого на непродолжительное время включают термоактивную опалубку, предварительно укрыв сверху блок бетонирования брезентом или полиэтиленовой пленкой.

Минимальная температура укладываемой бетонной смеси 50С.Укладывают ее обычными методами, при этом следят за тем, чтобы не повредить электрокабель и не увлажнить утеплитель. При скорости ветра более 12м/с опалубочные формы укрывают брезентом или полимерной пленкой.

Соблюдение технологического режима прогрева позволяет получить бетон требуемых физико-механических характеристик. Контролируемыми параметрами прогрева являются скорость разогрева бетона, температура на палубе щитов и продолжительность обогрева.

Зимой для обогрева монолитного бетона покрытий и оснований дорог, подготовки под полы, стыков между сборными конструкциями применяют термоактивные гибкие покрытия (ТАГП) - легкие, гибкие устройства с углеродными ленточными нагревателями и проводами, которые обеспечивают нагрев до 500С. Изготовляют покрытие путем горячего прессования пакета, состоящего из слоя листовой невулканизированной резины, армирующих стеклотканевых прокладок, углеродных тканевых электронагревателей или проводов и утеплителя. Термоактивные гибкие покрытия можно изготовлять различных размеров, что позволяет их использовать как нагреватели термоактивной опалубки. Покрытие можно располагать на вертикальных, горизонтальных и наклонных конструкциях. ТАГП осуществляется от понижающих трансформаторов напряжением 36…120В. Как и щиты термоопалубки, ТАГП снабжено датчиками температуры с выводом показателей на пульт управления. Это позволяет оперативно контролировать режим прогрева.

Термоактивное гибкое покрытие удобно в эксплуатации, компактно и надежно в работе. По окончании производства работ его сворачивают в рулон и укладывают в специальный двухсекционный шкаф. В одной секции расположен трансформатор с щитом управления, а в другой - отсеки для хранения покрытия. Применяют специальные передвижные пункты, оснащенные трансформаторами, отсеками для хранения кабельной разводки и комплекта ТАГП.

Перед началом работ проверяют состояние и работоспособность греющей оснастки и автоматики температурного регулирования. Общая схема укладки покрытия на бетонируемую конструкцию, его коммутация и режимы прогрева должны быть приведены в проекте производства работ. Для соблюдения технологического режима прогрева бетона следует не реже чем через один час измерять температуру бетона и не менее одного раза измерять температуру наружного воздуха.

Обогрев бетона инфракрасными лучами

Источником инфракрасных (тепловых) лучей служат ТЭНы мощностью 0,6…1,2 кВт с рабочим напряжением 127, 220 и 380 В, керамические стержневые излучатели диаметром 6…50 мм, мощностью 1…10 кВт, кварцевые трубчатые излучатели и другие средства.

Для создания направленного потока инфракрасных лучей применяют отражатели параболического, сферического и трапецеидального типа. Инфракрасные установки в комплекте с отражателями и поддерживающими устройствами используют для прогрева конструкций, возводимых в скользящей опалубке, тонкостенных элементов стен, подготовке под полы, плитных конструкций, стыков крупнопанельных зданий.

При обогреве плитных конструкций используют излучатели с отражателями коробчатого типа, которые или устанавливают на бетонную поверхность, или подвешивают на расстоянии от нее. Чтобы предотвратить быстрое испарение влаги, поверхность бетона покрывают пленкой.

При возведении стен в щитовой и объемно - переставной опалубке применяют односторонний обогрев излучателями сферического типа. Для обеспечения прогрева всей плоскости стены отражатели располагают на разных уровнях на телескопических стойках и на расчетном расстоянии от стены.

При возведении конструкций в скользящей опалубке бетон, выходящий из опалубки, прогревают двухсторонним расположением инфракрасных излучателей. Их подвешивают к щитам опалубки или размещают на подвесных подмостях. Чтобы исключить потери теплоты, возводимые конструкции изолируют от окружающей среды брезентовым чехлом.

Для прогрева стыков сборных железобетонных конструкций крупнопанельных зданий применяют различные типы нащельников в виде прямоугольных коробов (при устройстве плоских стыков элементов) или сегментных (для стыков, расположенных под прямым углом).

Для улучшения поглощения инфракрасного излучения поверхность опалубки покрывают черным матовым лаком. Температура на поверхности бетона не должна превышать 80…900С.

Инфракрасные установки располагают на таком расстоянии друг от друга, чтобы прогревалась вся поверхность бетона. Инфракрасный обогрев обеспечивает хорошее качество термообработки бетона при условии соблюдения теплового режима выдерживания бетона.

Охрана труда при производстве бетонных работ в зимнее время

бетонная смесь бетонирование бетон

При производстве бетонных работ в зимних условиях появляются факторы, представляющие дополнительные источники опасности для рабочих:

повышенное напряжение тока (до 380В) при электропрогреве и обогреве конструкций;

образование наледи;

плохая видимость;

низкая температура и др.

Поэтому необходимо хорошо знать и строго соблюдать требования безопасной работы. При электропрогреве бетонных и железобетонных конструкций рабочую зону оборудуют защитным ограждением, установленным на расстоянии не менее 3 м от прогреваемых элементов, системой блокировки, световой и звуковой сигнализацией, освещением в темное время, а также снабжают предупредительными плакатами. В сырую погоду измерять температуру бетона, находящегося под напряжением разрешается только в резиновой обуви и перчатках. Прикасаться к термоактивной опалубке запрещается.

В сырую погоду и во время оттепели все виды электропрогрева бетона на отрытом воздухе прекращаются.

Используемая литература

Афанасьев А.А. Бетонные работы -М.: Высш. Шк., 1991.

Баженов Ю.М. Технология бетонных и железобетонных изделий. М., 1984.

СниП 3.03.01-87

Хаютин Ю.Г. Монолитный бетон. М., 1990.

Размещено на Allbest.ru