Юрины заметки про Бетон

Этот процесс отличается от пропаривания при атмосферном давлении как по технологии, так и по природе получаемого продукта.

Поскольку создается давление выше атмосферного, то камера пропаривания должна представлять собой резервуар высокого давления со снабжением влажным паром, при этом необходим избыток воды, так как нельзя допускать, чтобы перегретый пар входил в контакт с бетоном.

Пропаривание при повышенном давлении впервые было применено при производстве силикатного кирпича и до сих пор успешно применяется для этой цели. В области бетона автоклавная обработка обычно применяется для сборных элементов как из тяжелого, так и из легкого бетона в тех случаях, когда требуется одна из следующих характеристик: а) высокая прочность в раннем возрасте (28-суточная прочность может быть достигнута за 24 ч)\ б) повышенная долговечность (улучшается сопротивление бетона сульфатной агрессии к другим формам химического воздействия, а также замораживанию и оттаиванию, уменьшаются выцветы); в) низкая усадка и пониженная влагопередача.

Оптимальная температура обработки была установлена экспериментальным путем. Она составляет около 176° С, что соответствует давлению насыщенного пара 8,4 кгс/см2.
Прочитать подробнее »

Поскольку бетон во многих случаях применяют со стальной арматурой, то значительный интерес представляет прочность сцепления между этими двумя материалами.

Сцепление возникает главным образом в результате трения и сцепления между бетоном и сталью, а также под действием усадки бетона. Сцепление, однако, зависит не только от свойств бетона, но также от механических свойств стали и ее положения в бетоне. Рассмотрение влияния этих факторов на сцепление выходит за рамки данной книги.

В основном сцепление зависит от прочности бетона, сила сцепления примерно пропорциональна прочности бетона при сжатии и составляет около 210 кгс/см2. Для бетона повышенной прочности повышение сцепления постепенно замедляется, и в конечном счете это увеличение становится несущественным.
Прочитать подробнее »

Поскольку повышение температуры при твердении бетона повышает интенсивность роста прочности, то достижение заданной прочности может быть ускорено пропариванием бетона в специальных камерах. Когда пар находится при атмосферном давлении, т.е. его температура ниже 100° С, твердение можно считать разновидностью влажного ухода.

Выдерживание бетона при высоком давлении (автоклавная обработка) является совершенно другой технологией и рассматривается в следующем разделе. Пропаривание успешно применялось для бетонов, приготовленных на различных портландцементах, но его нельзя применять для бетона на глиноземистом цементе из-за вредного воздействия жары и влаги на прочность этого цемента. Бетон с более низким В/Ц реагирует на пропаривание намного лучше тощих бетонов.

Основная цель пропаривания заключается в получении достаточно высокой прочности на ранней стадии, так как бетонные изделия могут приобрести прочность вскоре после бетонирования. Раскрывать форму или освобождать оснастку предварительного напряжения можно значительно раньше, чем при обычном влажном выдерживании, при этом требуется меньшая производственная площадь для хранения при выдерживании; все это дает экономические преимущества.

На практике для многих случаев прочность бетона в более поздние сроки имеет меньшее значение. Из-за характера операций, входящих в процесс пропаривания, оно применяется главным образом для сборных деталей. Пропаривание при низком давлении обычно осуществляют в специальных камерах или тоннелях, через которые бетонные элементы подают на конвейерной ленте. Или же предварительно изготовленные детали покрывают передвижными кожухами или покрышками из пластика, под которые пар подается через гибкие шланги.

Учитывая влияние температуры на ранних стадиях твердения на позднейшую прочность, должно быть найдено компромиссное решение между температурами, дающими высокую прочность на ранней стадии и на более поздней стадии твердения. Значения прочности бетона, изготовленного на модифицированном цементе с В/Ц, равным 0,55; пропаривание производилось непосредственно после изготовления.

Аналогичная проблема возникает при определении скорости повышения температуры в начале пропаривания. Установлено, что если температура 48,9° С достигается за период меньше 2—3 ч или температура 98,9° С — за период меньше 6—7 ч с момента перемешивания, то это отрицательно влияет на рост прочности после первых нескольких часов. Нельзя допускать такой быстрый подъем температуры. Быстрое твердение может привести к потере прочности на одну треть в более позднем возрасте по сравнению с влажным выдерживанием при комнатной температуре. Отрицательное действие быстрого подъема температуры заметнее при более высоком водоцементном отношении в смеси и оно более ощутимо при быстротвердеющем цементе по сравнениюс обыкновенным портландцементом. Саул установил, что когда скорость подъема температуры бетона не превышает значений, указанных ранее, то его прочность немного отличается от прочности нормально -выдержанного бетона и находится в зоне А. Прочность слишком быстро нагреваемого бетона лежит в зоне В.

Практические режимы пропаривания выбираются как компромисс между требованиями прочности на ранней и поздней стадиях и обусловливаются также продолжительностью рабочей смены. Цикл пропаривания для данной бетонной смеси определяется экономическими соображениями.
При типичном цикле пропаривание начинается через 3 ч после изготовления, температура поднимается на 4,4° С в час и достигает 54,4— 73,9° С, а затем продолжается в течение заданного периода времени. Бетон на легком заполнителе можно нагревать до 73,9—82,2° С.

Изменения температуры внутри бетона при пропаривании отличаются от изменений температуры на его поверхности. Повышение температуры в центре происходит медленно, соответственно скорость охлаждения также ниже. Таким образом, площадь под кривой «температура— время» примерно одинакова для внутренних точек и точек, расположенных ближе к поверхности бетонного блока, так что весь бетон.

В дополнение к пропариванию применялись и другие способы высокотемпературной обработки бетона. В частности, электрические методы нагревания током, проходящим через арматуру или непосредственно через бетон, оказались успешными. Ток должен быть переменным, поскольку постоянный ток приводит к гидролизу цементной массы.

До сих пор мы рассматривали только проблему продолжительности ухода, но, как указывалось ранее, температура в период ухода также влияет на скорость реакции гидратации и соответственно влияет на развитие прочности бетона.

Это влияние которого получены из опытов на образцах, изготовленных, изолированных и выдержанных при разных температурах.

Так как прочность бетона зависит как от возраста, так и от температуры, мы можем сказать, что прочность является функцией от 2 (время X X температура). По экспериментальным данным бетон имеет начальную температуру 13° С; это объясняется тем, что при температурах от точки замерзания воды до —11° бетон показывает наибольшее увеличение прочности с течением времени, но, разумеется, недопустимо действие низкой температуры, пока не произойдет схватывание бетона и прочность не достигнет достаточной величины, чтобы противостоять разрушениям под действием мороза.

Обычно требуется «выжидательный период» — 24 ч.
Зрелость измеряется в градусо-часах или градусо-сутках. Зависимость прочности от зрелости бетона имеет прямолинейный характер.
Прочитать подробнее »

Мы уже видели, что повышение температуры при твердении ускоряет химические реакции гидратации и таким образом благотворно воздействует на рост прочности бетона в ранние сроки без каких-либо отрицательных последствий, влияющих на последующую прочность.

Однако более высокая температура при укладке и схватывании, хотя и повышает очень раннюю прочность, может неблагоприятно повлиять на прочность в возрасте от 7 суток и больше. Это объясняется тем, что при быстрой начальной гидратации образуются продукты с более плохой физической структурой, возможно более пористой, поэтому значительная часть пор всегда остается незаполненной.

Из отношения гель:пространство вытекает, что это может привести к более низкой прочности по сравнению с менее пористым цементным камнем, хотя в нем происходила медленная гидратация, в конечном счете в таком цементном камне достигается высокое отношение гель: пространство.

Интересно отметить, что даже бетон, изготовленный при 4,4° С и хранившийся при низкой температуре (—3,9° С) в течение четырех недель, а затем при 23,9° С после трех месяцев, прочнее такого же бетона, хранившегося при постоянной температуре 23,9° С. Типичные кривые для бетона с расходом портландцемента 305 кг/м3 при 4,5% вовлеченного воздуха. Подобное поведение наблюдалось, когда использовался быстротвердеющий портландцемент и модифицированный цемент. В бетонах с добавкой хлористого кальция вредное воздействие высокой температуры в период схватывания ослабляется.

Повышение прочности, вызванное добавлением хлористого кальция, зависит от температуры бетона и пропорционально возрастает с понижением температур. Например, при 12°С добавление 2% повышает односуточную прочность на 140%, а относительное увеличение в той же смеси при 48,9° С дает только 50%. Подобного поведения следовало ожидать, поскольку степень гидратации при более высоких температурах выше даже без катализатора, так что для действия СаС1.

Все описанные до сих пор опыты проводили в лаборатории, и, по-видимому, режим на строительной площадке в жарком климате не может быть таким же. Существуют некоторые дополнительные факторы воздействия: влажность окружающей среды, прямая радиация солнца, скорость ветра и метод ухода. Следует напомнить также, что качество бетона зависит от его температуры, а не от температуры окружающей атмосферы. К тому же уход путем орошения в ветреную погоду приводит к потере тепла в результате испарения, так что температура бетона будет ниже, чем при применении изолирующих пленок.

Шалон установила, что испарение непосредственно после изготовления благоприятно, возможно, потому, что вода испаряется из бетона в то время, когда капилляры еще могут разрушаться, что уменьшает эффективно водоцементное отношение. Если, однако, испарение приведет к высыханию поверхности, то может возникнуть пластическая усадка и образование трещин. Прочитать подробнее »

Здесь будет дано краткое описание различных способов ухода, так как существует множество практических режимов, зависящих от условий на площадке, размеров, формы и положения деталей.

В том случае, когда выдерживаются детали с небольшим соотношением поверхности и объема, перед укладкой бетона можно формы смазать маслом и увлажнить; формы можно также увлажнять во время твердения, а после распалубки бетон должен быть увлажнен распылением воды и закрыт полиэтиленовыми листами или другими материалами.

Бетонирование элементов с большой поверхностью бетона, таких, как дорожные плиты, представляет более серьезную проблему. Для предотвращения образования волосных трещин на поверхности при высыхании следует предотвратить потерю воды даже до схватывания. Поскольку бетон в данное время малопрочен, необходимо покрыть поверхность бетона. Эта защита требуется только в сухую погоду, но может быть также полезна для предохранения поверхности свежего бетона от дождя.

Когда бетон схватился, влажное выдерживание обеспечивается контактом бетона непосредственно с водой. Это может быть достигнуто распылением или поливкой, а также покрытием бетона мокрым песком или землей либо древесными опилками или соломой. Можно применять периодически увлажняемые хлопковые маты или маты из пеньки и джута, пропитанные битуминозным составом, или на поверхность бетона можно нанести абсорбирующее покрытие, поглощающее воду.
Прочитать подробнее »

В пределах скоростей, с которыми производится нагружеиие образца, скорость приложения нагрузки значительно влияет на определяемую прочность бетона: чем меньше скорость, с которой возрастает напряжение, тем ниже определяемая прочность.

Это может быть результатом увеличения напряжения во времени вследствие ползучести, а при достижении предельного напряжения разрушение происходит независимо от величины прилагаемого напряжения. Нагружение в течение 30—240 мин вызывает разрушение при 84—88%-ной предельной прочности, полученной в случае, когда нагружение происходило со скоростью около 2,1 кгс/см2/сек.

Результаты испытаний на изгиб зависят от скорости нагружения так же, как и при испытании на сжатие. Испытания Райта показывают, что рост скорости увеличения напряжений с 1,4 до 79,8 кгс/см2/мин увеличивает предел прочности при изгибе примерно на 15%.
Прочитать подробнее »

Для получения хорошего качества бетона укладка смеси должна сопровождаться уходом — созданием соответствующих условий на ранних стадиях твердения. Под уходом понимаются режимы, способствующие гидратации цемента, включающие контроль за температурой и влагообменом.

Более того, цель ухода заключается в сохранении насыщенности бетона влагой насколько это возможно, пока пространства, первоначально наполненные водой в свежеуложенной смеси, не будут заполнены требуемым количеством продуктов гидратации цемента. В том случае, если бетонная смесь приготовлена на строительной площадке, активный уход прекращается почти всегда до того, как произойдет максимально возможная гидратация. Влияние влажного выдерживания на прочность можно установить на примере бетона с В/Ц, равным 0,5.

Необходимость выдерживания обусловливается тем, что гидратация цемента может происходить только в капиллярах, заполненных водой. Поэтому потеря воды в результате испарения в капиллярах должна быть предотвращена. Более того, вода, потерянная в результате самоусыхания, должна быть заменена водой извне, т. е. должно быть обеспечено проникание воды в бетон.
Прочитать подробнее »

Зависимость между ВЩ и прочностью бетона действительна только для одного вида цемента и в одном возрасте. Зависимость прочности от отношения гель: пространство является более общей, поскольку количество геля в цементном тесте в любое время само по себе зависит от возраста и вида цемента.

Другими словами, различные цементы требуют различной продолжительности во времени для получения такого же количества геля.

Интенсивность роста прочности различных цементов показаны типичные кривые зависимости прочности от времени. Влияние условий выдерживания бетона на прочность будет рассмотрено в данной главе ниже, но здесь мы сталкиваемся с практической проблемой прочности бетона, который испытыва-ется в различном возрасте. В большинстве случаев испытания проводятся в возрасте 28 суток, когда прочность бетона значительно ниже его прочности в более позднем возрасте.

Ранее рост прочности после 28 суток рассматривался лишь как фактор, увеличивающий запас прочности, но в 1957 г. в Строительных правилах для железобетона (CP 114) было предусмотрено, что при проектировании состава бетона следует учитывать рост прочности бетона при отсутствии нагрузки до определенного возраста. Строительные правила CP 114 определяют допускаемые напряжения в различные сроки, причем за единицу принят предел прочности при сжатии в 28-суточном возрасте. Разумеется, указанные данные не применимы при использовании ускорителей твердения.
Когда отсутствуют более точные данные по применяемым материалам, можно принять 28-суточную прочность в 1,5 раза больше 7-суточной.
Прочитать подробнее »

Аномалии в поведении крайне жирных смесей рассмотрены ранее, но величина отношения заполнитель: цемент влияет на прочность всех бетонов средней и высокой прочности, т. е. бетонов с прочностью около 350 кгс/см2 и выше.

Несомненно, что соотношение между заполнителем и цементом является лишь второстепенным фактором для прочности бетона, однако установлено, что при постоянном В/Ц более тощие смеси имеют более высокие прочности.

Это, возможно, связано с поглощением воды заполнителем: большее количество заполнителя поглощает большее количество воды, и эффективное водоцементное отношение, таким образом, уменьшается.
Прочитать подробнее »