книги из ГПНТБ / Миронов С.А. Бетоны, твердеющие на морозе
.pdfПрочность ß% K2Q(Z06нгс/см2)
Время |
твердения при-ІО°Свсутках |
|
E Z ^ -3 % K zCD3 |
- ТвердениеS стандарт |
|
K ^ -5 % |
» |
ных.условиях |
(28суток) после |
||
|
|
мороза |
Рис. 4 7 . Влияние добавок поташа на нарастание прочности бетона при помещении образцов (10x1 Ск хІО см) на мороз сразу после изготовления (а ) и
суточного выдерживания при 2 0 °С (б)
1 4 0
(С А ( 7%) брянского портландцемента лучшие |
резуль |
|
таты получены при введении 7% поташа, в то время |
как |
|
для бетона на николаевском портландцементе (С |
А >7%) - |
|
с 5% добавки. |
|
|
Для бетона с добавкой нитрита натрия оптимальная дози
ровка соли также зависит от минералогического |
состава |
цемента. Для бетона на брянском портландцементе |
(табл. |
36) при температуре -1 0 С из числа изученных |
опти |
мальной является добавка 7% этой соли, а на спасском - 10%. Таким образом, при одной и той же отрицательной температуре в бетоны на основе высокоалюминатных портландцементов нитрита натрия необходимо вводить больше при использовании низкоалюминатных портландцементов.
В производственных условиях бетон с противоморозными
добавками можно укладывать в конструкции |
различной |
массивности, т. е. охлаждать с различной скоростью, хотя |
|
потом бетон может твердеть при одной и той же |
средней |
температуре. |
|
Чтобы установить оптимальные дозы поташа и |
нитрита |
натрия для бетонов, быстро остывающих до температуры |
среды, в НИИЖБ в металлических формах изготовляли бе |
|
тонные образцы размером 7 ,07x7,07x7,07 см, |
которые |
сразу же после уплотнения выносили на мороз. |
Медленное |
охлаждение бетона иммитировалй, выдерживая |
образцы |
(10x10x10 см) в стандартных условиях до помещения их |
|
в холодильные камеры. |
|
Скорость охлаждения наиболее заметно влияет на бето ны с добавками поташа и нитрита натрия, видимо, вслед
ствие их однокомпонентности. Например для |
бетонных |
|
образцов на брянском портландцементе, хранившихся |
при |
|
-1 0 С без предварительного выдерживания, |
наибольшая |
|
прочность зафиксирована при введении 7% поташа |
(рис. |
4 7 ). При помещении образцов на мороз через 1 сутки луч
шие прочностные показатели получены при введении |
5% |
поташа. |
|
При быстром охлаждении образцов прочность их, как пра вило, тем выше, чем больше поташа или нитрита натрия было введено (табл. 3 7 ). Однако при изменении дозировок этих солей на 2-3% при одной и той же температуре твер-
1 4 1
Т а б л и д а 37. Нарастание прочности бетона с добавками
|
|
Темпера Коли |
Прочность образцов |
|||||
|
|
тура |
чество |
(7,07x7,07x7,07 |
см) |
|||
Характеристи тверде |
добавки в % |
от R28 |
через пе~ |
|||||
ка бетона |
|
ния в |
в % от |
риод времени в сутках |
||||
|
|
°С |
веса |
7 |
14 |
28 |
- |
|
|
|
цемента |
56 |
|||||
Бетон на спасском портландцементе с добавкой |
|
|||||||
|
|
поташа |
|
|
|
|
|
|
1 :1 ,5 :3 :0 ,4 5 ; |
|
5 |
32 |
44 |
49 |
|
|
|
Я п = |
|
-1 0 |
|
75 |
||||
= 452 кгс/см |
|
|
7 |
32 |
‘ 44 |
54 |
|
63 |
|
|
|
10 |
41 |
43 |
56 |
|
66 |
|
|
-2 0 |
10 |
27 |
34 |
40 |
|
62 |
|
|
12 |
32 |
38 |
42 |
|
71 |
|
|
|
|
15 |
40 |
44 |
53 |
|
68 |
1 :2 :3,5:0,55; |
|
5 |
33 |
43 |
51 |
|
77 |
|
R2 8 = |
2 |
-1 0 |
7 |
38 |
44 |
58 |
|
70 |
|
10 |
"4 4 |
54 |
66 |
|
69 |
||
= 318 кгс/см |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
30 |
38 |
45 |
|
64 |
|
|
-2 0 |
12 |
28 |
42 |
51 |
|
80 |
|
|
|
15 |
32 |
42 |
57 |
|
77 |
Бетон на чернореченском портландцементе с |
|
|
||||||
добавкой нитрита натрия |
|
|
|
|
||||
1:1,5:3:0,45; |
|
|
2 |
23 |
33 |
37 |
68 |
|
R2 8 = |
2 |
-5 |
3 |
21 |
43 |
50 |
86 |
|
|
5 |
30 |
47 |
62 |
96 |
|||
- 401 кгс/см |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
11 |
22 |
31 |
49 |
|
|
|
-1 5 |
10 |
11 |
14 |
28 |
56 |
|
|
|
12 |
9 |
11 |
28 |
39 |
1 4 2
П р о д о л ж е н и е т а б л . 37
Характеристика
бетона
1 :2 :3 ,5 :0 ,5 5 ;
R = 28
= 3 0 9 кгс/см
Темпе |
Коли |
Прочность образцов |
|
|||
ратура |
чество |
(7,07х 7,07x7,07 см) |
||||
тверде |
добавки |
в % от |
|
через |
пе— |
|
ния в |
в % от |
DHon воемени в сутках |
||||
|
веса |
|
14 |
28 |
56 |
|
°С |
цементеL-7 |
|||||
66 |
||||||
|
2 |
18 |
26 |
38 |
||
|
3 |
20 |
38 |
46 |
93 |
|
-5 |
5 |
18 |
43 |
56 |
97 |
|
|
7 |
9 |
18 |
24 |
51 |
|
|
10 |
9 |
18 |
23 |
47 |
|
|
12 |
6 |
18 |
19 |
39 |
28 суток на морозе, затем 28 суток в стандартных ус ловиях.
дения прочностные показатели образцов не столь |
заметно |
отличаются, как, например, при изготовлении |
образцов |
больших размеров, при предварительном их выдерживании |
|
в нормальных условиях до помещения на мороз. |
|
На основании данных табл. 37 можно сделать вывод, что
при быстром охлаждении уложенного бетона |
(малый |
объ |
ем, низкая начальная температура бетонной смеси) |
опти |
|
мальные дозировки поташа должны быть на |
2-3% |
боль |
ше, чем при медленном охлаждении бетона. Однако увели чение дозировки соли с 12 до 15% (табл. 37) при выдер живании бетона на морозе в лучшем случае повышает про
чность на 11%, но в дальнейшем при положительных |
тем |
||
пературах твердение несколько замедляется. |
Увеличение |
||
количества добавки нецелесообразно и с |
экономической |
||
точки зрения. |
|
|
|
Таким образом, оптимальное количество |
противомороз |
||
ной добавки определяется ее видом, температурными |
ус |
||
ловиями твердения, а также минералогическим |
составом |
||
цемента или В/Ц бетона в зависимости от скорости |
его |
охлаждения. С учетом этих факторов на основании анализа экспериментальных данных установлены оптимальные до-
1 4 3
зировки солей для медленного охлаждения бетона, |
т. е. |
|||
при использовании оттаянных или подогретых |
заполните |
|||
лей или при бетонировании массивных (М ^ |
12) |
конст |
||
рукций (табл. 3 8 ). |
П |
|
|
|
Т а б л и ц а |
38. |
Оптимальные количества противомороз- |
||
ных добавок |
|
|
||
Температура |
Количество безводной соли в % веса це- |
|||
твердения бе- |
|
мента при содержании в нем_________ |
т о н а в |
о . - |
N a C l + C a C L 2 |
N a |
С |
|
|
|
|
|
оР>Л 0"« С 3 А > 7 ?о С 3А ^ 7 /0 |
N O 2 |
к * c o s |
С 3 А >7% С5А+77о C -jA > 7%
От +5 до -5 |
|
3+2 |
3+0 |
4 |
6 |
6 |
5 |
||
' -5 |
' |
-1 0 |
4+2,5 |
3,5+1,5 |
6 |
8 |
8 |
6 |
|
"-10 |
" |
-1 5 |
' |
|
|
|
|
Гю |
8 |
"-10" |
|
-2 0 |
- |
3,5+5 |
3+4,5 |
8 |
10 |
I 1 2 |
10 |
"-20" |
|
-2 5 |
|
|
|
|
|
І15 |
12 |
При укладке небольшого объема бетона, а также при ра боте на холодных материалах, т. е. когда возможно быст рое охлаждение бетона до температуры среды, меньшее из
указанных в табл. 38 колотеств добавок при той или |
иной |
температуре следует вводить в бетон с В/Ц < 0 ,4 5 , |
а |
большее - с В/Ц = 0,45 и более. |
|
Поскольку в табл. 38 количество добавок дано в % от ве са цемента, то чтобы не ввести в состав бетонной смеси при высоких расходах цемента избыточного количества со ли, выпадающего в твердую фазу до замерзания раствора
(по кривой AB рис. 3 0 ), количество добавки |
необходимо |
уменьшить настолько, чтобы процентная |
концентрация |
раствора затворения (с учетом влажности заполнителей)
не превышала эвтектическую (23% для NaCL , 31% |
для |
СаСІ , 28% для NaNO,, , 40% для К C O j. |
|
Следует отметить, что количества дооавок (табл. 38) с
точки зрения интенсивности твердения являются |
опти |
мальными в большинстве случаев, в том числе и при |
из |
готовлении бетона на смешанных ( шлаковых и пуццолано - вых) портландцементах. Но в целом ряде случаев целе-
1 4 4
сообразность применения того или иного количества до бавки может определяться и особенностями производства работ - длительностью транспортирования смеси, спосо бом ее укладки и др. [37, 40, 80, 108] .
Твердение бетона при расчетных температурах
Для определения влияния температурных условий тверде
ния и вида противоморозной добавки на прочность |
бетона |
|
Е. Н. Ухов статистически обработал |
экспериментальные |
|
данные, полученные при испытании прочности на |
сжатие |
|
бетонов двух составов (1 :1 ,5 :3 :0 ,4 5 |
и 1 :2 :3 ,5 :0 ,5 5 ), |
приготовленных на трех цементах (табл. 39, рис. 4 8 -5 0 ). Прочность образцов без добавок через 28 суток твердения
в стандартных условиях составляла 4 0 1 -4 |
3 2 |
и |
3 0 7 -3 1 8 кгс/см^ при В/Ц = 0,45 и 0,55 |
соответствен |
|
но в зависимости от цемента. |
|
|
Из рис. 48 видно, что с понижением температуры твер дения прочность бетона уменьшается, причем наиболее значительно при введении хлористых солей: при понижении
температуры на |
10 |
С прочность бетона с этими |
солями |
уменьшается на |
2 3 0 |
кгс/см 2, в то время как у бетона с |
|
добавками нитрита натрия на 120, а у бетона с |
поташом |
лишь на 7 0. Таким образом, если при -5 С более высокую
прочность бетона можно получить при введении |
хлористых |
|||||
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
Рис. 4 8 . Прочность бетона |
с |
о |
|
|
||
3200 |
—— |
|
||||
добавками хлористых солей (1,4), |
|
|
||||
нитрита натрия (2 ,5 ) |
и поташа |
I 100 |
|
|
||
(3 ,6 ) через 28 суток твердения |
|
|
||||
|
|
|
||||
на морозе (1 -3 ) и после допол |
|
|
|
|||
нительного 2 8 —уточного выдер |
-5 |
-10 |
-15 |
|||
живания при |
20°С |
( 4 - 6 ) |
Температура |
тВердения і °С |
10 № 767 |
145 |
Т а б л и ц а 39. Прочность бетона с пр
1 4 6
О) ю т—і
со ю о СО гЧ 1—1
со со СЧ ю гі гЧ
СО со о о СО со
ю СЧ гЧ
1" сч 031—100 сч
03 03 СО
03 СЧ СЧ гЧ
СО о ю СО со
тН тЧ
со 03 со СО СО со СО СЧ
о г- о 03 н см СЧ 1—1
со |
03 |
to СО сч СО сч сч
СО |
ю |
ю |
со о |
СЧ |
і—і гЧ |
03 |
г~ ю |
СО СЧ со СО сч
со 1—\ со СЧ 1—ісо
СО СЧ н
о Ю
ю1 t4 гЧ
1 1
ю |
t" |
03 |
03 |
ю |
гЧ |
СО сч |
СЧ |
|
t" со |
со |
|
со 03 |
со |
|
гЧ |
|
|
со тЧ со |
||
03 со СЧ |
||
|
со со |
|
гЧ |
|
о |
00 |
г- г~- |
|
і-Ч іЧ |
|
СО гЧ о г- со СО СО сч сч
Г' |
СО |
|
СО |
со о |
|
сч іЧ гЧ |
||
ю |
|
сч |
со гЧ |
|
|
СО со СЧ |
||
тЧ |
г- |
со |
00 |
|
|
СО |
тЧ т-Ч |
|
сч |
СО |
|
03 |
г- сч |
|
СО сч сч |
||
|
о |
г- |
СО СО |
г~ |
|
СЧ сч тЧ |
||
со |
со |
о |
*4 |
03 |
|
|
со |
СЧ |
со со ■ч* |
||
о |
г- .—1 |
|
со сч сч |
||
|
о |
со |
СО гЧ |
гЧ |
|
1 |
1 |
1 |
со 03 М4 г- тЧ СЧ со СЧ *->
со С'~ о
со со
1—1
г~ СЧ г- сч 03
сч тЧ
г- СО сч СО со со СЧ
со |
ю |
со |
г- ю |
сч |
|
СО |
СЧ сч |
|
95 |
N |
|
со |
со |
|
СЧ |
|
|
03 |
|
2 4 |
СЧ04 |
||
|
4 |
3 |
|
о |
ю |
|
СО |
03 |
СО гЧ |
|
|
о |
со |
|
со •г СЧ сч СЧ
.—1тЧ 00
СЧ г~ со СО
СЧ |
|
Т—1 |
тЧ со |
СЧ |
|
ю |
СО |
СО |
сч СО |
f- |
|
о |
сч |
г- |
|
гЧ |
|
|
о |
со |
со — |
»4 |
|
1 |
т1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
со. |
ю |
10 |
ю |
т о |
15 |
|
гЧ со |
t—1 |
ч- |
|||||
|
|
|
|
|
+ |
со ч- |
оС\1 |
|
|
ю |
|
|
СО*СО |
|
|
|
|
OJ |
||
г |
|
|
и |
|
У |
—1 |
а* |
|
|
осо |
|
о |
|
2 |
|
|
X. |
|
z |
ч- о |
28 суток в стандартных условиях после твердения на морозе.
Рис. 4 9 . Прочность бетона е |
|
|
противоморозными добавками на |
|
|
спасском (1 ,4 ) и чернореченском |
|
|
(2,5) портландцементах, новокуэ- |
|
|
ненком (3,6) шлакопортландце - |
|
|
менте через 28 суток твердения |
|
|
на морозе (1 -3 ) и после допол |
|
|
нительного 28-суточного |
вы |
|
держивания при 2 0 °С |
(4 - 6 ) |
|
солей, а эффективность нитрита натрия и поташа |
примерно |
|
одинакова, то при более низких температурах |
наиболее |
|
эффективной добавкой становится поташ. Следует |
отме |
тить, что некоторое понижение прочностных показателей
бетона с добавками хлористых солей вызвано |
введением |
|
не оптимальных их количеств (табл. 3 8 ). |
|
|
Из данных рис. 4 9 видно, что при применении |
цементов |
|
одной и той же марки более высокая прочность при |
не |
больших отрицательных температурах может быть получе на для бетона на высокоалюминатных портландцементах. При температурах ниже - 1 0 С различие минералогическо го состав не сказывается, но влияние вещественного сос тава весьма существенно. Бетон на шлакопортландцементе характеризуется наименьшими прочностными показате лями (прочность такого бетона даже после 2 8 - суточного твердения в стандартных условиях составляет около 50% его марки, если до этого он твердел при температурах ни же ~10°С ).
Зависимость прочности бетона от его состава |
(рис. 50) |
|
свидетельствует, что, как и для обычного бетона, |
проч |
|
ность его тем выше, чем меньше В/Ц. Однако |
выдержи |
|
вание при пониженных отрицательных температурах |
более |
|
неблагоприятно для плотного бетона вследствие |
больших |
|
структурных нарушений. Это видно из того, что при |
пони- |
1 4 7
тШ \
3 ЗОО
Б
і
о 200
|
--cL |
|
100 |
|
|
£ |
|
|
О |
-10 |
-15 |
-5 |
||
Температура, |
твердения в °С |
Рис. 50 . Прочность бетона 1:
: 1 ,5 :3 :0 ,4 5 |
(1 ,3 ) и 1:2:3,5: |
: 0,55 (2,4) |
с противомороз |
ными добавками через 28 суток твердения на морозе (1,2) и после дополнительного 2 8 - суточного выдерживания при
20°С (3,4)
Рис. 5 1 . Прочность бетонов с
10% К^СО^ (1 ,3 ) |
и без доба |
|
вок (2,4), твердевших |
при |
|
-1 5 (1 ,3 ) и 2 0 (2,4) |
°С в те |
|
чение 7 (1 ,2 ) и-2 8 |
суток (3,4) |
жении температуры твердения на 10°С прочность бетона
с В/Ц = 0 ,4 5 после последующего твердения в |
стандарт |
|
ных условиях снижается на 1 7 0 кгс/см ^, в то время |
как |
|
у бетона с В/Ц = 0 ,5 5 лишь - на 70 кгс/см^. |
|
|
При этом следует отметить, что исследования, |
выпол |
|
ненные П. С. Костяевым и др. [61] , показали, что с |
уве |
личением водоцементного отношения характер уменьше -
ния прочности как на сжатие, так и на изгиб бетонов |
с |
|
противоморозными добавками (К^СО^) остается |
|
таким |
же, как и для обычного бетона, твердеющего при |
положи |
|
тельной температуре (рис. 5 1 ). |
|
|
В табл. 4 0 приведены данные по влиянию вида |
добавки, |
В/Ц, минералогического и вещественного состава цемента на интенсивность твердения бетона при -5 и -1 5 С.
1 4 8
-1 я Н д
X ф
Э 2 гч S
—X■» CQS-
п
о
Й |
S |
|
X |
Яг 3 |
|||
|
с |
|
* |
Юh g* |
I |
||
О |
g |
|
|
н |
со |
|
|
у |
|
см |
|
Sec |
|
|
|
л |
|
|
|
а 59 |
|
||
я |
« |
|
|
с |
|
||
ф1 СО щ |
|||
с |
Ь |
а |
|
2 |
|||
Ф |
со |
|
|
Н |
о- ь |
||
|
|
|
я |
|
|
|
о |
|
|
|
я |
|
|
|
Ен |
|
|
|
У |
ф |
|
|
|
я |
|
|
|
и |
|
Я |
|
СП |
|
||
ь |
|
я |
|
о |
|
я |
|
со |
« |
|
|
а |
я |
|
|
со |
|
|
|
X |
СО |
|
|
|
|
|
|
О |
и* |
S |
|
|
я |
|
|
СО |
Q, Ä |
||
ф |
|
о |
Яё s
я |
яа |
ю |
ѵо |
со |
|
я |
X |
|
|
|
нЕ-
Я
Ф
2
ф
Я
о |
Т*Чаз |
ю С М |
ю |
ю |
г- |
со |
СО |
СО03 |
Г- UJ |
|||
г Ч |
00 |
о |
СО |
аз г- |
о |
03 |
О СОя)- w |
|||||
О) |
г Н |
|
г Ч |
|
со С О |
гЧ |
со |
см |
03 |
to r> |
тазЧ |
со’ - І |
о |
со г-- |
аз аз |
|
О Г- |
||||||||
О) |
оо со |
СОсо |
t'- Ю |
СОю |
03 |
ю |
г- ю |
|
|
|||
оо |
1—1 т Н |
г- |
см |
г- 03 |
03 о ю |
г- |
C O т Ч |
о |
<я |
|||
Юсо |
О Г- |
|||||||||||
см |
СО |
|
со |
|
ю С М |
г- С О |
СО |
С О |
гН |
|
||
|
|
|
|
Т- t О |
СОСО ^ |
СО |
|
|
||||
|
н |
аз |
о |
£ |
С М Т С |
т г |
, |
|||||
|
а> см |
00 Ш |
to СМ СОСМ СО |
см |
ю см |
со |
|
|||||
|
см |
см |
о |
СО |
г- г- |
ю |
to |
03 |
тЧ |
о СО с- |
1 |
|
|
|
|
СМ |
со |
4J* |
гЧ |
|
<N |
СО |
ю |
|
я U
я
я
1 |
15- |
|
to |
1 |
|
|
||
о |
ІО |
|
ч- |
||
+ |
||
со |
со |
УК и
<0 <Й
Z и
to |
to |
to |
ю |
|
|
|
|
|
to |
|
|
|
1—1 |
to |
15 |
ю |
15 |
to |
IQ |
15 |
|||||
1 |
1 |
к |
гЧ |
н |
||||||||
ю to |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
V |
||
|
|
|
ю |
ю |
to |
|
|
|
ІО |
|||
о” о* |
|
|
о |
о* |
t^ |
|
|
о |
||||
со |
о |
+ |
o“ |
|
о |
+ |
||||||
+ |
+ |
4“ |
+ |
+ |
|
+ |
||||||
ю со |
|
гЧ |
СОсо |
ю |
со |
со гЧ СОСО |
||||||
|
|
|
oJ |
|
|
|
|
|
сГ1 |
|
|
|
|
|
|
о |
|
и О |
о ” Ю |
Z |
|
и,и |
|||
о ” W |
Z |
|
я |
|
||||||||
ев |
|
<0+Я |
О |
я |
|
<в+ ч5 |
||||||
О |
|
О |
Z |
|
Z |
О |
|
|
|
|
Z |
Ü |
|
см U |
|
|
|
|
Xе" * |
|
|
|
|
||
X |
|
+СМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ю |
СМ2 |
|
|
|
|||
ю |
|
|
2 |
|
|
|
ю |
|
и |
|
|
|
•'t |
|
о |
|
|
|
|
У |
|
|
|
||
о" II |
|
|
|
о |
ш о |
|
|
|
||||
со’ |
|
I-, |
|
|
|
ю |
|
ч |
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЮСО со
тНП СС |
II |
см |
см |
ем to |
|
|
со
ь
я
А|*X ф
AА S' 2 Е § ф
X >я §
CL Д Д
° я 3
Ш у я
1 4 9