Jak urychlit proces tvrdnutí betonu?

Bibliografický popis: Samatov M.A. Výběr nejracionálnějších přísad – urychlovačů tuhnutí betonu při výrobě díla // Věda bez hranic. – 2017. – č. 6 (11). — S. 104-110.

Anotace: Byla sestavena tabulka nejběžnějších přísad urychlujících tvrdnutí betonu; byla sestavena konečná tabulka doporučených přísad při výstavbě betonových konstrukcí.

Úvod Jednou z cest ke zvýšení kvalitativní úrovně výstavby a její efektivnosti je rozšíření použití monolitického betonu (železobetonu) [1]. Monolitický železobeton je konstrukce postavená na staveništi z betonu a pracovní výztuže [2]. Beton je zase ztvrdlá směs, která zahrnuje cement, vodu a kamenivo (písek, štěrk, struska, keramzit atd.). Hlavní vlastností betonu, která vedla ke vzniku železobetonu, je jeho nejvyšší odolnost vůči tlakovému zatížení, stejně jako železobetonová výztuž – velmi vysoká odolnost proti zatížení v tahu [3].

Monolitický železobeton je široce používán v oblasti občanské a průmyslové výstavby. Týká se to občanských a průmyslových staveb, které vzhledem ke svému zaměření a urbanistické poloze nelze stavět z prefabrikovaných železobetonových konstrukcí vyráběných v závodě [4]. Monolitické konstrukce jsou také široce používány při stavbě podchodů (tunely, plošiny), vojenských objektů (bunkry, tunely, zkušební místa zbraní) a kosmodromů (bunkry, odpalovací rampy) [5].

Betonové prefabrikáty bývaly široce používány. V současné době při výškové výstavbě ustoupil do pozadí a je racionální jej použít tam, kde jsou požadovány zkrácené doby výstavby [6]. Prefabrikovaný železobeton lze racionálně použít v nízkopodlažní výstavbě. Je také racionální používat prefabrikované železobetonové konstrukce v dopravním stavitelství: při stavbě silničních a železničních mostů, v přístavních zařízeních, při instalaci vodovodních potrubí pod náspy, pro železniční osobní a nákladní nástupiště a lůžka, jako podpěry pro kontaktní sítě na elektrifikovaných železnicích. , stožáry komunikačního vedení, pražce a také ve formě desek vozovky [7].

Práce bude uvažovat o použití různých přísad urychlujících tuhnutí pro monolitický a prefabrikovaný beton (železobeton) na bázi portlandského cementu.

Aktuálnost tématu je dána tím, že v současné době výstavba betonových konstrukcí pokračuje celoročně a určité vnější podmínky mohou negativně ovlivnit kvalitu budovaných konstrukcí. V takových podmínkách se nelze obejít bez zavádění různých chemických přísad do betonu. Dodržování těchto opatření pomáhá zrychlit termíny a zlepšit kvalitu vyráběných konstrukcí. Proto je velmi důležité vybrat správný doplněk v závislosti na vnějších faktorech.

Mechanické metody ochrany betonu. Za normální teplotu prostředí pro tvrdnutí betonu se běžně považuje 15. 20 °C [6]. Při této teplotě beton získá 28% pevnost za 8 dní. Toto období je považováno za klasické období pro získání značkové pevnosti betonu [15]. Ale železobeton se nevyrábí vždy při teplotě 20. XNUMX °C. Někdy se beton vyrábí při velmi nízkých nebo velmi vysokých teplotách, tedy v zimě nebo v létě (pro náš region). V Rusku jsou také regiony, kde takové teploty nemusí být kvůli určitým klimatickým podmínkám pozorovány.

Při betonování v zimě je hlavním problémem nízká teplota. Nízká teplota 0. 15 °C výrazně zpomaluje proces hydratace cementu. Časový rámec pro získání pevnosti betonu se jednoduše prodlouží. Například za normálních podmínek, při 15. 20 °C, získá beton za týden pevnost až 70 %. Při okolní teplotě 5 °C může doba pro získání 70 % značkové pevnosti betonu trvat 3. 4 týdny [8].

A pokud nízká kladná teplota zpomaluje proces tuhnutí a získávání pevnosti betonu, pak jej záporná teplota zcela zastaví. Důvodem je zamrzání vody v mladém betonu. Samotný proces hydratace cementu je bez vody nemožný. Voda je nezbytnou složkou pro tvorbu cementového kamene. Cement musí být po celou dobu zrání v kontaktu s vodou (vlhkostí) [9].

Hlavním úkolem při zimní betonáži je zabránit zamrzání vody obsažené v betonu [8]. Na moderních stavbách se nejčastěji používají základní metody zimní betonáže:

1. metodou „termos“ (betonová směs se uloží do izolovaného bednění, poté jsou pohledové betonové plochy chráněny před ochlazením) [10];
2. ohřev betonové směsi (elektrodovým ohřevem; elektrickým ohřevem topnými dráty; ohřevem infračervenými zářiči; konvekčním ohřevem vířivkami; parním ohřevem tichou nebo živou párou) [11-13];
3. pokrytí betonu fólií, izolací atd. [8];
4. vybudování provizorního úkrytu s vytápěním teplovzdušnými pistolemi [8].

Při letní betonáži, kdy se pracuje za velmi horkého počasí, beton příliš rychle tuhne a tvrdne, případně se na něm v důsledku vysychání tvoří trhliny a jiné vady. Proces monolitické betonáže v létě přímo závisí na okolní teplotě [14].

Hlavní problémy při letní betonáži jsou: odpařování vody z betonové směsi; dehydratace povrchu betonu (snížená trvanlivost), vznik teplotních trhlin v důsledku teplotních rozdílů na povrchu a ve hmotě betonové směsi [15].

Aby se předešlo problémům při letní betonáži, je třeba dodržet následující požadavky:

1. systematicky navlhčovat beton, aby se zabránilo odpařování vlhkosti (na každých 10 °C je nutné přidat asi 3 litry vody) [14];
2. návrhový beton s nejvyšším možným vodním součinitelem [14];
3. použijte studenou vodu [14];
4. betonovou směs připravujte při teplotách do 20 °C [14];
5. nedovolte, aby naložená míchačka zůstala nečinná na místě [14];
6. chránit položený beton před ztrátou vlhkosti použitím parotěsných materiálů nebo speciálních nátěrů [14].

Všechny popsané mechanické způsoby ochrany železobetonu jsou hojně využívány při zimních i letních betonážích, kdy je nutné se vyvarovat působení betonu, a to jak nízkých, tak vysokých teplot. Zařazení těchto opatření velmi pomáhá urychlit dobu a kvalitu výstavby.

Kromě výše uvedených opatření můžete použít speciální přísady urychlující tvrdnutí pro efektivnější a rychlejší betonáž při různých teplotách okolí.

Přísady urychlující tvrdnutí betonu. Urychlovače tvrdnutí betonu jsou látky, které se přidávají do betonové směsi pro urychlení nárůstu pevnosti materiálu. V důsledku zavedení těchto přísad do betonové směsi se aktivuje proces hydratace slínku, který vede k tvrdnutí betonu za kratší dobu, než nastává při přirozeném tvrdnutí [15].

Zavedení urychlovačů tuhnutí do betonové směsi:

1. zkracuje dobu betonování zvýšením rychlosti potřebné k dosažení pevnosti;
2. umožňuje snížit smršťování betonu a tím zabránit tvorbě trhlin;
3. snižuje časové a energetické náklady na provoz mechanismů, které zajišťují zhutnění směsi (vibrátory apod.);
4. zvyšuje mrazuvzdornost a voděodolnost betonu;
5. zvyšuje produktivitu stavby;
6. snižuje spotřebu cementu přibližně o 10. 15 % [6].

Tyto přísady se používají pro výrobu konstrukcí z prefabrikovaného železobetonu, z monolitického a jemnozrnného betonu, při výrobě hustě vyztužených, tenkostěnných konstrukcí a stavebních konstrukcí složitých konfigurací. V zásadě jsou urychlovače tvrdnutí široce používány při stavbě konstrukcí, kde je nutné rychlé „tuhnutí“ betonu: nouzové opravy monolitických konstrukcí, výroba prefabrikovaných betonových konstrukcí na skládkách, výstavba tunelů, mostů a dalších kritických objektů. Použitím urychlovačů tvrdnutí betonu v tovární výrobě železobetonových prefabrikátů a betonových výrobků lze výrazně zkrátit dobu tepelně-vlhkého zpracování materiálu, což vede k úspoře nákladů na energie [16].

Na Obr. Na obrázku 1 jsou uvedeny grafy nárůstu pevnosti betonu na bázi portlandského cementu s přísadou urychlovač tvrdnutí betonu chlorid vápenatý (dále jen CC) [17].

Rýže. 1. Graf nárůstu pevnosti betonu na bázi portlandského cementu s přídavkem CC při různých teplotách

Tabulka nejběžnějších přísad. Každým rokem se vyrábí stále více nových přísad urychlujících tvrdnutí betonu, které betonu propůjčují různé vlastnosti, ale již existují přísady, které se osvědčily při konstrukci betonových konstrukcí.

V tabulce 1 [15-24] uvádí většinu standardních přísad urychlujících tuhnutí do betonu, doporučených GOST a TU. V těchto tabulkách je také zahrnuto mnoho inovativních aditiv, které se objevily v poslední době a v současnosti se používají. Všechny tyto přísady jsou široce používány ve stavebnictví.

Nejběžnější urychlovače tvrdnutí betonu

Urychlovače tvrdnutí betonu

Normy a specifikace