Особенности укладки и ухода за поризованным бетоном
Поризация цементной матрицы весьма эффективна при использовании малопрочных и пористых зерен упомянутых заполнителей. Формирование мелкопористой структуры бетона обусловливается приготовлением их в специальных смесителях, имеющих высокие скорости перемешивания, и введением высокоактивной воздухововлекающей добавки. При этом достигается равномерное вовлечение воздуха и распределение всех компонентов. В результате того, что перемешивание сопровождается завихрениями, создаваемыми системами лопаток, в суспензии возникает большое количество частиц коллоидной величины, которые совместно с пузырьками воздуха пластифицируют смесь.
Поризованные бетоны, приготовленные по одноступенчатой технологии в смесителе, имеют высокие прочностные показатели. Но у данного способа производства есть недостаток — частичное разрушение малопрочных зерен вспученного перлита и переуплотнение смеси, что сопровождается некоторым повышением средней плотности.
Наблюдения образцов, хранившихся на воздухе в изотермической камере в течение 3 мес., показали, что усадочные деформации наиболее интенсивно развиваются в первые 7–14 дней и практически стабилизируются через 98 суток. Введение в состав бетонов природного песка и вспученных заполнителей оказывает положительное влияние, так как усадка заметно снижается (в 3 раза по сравнению с беспесчаными). Это объясняется армирующим действием песка, создающего жесткий каменный скелет. Частицы перлита, хотя и в меньшей степени, также снижают деформации усадки, являясь «отощающей» добавкой. Так как эти составы требуют меньшего расхода цемента по сравнению с цементозольными, то доля целевой составляющей цемента в растворе сокращается, что такжеспособствует снижению деформаций при твердении.
Изучение поровой структуры с помощью микроскопа показало, что средний диаметр пор при примерно одинаковой общей пористости у поризованного бетона примерно вдвое больше, чем у аэрированных растворов. Величины размаха варьирования и стандартного отклонения показывают, что пористая структура бетонов более равномерная, чем обычного пенобетона и керамзитобетона. Это также улучшает теплотехнические свойства бетона.
Результаты исследований показали, что аэрированные растворы имеют сорбционную влажность до 6% (при относительной влажности воздуха 50–60%). При пребывании бетонов на воздухе имеет место довольно интенсивная (в первые 7 суток) влагоотдача, поэтому в построечных условиях необходимо создавать благоприятные условия твердения, особенно в первые сутки после их приготовления.
При одной и той же средней плотности растворы с использованием вспученного перлита прочнее на 20–50%, чем вермикулитосодержащие. Это связано со сферической формой зерен перлита и характером его пористости.
Характерной особенностью поризованных смесей является их высокая подвижность, которая в оптимальном случае составляет 11–14 см (по осадке конуса СтройЦНИЛ). Для сравнения керамзитобетонные смеси имеют подвижность, редко превышающую 5–7 см, и не могут транспортироваться растворонасосами.
Проведенные исследования позволили выделить одну из практических областей применения ТПБ — устройство «теплых» оснований под покрытие линолеумом или синтетической плиткой, паркетом. Такие основания полов просты в изготовлении, поверхность стяжек легко заглаживается (например, металлическим правилом), не требуется выравнивания поверхности «холодным» цементно-песчаным раствором, мастикой или шлифования под синтетическое покрытие, что неизбежно при применении любых других видов пористых заполнителей. Этот материал не гниет, не горит, не токсичен.
При поризации одновременно происходят два процесса: вовлечение воздуха в систему и выход его наружу при недостаточной удерживающей способности массы. Вовлечение воздуха в смесь из пространства над ее поверхностью происходит вследствие образования воздушных каверн лопастями смесителя. Вероятность возникновения каверны и ее объем зависят прежде всего от скорости вхождения лопасти в систему (твердая фаза — жидкая фаза — воздух) и размера лопасти. Кинетика последующего разобщения каверны на множество мелких пузырьков определяется интенсивностью перемешивания и реологическими характеристиками массы. Следует отметить, что поризация — весьма эффективный способ создания пористой структуры материалов. При этом путем изменения интенсивности поризации (скорости и времени аэрирования, типа смешивающих лопастей, температуры среды, концентрации и вида ПАВ) можно создавать поры разного размера и изменять степень поризации, т. е. управлять процессом порообразования на протяжении всего цикла приготовления поризованной смеси.
Таким образом, для реализации технологической схемы производства легких аэрированных растворных смесей необходимо иметь аэросмеситель одной из упомянутых выше конструкций.
Производственные испытания показали, что бетонные смеси могут транспортироваться насосом на расстояние до 50 м по горизонтали и 15 м по вертикали. При устройстве оснований полов в зданиях повышенной этажности смеситель следует устанавливать на верхних этажах при подаче смесей сверху вниз.
Укладка смеси осуществляется в один слой и выполняется полосами шириной 1–2 м,ограниченными рейками, которые служат маяками при укладке стяжки. При этом высота маячных реек равна заданной толщине стяжки. Правильность укладки маяков проверяется по уровню. Разравнивание свежеуложенной смеси производится правилом, передвигаемым по маячным рейкам.
Стяжки из поризованного бетона в период схватывания и твердения должны предохраняться от высыхания в первые 7 суток и от механических повреждений.
Укладка стяжек по ТПБ допускается при температуре воздуха на уровне пола и температуре нижележащего слоя не ниже 5 0С, причем перекрытие не должно быть промерзшим.
Бетононасосами и пневмонагнетателями укладываются умеренно подвижные, подвижные и литые смеси, имеющие осадку стандартного конуса более 15–16 см.
Наименьший размер формы и минимальное расстояние между стержнями арматуры должно быть не менее трех наибольших размеров частиц заполнителя.
Перед началом формования бетонной смеси средствами трубопроводного транспортирования необходимо проверить герметичность всех узлов и сопряжений бетоноводов и форм.
При недостаточном давлении бетононасоса или пневмонагнетателя для полного заполнения формы выполняется два или более вводов. Формование в этом случае осуществляется разными вводами в несколько приемов. Допускается синхронное формование двумя установками.
Бетонная смесь при ТПБ может оставаться в бетоноводе в случае использования пневмонагнетателей не более 15 мин, бетоноводов — 45 мин; во втором случае через каждые 10–12 мин необходимы кратковременные включения бетононасоса. При более длительных остановках следует выгружать смесь из бетоновода и бетонопровод промывать.
После завершения цикла формования установку и бетоновод очищают и промывают от остатков бетонной смеси со сливом воды в отстойник, а затем в канализацию.
Отформованные в процессе ТПБ бетонные и железобетонные изделия выдерживают в благоприятных температурно-влажностных условиях для обеспечения твердения уложенного бетона.
При этом схватывание и твердение бетона — это сложный, непрерывно протекающий физико-химический процесс, включающий взаимодействие с водой цементных минералов (гидратацию) с образованием цементного камня, формирование структуры и упрочнение, в результате чего инертные заполнители (песок, щебень и др.) связываются в единый, прочный монолит.
Процесс твердения свежеуложенного бетона протекает только при положительных температурах. При отрицательных температурах этот процесс может происходить лишь в случаях, когда в бетонную смесь в процессе ее приготовления введены специальные химические добавки, препятствующие замерзанию жидкой фазы в бетоне (например, нитрит натрия, поташ и др.).
Следует отметить, что интенсивность твердения свежеуложенного бетона зависит от вида и активности примененного цемента, состава бетона и температуры последнего. Быстротвердеющие цементы обеспечивают более высокий темп твердения бетона, чем соответствующие обычные портландцементы и шлакопортландцементы. У бетонов на обычных портландцементах интенсивность твердения тем выше, чем меньше в применяемых цементах минеральных добавок.
Интенсивность твердения бетонов тем выше, чем ниже водоцементное отношение и чем меньше подвижность (больше жесткость) бетонной смеси. Использование различных химических добавок, способствующих снижению водоцементного отношения и улучшению удобоукладываемости смеси (без увеличения расхода воды), является одним из технологических приемов ускорения твердения бетонов.
Интенсивность твердения бетона в значительной степени определяется его температурой. Чем выше последняя, тем интенсивнее рост прочности бетона и тем короче сроки достижения заданной прочности. Но с увеличением температуры уложенного бетона возрастает температурный перепад между последним и непосредственно контактирующей с ним окружающей средой. Это является причиной развития сил внешнего и внутреннего тепло- и массопереноса. Массоперенос же является одной из основных причин возникновения физических дефектов в формирующей структуре цементного камня в бетоне, снижения плотности и ухудшения конечных физико-механических свойств и долговечности последнего.
Таким образом, роль температурного фактора при выдерживании уложенного бетона неоднозначна, что необходимо иметь в виду при выборе способа и режима ухода за отформованными бетонными изделиями.
Основным контролируемым показателем протекания процесса твердения бетона является рост его прочности на сжатие во времени, причем достигнутая прочность к установленному сроку выражается, как правило, в процентах от фактической проектной марки (прочности бетона того же состава нормальновлажностного твердения в 28-суточном возрасте).
Под нормальновлажностным условием твердения понимается выдерживание бетона при температуре окружающей среды 18–20 0С и относительной влажности 95–100%.
Выдерживание отформованных бетонных и железобетонных изделий — важнейший технологический процесс, от грамотного осуществления которого во многом зависит нарастание прочности бетона, его конечные физико-механические свойства и долговечность.
Уход за бетоном в процессе выдерживания отформованных бетонных изделий заключается в поддержании или искусственном создании, как правило, положительной температуры в массе бетона с одновременным предотвращением интенсивных влагопотерь при любых температурно-влажностных параметрах окружающей среды.
В зависимости от применяемого способа ухода за уложенным бетоном при ТПБ различают две принципиально отличающиеся технологии выдерживания бетона: безобогревное выдерживание и тепловая обработка, причем последняя в зависимости от вида используемой энергии подразделяется на тепловую обработку (термообработку) паром и электротермообработку. Возможно также применение и других видов энергии, например, продуктов сжигания природного газа и др., но это носит в основном эпизодический характер.
Выбор технологии выдерживания бетона определяется производственными факторами и климатическими условиями и в каждом конкретном случае должен быть обоснован технологическими, тепловыми и технико-экономическими расчетами.
Тепловая обработка — наиболее универсальный способ ухода за уложенным бетоном. В отличие от безобогревного выдерживания она основана на искусственном введении тепловой энергии в бетон и за счет этого может обеспечить любой температурный режим твердения (до +80...95 0С) независимо от массивности изделий и температурно-влажностных условий окружающей среды. В результате сроки достижения заданной прочности значительно сокращаются (в 10–12 раз) и при необходимости могут быть доведены до 10–15 часов.
Безобогревное выдерживание поризованного бетона для малоэтажного жилищного строительства
При безобогревном выдерживании требуемая для твердения уложенного бетона положительная температура обеспечивается за счет экзотермии (тепловыделения) гидратирующегося цемента, использования при формовании бетонной смеси с соответствующей температурой и теплопередачи от окружающей среды, включая солнечную радиацию. В связи с этим основная задача ухода за бетоном в процессе безобогревного выдерживания заключается:
- при температуре наружного воздуха +5 0С и ниже — в предотвращении интенсивных тепло- и влагопотерь из бетона путем укрытия открытых поверхностей изделий и форм пленочными и теплоизоляционными материалами и контроле сроков набора заданной распалубочной прочности;
- при температуре наружного воздуха +25 0С и выше, особенно в сочетании с низкой относительной влажностью ( < 50%), — в предотвращении значительных влагопотерь из бетона путем укрытия пленочными материалами открытых (неопалубленных) поверхностей изделий, нанесения на последних пленкообразующих составов или устройств периодически увлажняемого влагоемкого покрытия и контроле сроков набора заданной распалубочной прочности.
Способы безобогревного бетонирования могут применяться при организации производства бетонных и железобетонных изделий на открытых полигонах после наступления положительных температур наружного воздуха, то есть в весенне-летне-осенний периоды года.
Продолжительность безобогревного выдерживания отформованных бетонных изделий зависит от средней (за время выдерживания) температуры твердеющего бетона, требуемой распалубочной и отпускной прочности, вида и состава бетона, активности применяемого цемента и ряда других факторов и определяется по графикам нарастания прочности, установленным экспериментально для каждого конкретного случая ТПБ.
Электротермообработка бетона при ТПБ для малоэтажного строительства
Под электротермообработкой понимается комплекс способов ухода за уложенным бетоном в процессе выдерживания отформованных изделий, при которых заданный температурный режим твердения обеспечивается в результате преобразования электрической энергии в тепловую непосредственно в самом бетоне или в специальных нагревательных устройствах.
Известно, что преобразование электрической энергии в тепловую непосредственно в массе бетона, называемое электродным прогревом, основано на способности твердеющего бетона проводить электрический ток с выделением теплоты.
При этом способность твердеющего бетона проводить электрический ток характеризуется показателем удельной электрической проводимости или обратной его величиной — удельным электрическим сопротивлением. Но в отличие от металлических проводников у бетона значение р не является величиной постоянной, а меняется по мере твердения. Поэтому при электрических расчетах электродного прогрева бетона оперируют расчетным значением, равным полусумме начального и минимального удельного сопротивления.
Так, значения срасч и сmin в зависимости от состава бетонной смеси (водосодержания и расхода цемента), химического состава применяемого цемента и ряда других факторов колеблются в пределах: снач — от 4 до 25 Омм; сmin — от 2 до 20 Омм.
Как правило, для каждого конкретного состава бетонной смеси они определяются экспериментально по методу амперметра-вольтметра.
По сравнению с другими методами электротермообработки бетонных смесей электродный прогрев является самым экономичным по расходу электроэнергии, который составляет 60–80 кВт на куб. м.
Опыт укладки и ухода за поризованным бетоном, изготовленным аэрированным методом в условиях строительной площадки и используемым в несущих и ограждающих конструкциях жилых зданий (наружные и внутренние стены, слои перекрытий, полы и др. конструкции) выявил следующие преимущества и недостатки данной технологии.
Достоинства:
- высокая технологичность и производительность строительных процессов;
- сокращение транспортных маршрутов по доставке и укладке бетонных смесей в конструкции зданий;
- возможность использования бетоносмесителей, бетоно- и растворомешалок, а также бетононасосов и бетоноукладчиков непосредственно на объекте строительства (бескрановая технология);
- простота и безопасность технологического процесса;
- всесезонность процесса;
- малооперационность.
Недостатки:
- применение химических добавок в зимнее время при реакции с опилками приводит к появлению «высолов» на поверхности кладки;
- достигнутая прочность поризованного бетона не позволяет в ряде случаев использовать этот бетон как конструктивный материал.
| Автор: Г. Д. Макаридзе Дата: 25.10.2004 Журнал Стройпрофиль 7-04 Рубрика: бетоны и жби: технологии, оборудование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |