Состояние вопроса и задачи исследования, Влияние сухого жаркого климата на технологию бетона - Исследование свойств бетонных смесей и бетонов на основе тонкомолотых вяжущих в условиях сухого жаркого климата

Влияние сухого жаркого климата на технологию бетона

Районы с сухим жарким климатом характеризуются большими перепадами температуры, относительной влажностью воздуха в течение суток, сильным циклическим нагревом в течении дня, для открытых поверхностей строительный конструкций, до 60-80°C, результатом интенсивной солнечной радиации и охлаждением их ночью с суточными перепадами температур 40°C и более, а также наличием суховеев. Под сухой жаркой погодой понимается атмосфера, которая характеризуется, в определенный отрезок времени, температурой воздуха в 13 часов выше +25°C и относительной влажностью воздуха менее 50 %.

Сухая жаркая погода вносит серьезные осложнения в производстве бетонных работ. Поэтому при рассмотрении особенностей технологии бетона в условиях сухого жаркого климата необходимо выделить два аспекта:

    - во-первых, особенности производства бетонных работ в сухую жаркую погоду, - во-вторых, особенности выбора материалов и назначения составов для бетонных конструкций и сооружений, эксплуатируемых в районах с сухим жарким климатом.

При этом основными климатическими факторами, влияющими на технологию бетона в сухую жаркую погоду, являются высокая температура окружающей среды, ее пониженная относительная влажность, а также интенсивная солнечная радиация, отрицательное воздействие которых значительно возрастает по мере увеличения скорости ветра.

Высокая температура окружающей среды, при сильной солнечной радиации, значительно повышает температуру компонентов бетона и бетонной смеси, ускоряет процессы начального структурообразования цементного теста и бетона., в результате чего увеличивается водопотребность бетонной смеси и снижается ее подвижность, возрастает потеря подвижности во времени, и значительно ухудшается удобоукладываемость бетонной смеси на месте укладки /67/. Это накладывает более строгие ограничения на время транспортирования и укладки бетонной смеси, требует учитывать возможное снижение подвижности смеси к моменту ее укладки при проектировании состава бетона.

Для предотвращения потери влаги из бетонной смеси и свежеуложенного бетона, необходимо организовывать соответствующий уход за бетоном. Продолжительность ухода будет определяться составом бетонной смеси, видом изделия и климатическими условиями.

С развитием процесса гидратации увеличивается количество новообразований и повышается степень связывания воды в бетоне и соответственно затрудняется испарение влаги из бетона. Поэтому особенно важно предохранять от потери влаги бетонную смесь до ее схватывания и до формования первоначальной структуры бетона, характеризуемой определенной критической прочностью.

Бетон представляет собой неоднородный многокомпонентный материал сложной структуры. Неоднородность бетона проявляется на всех уровнях от микро - до макроструктурного. На нее заметное влияние оказывают климатические условия.

Свойства бетона определяются целым комплексом разнообразных факторов, большинство из которых взаимозависимы и взаимосвязаны. Степень влияния и характер взаимодействия факторов также различны, что обусловлено полиминеральным характером цементного вяжущего, многообразием и сложностью химических и физико-механических процессов, протекающих в бетоне при его твердении в различных климатических условиях.

Свойства бетона формируются как интегральный показатель, зависящий от свойств составляющих материал состава и структуры бетона, условий твердения и эксплуатации.

Последствие сухой жаркой погоды является значительное обезвоживание свежеуложенного бетона при отсутствии надлежащего ухода за ним. Так американские нормы /116/ и рекомендации /121/ большое внимание уделяют определению интенсивности испарения воды из бетона в различных погодно - климатических условиях. Неухоженный бетон теряет впервые сутки 50-70% воды затворения, причем основная часть ее удаляется впервые 6-7 часов твердения.

Повышение температуры неодинаково влияет на прочность бетона на портландцементах различного состава. Оптимальная температура начального периода твердения для цементов различного состава +5°...+13°С. С повышением температуры ускоряется гидратация цемента, несколько изменяется структура цементного камня и, в результате прочность бетона, твердевшего вначале при высоких температурах отлучается ниже, чем у твердевшего при более низких положительных температурах.

Однако другие исследователи, отмечая снижение прочности бетона в условиях сухого жаркого климата, указывает, что влияние минералогического состава портландцемента на степень снижения прочности бетона незначительно. При небольших колебаниях положительных температур получаются новообразования цементного камня одинаковой физико-химической природы.

Вследствие ускорения гидратации цемента, твердение приводит к увеличению ранней прочности (которая зависит также от состава и тонкости помола цемента, добавок и т. д.), но в ряде случаев снижает конечную прочность бетона.

Ограниченное число исследований не позволяет достаточно надежно судить о роли отдельных клинкерных минералов в формировании конечных свойств бетона в условиях сухого и жаркого климата. Исследованиями /44/ установлено, что твердение клинкерных минералов при различных температурах давало снижение прочности цементного камня, твердевшего при температуре 50°С, независимо от степени гидратации.

Деструктивные явления, происходящие в бетоне при твердении в условиях сухого жаркого климата, в частности вследствие значительного колебания температуры днем и ночью, в большей мере, чем прочность понижают долговечность бетона, его коррозионную стойкость, способность сопротивляться динамическим сейсмическим воздействиям. Баженов Ю. М. предложил оценивать влияние сухого и жаркого климата на свойства бетона коэффициентом термостойкости и его изменением в процессе твердения бетона. Существенно сказываются на свойствах твердеющих бетонных изделий температурно-влажностные неравномерные поля, возникающие вследствие значительного нагрева поверхностных слоев бетона. Под их воздействием возникает миграция влаги и некоторое обезвоживание поверхностных слоев, даже если они защищены пленкой или другим способом от испарения влаги. Обезвоживание бетона приводит к замедлению гидратации цемента, повышению усадки и даже появлению микротрещин, так как внутренние слои, более насыщенные влагой, имеют усадку и препятствуют равномерной усадки по толщине изделия. Неравномерность усадки и приводит к появлению микротрещин.

Ухудшается и микроструктура бетона, так как плотность бетона возрастает постепенно в результате протекания процесса гидратации цемента (при гидратации возрастает объем цементного камня). Обезвоживание на стадии первоначального твердения, когда структура цементного камня еще весьма пористая и слабая, приводит к ухудшению конечной структуры и свойств бетона, к понижению стойкости от воздействия различных агрессивных факторов в период эксплуатация.

Причем эти процессии протекают в поверхностных слоях изделия и конструкции, защитные свойства которых призваны защищать арматуру от коррозии и определяют в значительной мере долговечность железобетонных изделий. Их повышенная проницаемость способствует увеличению скорости карбонизации защитного слоя и уменьшает гарантированный срок службы конструкции в условиях воздействия агрессивных факторов. Поэтому целесообразно предохранять эти слои от испарения влаги, и от излишнего нагрева, применяя специальные способы ухода.

Для обеспечения надлежащей долговечности бетона необходимо соблюдать комплекс требований: правильный подбор состава, применение не расслаиваемых бетонных смесей заданной подвижности с учетом изменения последней к моменту укладки, хорошее уплотнение бетонной смеси при формовании, обеспечение необходимого ухода за бетоном и соответствующих условий твердения.

Степень отрицательного воздействия сухого жаркого климата зависит от объема и конфигурации или изделия. В большей степени это воздействие может проявиться в тонкостенных конструкциях. В изделиях большой массивности, например, гидротехнических сооружения, может возникнуть значительный разогрев внутреннего объема из-за экзотермии цемента, что вызовет неравномерные температурные поля и в некоторых случаях появление микротрещин в поверхностных слоях бетона.

Увеличение количества факторов влияющих на свойства бетона при производстве работ в условиях сухого и жаркого климата, затрудняет как прогнозирование конечных результатов, так и сравнение данных разных исследователей. В этой связи представляет определенный интерес использование обобщенных характеристик структуры.

Баженов Ю. М., Алимов Л. А., Воронин В. В. разработали методику прогнозирования свойств бетонной смеси с помощью структурных характеристик /10/. Эта методика применима и для условий сухого жаркого климата, но поправочные коэффициенты, учитывающие особенности этих условий, необходимо предварительно определять опытным путем.

Используя, для прогнозирования поведения бетона в условиях воздействия сухого жаркого климата, структурные характеристики, количество цементного камня в бетоне и его водоцементное отношение в конце периода формирования структуры, Курбанов Т. Ю. /51/ установил, что стойкость бетона находится в прямой зависимости от температурно-влажностных деформаций в разном возрасте /51/. Однако для построения надеждой теории прогнозирования необходимо наличие обширных экспериментальных данных по влиянию сухого жаркого климата на свойства бетона и бетонной смеси различных составов, полученных в сравнимых условиях. Этих данных в настоящее время недостаточно. Таким образом, при возведении бетонных и железобетонных сооружений или при изготовлении изделий в сухой жаркой климата требуется строго соблюдать ряд условий, гарантирующий качество конструкций и изделий. При приготовлении бетонной смеси следует предохранять ее от перегрева, если не преследуется цель применения подогретых смесей для ускорения твердения бетона. Необходимо защищать бетонную смесь от потери влаги: при транспортировании и в момент укладки. Применять не расслаиваемые и более жизнеспособные бетонные смеси, правильно назначая состав бетона и применяя модификаторы свойств бетонной смеси и бетона, например, различные пластификаторы и комплексные химические добавки; назначать требования к формовочным свойствам смеси с учетом снижения ее подвижности за период от приготовления и укладки; применять хорошо организованный уход за бетоном в период первоначального твердения; обеспечивать надлежащие условия для твердения бетона, используя те возможности, которые создает повышенная температура и солнечная радиация для ускорения твердения бетона.

Соблюдение комплекса мер может не только полностью компенсировать отрицательное влияние сухого и жаркого климата, но в ряде случаев добиться положительного эффекта-значительного ускорения и удешевления изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Похожие статьи




Состояние вопроса и задачи исследования, Влияние сухого жаркого климата на технологию бетона - Исследование свойств бетонных смесей и бетонов на основе тонкомолотых вяжущих в условиях сухого жаркого климата

Предыдущая | Следующая