УДК 691.002.5

Жакипбеков Ш.К., д.т.н., акад. проф. МОК (КазГАСА)

Батырбеков Р.Б., магистрант (КазГАСА)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА ФОРМОВАНИЯ И ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ МОДИФИЦИРОВАННОГО БЕТОНА В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

Исследованы способы формования и режимы тепловлажностной обработки бетона на основе модифицированного вяжущегов условиях сухого жаркого климата.

Ключевые слова: альтернатива, гелиотермообработка, деструктивный.

Құрғақ ыстық климаттық жағдайда бетонды ылғалды жылумен өңдеу тәсілдері қарастырылды.

Түйін сөздер: балама, гелиотермоөндеу, деструктивті.

Invеstigatеd molding mеthods and modеs of hеat and humidity trеatmеnt of concrеtе on thе basis of modifiеd bindеr in thе dry hot climatе.

Kеywords: altеrnativе, gеliotеrmoobrabotka, dеstructivе.

Альтернативным решением задачи интенсификации твердения бетона является энергосберегающая технология использования солнечной энергии с применением гелиотермообработки, особенно актуальная для многих регионов Казахстана с сухим и жарким климатом.

В целях ускорения твердения бетона на основе модифицированных вяжущих применяется тепловлажностная обработка изделий. Исследовано влияние основных параметров тепловлажностной обработки изделий на их прочность: температуры прогрева, температуры изотермической выдержки и продолжительности изотермической выдержки.

Солнечная энергия - практически неограниченный источник, мощность которого на поверхности земли оценивается в 20 млрд.кВт. Это более чем в 100 раз выше прогнозных значений требуемой электрической мощности для планеты в целом на уровне 2000 г.; причем использование этого огромного источника энергии не сопряжено с каким-либо загрязнением окружающей среды. Сегодня в условиях возрастающей ограниченности невоспроизводимых топливно-энергетических ресурсов, усложнения и удорожания их добычи большое значение придается использованию солнечной энергии.

Способы тепловой обработки бетона. Прогрев бетона может производиться при атмосферном давлении (в ямных камерах, на стендах, в туннельных и щелевых камерах непрерывного действия, в горизонтальных термо формах и формовочных установках). Применяется гидробарометраль-ная термообработка бетона, тепловая обработка (в масляной среде, в среде с избыточным давлением). Установки для тепловой обработки бетона могут быть периодического и непрерывного действия. К установкам периодического действия относятся камеры ямного типа, туннельные камеры, формовочные кассетные машины, стендовые установки и автоклавы.

Установками непрерывного действия являются туннельные камеры, щелевые камеры, вертикальные камеры и термоформы, укладываемые в штабель пакетировщиком. Основными элементами камер ямного типа являются железобетонные стены, бетонный пол с трапом для стока конденсата и съемная крышка. Внутри камеры сверху и снизу располагаются перфорированные трубы с соплами, через которые подается теплоноситель. На заводах сборного железобетона применяются безнапорная камера системы профессора Семенова и камера института Гипрострой индустрия (рис. 40). Цикл обработки конструкций длится 9—14 ч, удельный расход пара составляет 200—400 кг на 1 м3 плотного бетона. Изделия укладываются в камеру так, чтобы расстояние от пола до нижней плоскости форм было не менее 150 мм, а промежутки между отдельными арочная камера системы проф. Л. А. Семене Я - регулятор пряного действия РПД-С {клв РПДС- изделиями — 50—70 мм. К недостаткам тепловой обработки следует отнести сложность механизации и автоматизации, большой расход тепла, а также то, что тепловая емкость ограждающих конструкций ямных камер в 3—5 раз превышает тепловую емкость пропариваемых изделий
Наряду с тепловлажностным способом термообработки бетонов на основе многокомпонентного вяжущего была проведена гелиотермообработка изделий. Известные и широко применяемые способы гелиотермообработки бетона о существляются с использованием покрытий и с применением светопрозрачных теплоизолирующих покрытий (СВИТАП), хорошо зарекомендовавших себя при высокой плотности солнечной радиации. Безобогревное твердение изделий с использованием внутреннего тепловыделения гидратирующегося цемента, широко распространенное за рубежом, пока у нас почти неприменяется.

При рассмотрении особенностей технологии бетона в условиях сухого жаркого климата необходимо выделить два аспекта: выбор материалов и способов бетонирования, определяющих физико-механические свойства бетона и долговечность сооружений[1,2].

Основные требования к цементам, применяемым в бетонах в условиях сухого жаркого климата, сводятся к следующим [3]:

- Цемент должен быть высокомарочным (марка нениже 400), быстротвердеющим;

- нормальная густота цементного теста не должна превышать 27 %;

- начало схватывания должен наступать не ранее 1,5 ч от начала затворения.

Модифицированные вяжущие с использованием отходов цветной металлургии удовлетворяют вышеприведенным требованиям. Примененные в них химические добавки незамедляют, как обычно, а ускоряют их темпы твердения, не повышают нормальную густоту теставяжущего.

Исследованы влияния уровня влагопотерь свежеформованной бетонной смеси и повторного вибрирования на прочность бетона. В экспериментах приняты следующие условия твердения и уплотнения:

- нормальные воздушно-влажностные условия (Вв) – температура 20 ±2 °С, относительная влажность более 90 %;

- воздушно-сухие условия (Вс) – температура 30±5 °С, относительная влажность 50±10 %;

- предварительный обдув сформованных изделий в течение1 и 2 ч горячим воздухом (ПОГВ).

Таблица 1 – Прирост прочности бетона в нормальных условиях твердения

Условия твердения	RСж, (в % к марочной прочности) и коэффициент вариации (υ, %) в возрасте твердения, сут
	3	7	360
Вв	53 (4,3)	64 (4,2)	112 (4,4)
Вс	35 (8,8)	42 (9,0)	87 (10,2)

Анализ полученных данных показывает, что прочность бетонов твердевших в воздушно-сухих условиях, характерных для сухого жаркого климата, при однократном вибрировании составляет 63-68 %. Предвари-тельный обдув изделий горячим воздухом в течение 1 и 2 ч существенного результата недает. Снижение прочности бетона, твердевшего в воздушно-сухих условиях, объясняется протеканием физических деструктивных процессов, определяющее место среди которых занимает пластическая усадка. В нормальных условиях твердения деформация бетона безопасна, но с повышением температуры среды и снижением ее влажности негативное действие деформации возрастает.

Предварительный обдув горячим воздухом и трехкратное вибрирова-ние по 30с с интервалами 20 мин значительно повышает прочность бетоновтвердевших в воздушно-сухих условиях. При обдуве горячим воздухом в течение одного часа и трехкратном вибрировании по 30 с с интервалами 20 мин прирост прочности достигает до 37 %, а при обдуве в течение двух часов – 52-57 %.

За оптимальный срок повторного вибрирования принято время достижения кривой темпа пластической усадки – 1-1,5 ч.

Начальные влагопотери отрицательно сказываются на прочностных свойствах бетона, твердевшего в нормальных условиях. При этом влагопотеря (9-10 %) снизила прочность бетонов с комплексными добавка-ми на 5–10 %. При предварительном обдуве поверхности бетона горячим воздухом в течение 2 часов влагопотеря составляет 18-20 % и снижение прочности бетона 15-25 %.

Положительно влияет на прочность бетона, твердевшего в воздушно-сухих условиях предварительный обдув поверхности бетона горячим воздухом и повторное вибрирование. Если прочность бетона с начальной влагопотерей 9-10 % составляет 15-25 %, то после начальной влогопотери 20 % прочность бетона увеличивается до 50%.

Таким образом, тепловлажностная обработка бетона с предварительной подсушкой и повторным вибрированием бетонной смеси перед ее прове- дением обеспечивает структурообразование стабильнее всех других рассмо-тренных выше режимов твердения.

Полученные результаты экспериментов позволили рекомендовать рациональные способы изготовления и тепловлажностную обработку бетона на малоклинкерном вяжущем в условиях сухого жаркого климата.

После уплотнения бетонной смеси, уложенной в форму, изделие предварительно выдерживают в течение 1,5-2 ч (зависит от водовяжущего отношения). В процессе его предварительного выдерживания над по-верхностью изделия создают условия для конвективного тепло массо обмена продолжительностью 3/4 общего времени предварительного выдерживания. После удаления 25% воды затворения изделие прекращают обдувать и оставляют в спокойной среде в течение 0,3-0,5 ч для выравнивания влагосодержания по сечению и затем подвергают повторному вибрированию.

После повторного уплотнения бетонной смеси на поверхность изделия наносят 30 %-ный раствор СДБ (ЛСТ) из расчета 0,2 % от массы вяжущего.

Обработанное 30%-ным раствором СДБ изделие далее подвергали тепловлажностной обработке по режимам 2+6+2 при t= 85 °С или 2+4+1 при t=65 °C.

Иследованы способы формования и режимы тепловлажностной обработки бетона на основе модифицированного вяжущегов условиях сухого жаркого климата являеться альтернативным способом.

Литература

1. Жакипбеков Ш.К. Особенноститвердения модифицированных бетонов на основеместных вяжущих веществ // Технологиибетонов, М.: Композит ХХIвек, № 10, 2014. – С.10-11.

2.ShoaibM. M., BalahaM.M., Abdеl-RahmanA.G. Influеncеofcеmеntkilndustonthеmеchanicalpropеrtiеsofconcrеtе // Cеm. Concr.Rеs.- 2000.- № 30.- Р. 371-377.

3. А.с. 35812 Способ тепловой обработки бетонныхизделий. // Аруова Л.Б, Абдибаттаева М.М. Заявлено 5.06.2001. Опубликовано 17.02.2003 бюл.№2.