автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Бетоны и их свойства для монолитных конструкций, возводимых в районах Крайнего Севера

РГ6 од

/ 3 МАЛ 1£93СУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА 'ТРУДОВОГО' КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НШНО-ИССЛЬДОВАТЕШЛаЙ ПРОЕКТНО-КОНСТРШОРСЮЙ К ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ШЕ30БЕТ0НА (НИЙЗБ)

На правах рукописи

'ФЕДОРОВА Галина Дтатрлевна

УДК 693.547.3 (211-Г7)

БЕТОНЫ И ИХ СВОЙСТВА 7Ж МОНОШШХ КОНСТРУКЦИЯ, •В033ОДЙ?£1Х В РАЙОНАХ КРАЙНТО СЕВЕРА

Специальность 05.23.05 - Строительные» материалы и иэделая

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соясканио ученой станок*.: кандидата дехничэских явук

ГОСУДАРСТВЕН Я Н 2 ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕН!! НАУЧ1Ю-ИСаЩОВА1тСКИЙ,

дрохагшо-коастятсторсясй и тшологдакий шсгаит бе юна

И ШЕЗОЕЗТОНА (ЙЖБ)

На правах руконяса

'5В.ШР03А Голгаа

УДК 693.547.3 (21Е--17)

бшш и ш сбойствд ;дя монолитж конструкций.. •вдщ<ш2£с 8 района! крайнего севера

Ойэцйяльаосг;, Со.23,05 - Стгзкгашшо' доторделн а ¡«здйлям

АУТ0РЕФ2РАТ дпссортвдш на сопс:'Л1'Л!о ученой етепекз. гикдпдвтл тзхнкчэемм: наук

Работа выполнена в Якутском государственном проектном научно-исследовательском институте строительства (ЯПНИИС) а в лаборатории методов ускорения твердения бетонов НШЕБ

научный руководит

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

ВЩГШ! ОРГАНИЗАЦИЯ

- доктор технических наук, профессор

КРЫЛОВ Б.А.

- доктор технических наук, профессор

КОСТЯЕВ П.С.

- кандидат технических наук, ста ратай нэучный сотрудник РОМАН®А H.A.

- А/О "Спецстрой" г.Якутск

Защита состоится 1933г. в

часов

на заседании Специализированного совета К. "133.03.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук в Государственном Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона по адресу: 109428 Москва, ул.2-я Институтская, д.6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат технических наук

O^Ue^ 1993 г.

Г.П.Королева

ОБИТАЯ ХАРАКТЕРИСПИА РАЮ ТЫ

ЖТШЪЮСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В последние годы развития монолитного бетона придаете." большое значение и особенно широкое применение е^о актуально ка территории Крайнего Севера и Северо-востока нашей страны. В этих районах слабо развита транспортная схема, мало хороших дорот- с твердым покрытием. Для Сеьера характерны небольшие города, удалённые дру от друг-а на большие расстояний населённые пункты, чтр создаёт экономически не-вытюдше условия создании сосредоточии/, мощных баз строительства, В этих условиях целесообразно более широко использовать монолитные конструкции.

Однако на практике опыт применения монолитного бетона в районах Севера ограничен но сравнению со сборным. Одной из причин это^о являются сложные природно-климатические условия для производства бетонных работ ка строительных пловедках (продолжительная зима, температуры до -50°С и т.д.).

Вместе с тем массовое обследований фундаментных конструкций эксплуатируемых зданий п сооружений 5 т-. Якутске и г.Мирном показало, что бетон монолитны* конструкций более стоек к внешним воздействиям по сравнению со сборным, изготавливаемым ка местных предприятиях стройиндустрии.

Долговечность конструкции определяется прежде все^о долговечностью бетона, основным критерием которой з•условиях Крайнего Севера является морозостойкость. При этом важную роль играет качество исходных материалов для приготовления Сетона; а для Севера характерны мелкие или очень мелкие пески, которые повдаамт водопотребность бетонной еыеси к тем самым снижают морозостойкость бетона.

Таким образом,- обеспечение долговечности бетонных и железобетонных конструкций, в том числе монолитных, в суровых условиях эксплуатации - одна из наиболее актуальных проблем, решению которой в настоящее время уделяется большое внимание в связи с•расширением строительства в северных районах страны.

Ц2Н> ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ - получение бетона повышенной морозостойкости на местных материалах для монолитных конструкций, возеодимых в разное время ^ода в климатических условиях Центральной Якутии.

" ЗАДАЧИ ИССЩОВАНИЯ:

- анализ качества местных материалов и оптимизация состава бетона повышенной морозостойкости для монолитных конструкций;

- исследование характера замерзания твердевшего бетона с противоморозными добавками при различных отрицательных температурах;

~ оценка климатических воздействий на прочность и морозостойкость бетона в разное время гчзда.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ: - исследован процесс льдообразования в бетоне с комплексной добавкой НН+Ш при е^о замораживании в раннем возрасте до температуры - 2С°С и -50°С;

- доказано существование оптимального соотношения между концентрацией раствора электролита и сложившейся поровой структурой бетона, способствующего меньшему льдообразованию при замораживании бетона ниже эвтектической температуры;

- показано, что установленная СНИП 3.03.01-87 критическая прочность для бетонов с противоморозными добавками, равная

от проектной, не обеспечивает получения требуемой морозостойкости бетона на местных материалах в климатических условиях Центральной Якутии; определена критическая прочность бетона

а местных материалах с противоморозными добавками для различие периодов шда:

- исследована и установлена эффективность использования ивой комплексной добавки НН+ОК для получения морозостойкого етона при возведении монолитных конструкций в зимнее время го-а (затишен а.с. № 1735233).

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕНЮСТЬ РАБОТЫ. С целью обеспечения требу-мых показателей бетона монолитных конструкций, возводимых в различное время года в условиях Центральной Якутии, разработана:

- составы бетона с различными химическими добавками для юзведения монолитных конструкций;

- требования по критической прочности бетона в весенне-»сенние и зимние периоды *юда;

- рекомендации по применении бетонов с комплексными про-ривомороэными добавками для монолитных конструкций, возводимых 5 * Якутской АССР при отрицательных температурах (РСН-1-85);

- рекомендации по бетонированию монолитных железобетонных ростверков при низких отрицательных температурах, в т.ч. способ Зетонироэания колонны с башмаком в условиях низких отрицательных температурах (защгецек а.с. 1663137).

АПРОБАЦИЯ ЮЛУЧШКНХ РЕЗУЛЬТАТОВ, Результаты выполненных экспериментальных исследований послукили основой для разработки ряда региональных нормативно-инструктивных документов:

- рекомендации по применению бетонов с комплексными противоморозными добавками для монолитных конструкций, возводимых в Якутской АССР при отрицательных температурах (РСН-1-89);

- рекомендации по бетонированию монолитных железобетонных ростверков при низких отрицательных температурах наружного иоздуха;

- б -

- рекомендация по бетонированию стыка колонны с башмаком низких отрицательных температурах наружного воздуха.

лрсме то"о, полученные результаты использовались при составлении проектов производства работ для возведения различных моно-тлтнкх конструкций:

- буронабивных свай при строительстве правого крыла инетиту-\ч мерзловедения АН СССР;1

- буронабивных свай 0 650 мм на объекте "Якутский цемзавод. Отделение первичного и вторичного дробления"; •

- массивных монолитных железобетонных фундаментных плит . (М^ 1,2 ... З.Сх'О на объектах ^.Якутска.

Разработанные составы бетонов на местных материалах использованы при составлении норм расхода материалов на ЯКСМиК, в цехах ЖБИ ЯГРХ и Депутатского ГОК.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Разработанные автором составы бетонов и предложения по способам бетонирования монолитных конструкций были внедрены и внедряются на строительных объектах республики Саха (Якутия).

Материалы диссертации доложены:

- на V республиканской конференции молодых учёных и специалистов (Якутск, 1984);

- на конференции молодых учёных и специалистов "Совершенствование технологии и расчёта железобетонных - конструкций" (ВДНТЯ, М., 1984);

- на Всесоюзной конференции по тегаюфизическим свойствам веществ (СО АН СССР, Новосибирск, 1988);

- на Всесоюзной конференции "Обеспечение качества железо-л-токных конструкций в суровых климатических условиях Сибири

и крайне— Севера (Новосибирск, октябрь, 1990);

- на Всесоюзном симпозиуме "Малоэтажное монолитной домостр гние" (Мэсква-Тверь-У"лич, 23-26 сентября 1991).

ОБЪЁМ РАБОТЫ-Диссертация состоит ил 5 разделов,

эоиих выводов, списка литературы и приложения. Работа представлс т 197 страницах машинописного текста, включая 36 таблиц, 34 эисунка и списка литературы из 150 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Особенность© строительства в суровых климатических .у<:-ювиях Севера является повышенное требование к стойкости бетона ¡ознействмо низких отрицательных температур, мно"ократному попеременному замораживанию и оттаиванию.

Исследования морозостойкости бетона посвящено большое коли-16СТВ0 работ. Наиболее известны работы М.И.Бруссера, О.Е.Власова, ?.И.Горчакова, Г.Г.Еремеева, Ф.М.Иванова, О.С.Ивановой, М.М.Кап-сина, К. Г.Красильникова, Б.А.Крылова, О.В.Кунцевича, С.А.Мнроно-ia, В.М.Мзсквина, Н. А.Мощанского, А.М.Подвального, Б.Г.Скрамта-)ва, В.В.С-тольникова, Б.Д.Триякера, А. КШейкина, С.В.Шестоперо-ia и др. Среди зарубежных исследователей в этой области известны заботы М.Валента, Р.Валорэ, А.Р.Коллинза, А.М.Невилля, Г.С.Пау->рса и др.

Установлено, что нарушение структуры затвердевшего бетона гри частичном или полном водонасьщении обусловлено появлением |нутренних растягивающих ьапряжений. При этом степень поврезкде-шя определяется прежде всего количеством замерзающей воды в !зтоне' - в его поровом пространстве.

Исследованию воздействия отрицательных температур к свой* ¡тва твердеютого бетона также посвящены многие работы как

советских, так и" зарубежных учёных.

¡Три этом установлено, что физические процессы, происходящее при замерзании и последующем оттаивании бетона, а также изменение е^о свойств в замороженном состоянии при различных температурах в большинстве случаев являются основной причиной отрицательного воздействия мороза на бетон. -

Почти все исследования по изучении влияния замораживания бетона в раннем возрасте посвящены поиску общего значения прочности б качестве критерия, указывающего на достижение бетоном достаточного сопротивления раннему замораживанию. Так возникло понятие "критическая прочность". Величина критической прочноси бетона по данным разных исследователей значительно колеблется и составляет от 2,5 до 15 МПа, что свидетельствует о зависимое-это"о показателя от вида и качества составляющих бетона, епс состава, условий заморатавания и т.д.

Бетон конструкций, изготавливаемых в разное время года, и пктывает различные климатические воздействия до получения зада нкх свойств, что обусловливает необходимость назначения

различных значений критической прочности. ■

В настоящее время экспериментальные данные по нарастании прочности и морозостойкости бетона в зависимости от периода изготовления конструкций отсутствуют, что обусловливает необхс димость экспериментальной проверки значений критической прочности, устанавливаемых СНиП 3.03.01-87, в натурных условиях.

Одним из наиболее неблагоприятных для возведения и зкспд; тации бетонных и железобетонных конструкций является клиыатда скик район г.Якутска. Основными особенностями климата г.Якутска являются резкая его континентальность, проявляющаяся в больших годовых и суточных колебаниях температуры, и относи-

рельно малое количество выпадающих осадков. Минимальная темпе-эатура зимой достигает -64°С, а максимальная в летний период по-¡ктазтся до 38°С. Максимальная годовая амплитуда колебания температуры воздуха составляет ТЛ?°с. Длл Лпутска характерны длинная 5има с низкими отрицательными температурами, короткое, но жар-сое лето. Переход среднесуточной температуры через 5°С (начало зимних условий при производстве бетонных работ) наблюдается приторно но второй декаде марта и в третьей декаде сентября. Число шей с суточной температурой ниже 5°С составляет 248 сут. Зимний 1зрлад по температурным условиям окрузашей среды составляет при-*ер:ю 80í -"одобо^о.

Изучение местных климатических условий при возведении моно-гитньгс ¡железобетонных конструкций, оцзнка качества местных материалов для изготовления бетона и обобщение опыта бетонирования кжолитных конструкций а районе ".Якутска указывают, что пробле-«а получения бетона повышенной мороаостойкос-гк па местных матз-)иалах для мсполитик: конструкций в кзстояиее время не решена. ?то потваркдается также результатами обследования состояния инструкций.

Целью настоящей работы является получение бетона повышений морозостойкости на местных материалах для монолитных констру-:ций, возводимых в Центральной Якутии в разное время года, при »значении соответствующей сроку изготовления критической прочисти. Для этого следует ¡жучить влияние климатических воздейст-:ий на прочности и морозостойкость бетона, изготовляемого в раз-юо эреыя года, исследовать механизм замерзания батона с комилеко-[щ.1и добавками и разработать предложения по возведешш уколит-щх железобетонных конструкций в, разков время года с обеспеченн-!м требуемых показателей бетона, определявши' aro долговечность.

— 10 -

Исследования выполнялись на тяжёлом бетоне марки М300, приготовленном на якутском портландцементе ПЦ-500 (С_5 »62,35,

О

С^З =12,53, С5А=6,47$ и С^ =13,9^). В качестве крупного заполнителя принят известняковый шебень Бестяхского месторождения фракции 5 ... 20 мм, используемый строительными предприятиями в районе -.Якутска.'Морозостойкость шебня соответствует Р50, следовательно, для получения бетона с маркой по морозостойкости

Р300 необходимо обеспечить морозостойкость растворенной части: бетона. В качестве мелкого заполнителя' использовался речной песок из поймы р.Лена. ГЬ зерновому составу песок'относится к Ка-' те~орин "очень мелкий" и не соответствует требованиям ГОСТ , 10268-60. Песок состоит из фракций менее 0,63 мм, водопотребиост; песка высокая (13,Ь%). При применении данного песка для получения бетона МЗОО, Г 300 при цементе необходимо снизить водопот-ребность песка, что достигается либо обогащением песка укрупняющими добавками (обычно отсевами, получаемыми при дроблении шебня), либо с помощью пластифицирующих добавок. В работе применялись добавки: протиморозные нитрит натрия(НК), поташ (П), нитрит кальция (Ш), хлорид кальция (ХК); пластифицирующие- лиг-носульфонаты технические (ЯСТ), пластифицкрующе-воздухововлека-ищие - омыленная "карамель" (ОК), лесохимическая добавка (ЛХД), воэдухововлекаюиая (СНВ).

Подбор состава бетонов без добавки осуществлён с помо-льа матенатико-статистического метода. С применением полученных моделей построена номограмма, отражающая зависимость прочности бетона и подвижности бетонной смеси от расхода цемента к В/Ц.

ЕЬлучить бетон ¡¿300 при подвижности бетонной смеси 5...9 см и при В/Ц®0,5 практически невозможно. Таким образом, получит; бетон 1л300, Р 300 и Р200 при осадке конуса бетонной смеек

5 «• • 9 см можно только с помоаью апастифицируюце-воздухововлека-1зщ1х добавок.

Для 1'пзда::::" :;есбхидимых температурных режимов в лабратсрньи условиях были использованы: камера.нормально-влажностно^о хранения, климатическая камера гея" (до -50°С), морозильная камера (до -25°С), подземная камера ( I »= -4°С). При проведении экспериментов использованы также температуры окружающей среды.

Замеры температурных режимов производились: в морозильных камерах с помосьа термографа и технических термометров, в бетонных образцах - с помошью терморезисторов ММГ-1, ШМ.

Для определения количества неэамерзшей воды выбран метод непрерывного подвода тепла, разработанный лабораторией теплофизики института физико-технических проблем Сеьера и описанный в работая. Основные преимуществом дайкой? катода по сравнению с др} .-ими методами, используемыми для изучения фазового состояния воды в бетоне, является возможность получения температурных зак; милостей количества неэамерзшей воды в широком диапазоне температур от О до -50°С из одного ог.„та (на одном образце) со средней его про-дояаштёльностьз 6-8 ч.

Для исследования фазового состояния воды б бетоне образцы замораживались сразу после приготовления и через I сутки хранения в нормальных условиях. Температура замораживания составила -50°С, которая характерна для зимнего периода и -20°С характерная для весвкке-осеннз^о периода. В эксперкмекге использовала противоыорознув добавку КН - наиболее нейтральную по отношения к портландцементу. При этом исследовались бетон без добавки и батон с добавками 4%ИН + 0,02350К и 8$НН * 0,02®Ш.

Для этого образцы но цемантно-песчайого раствора изготавливались в капсуле из тонкой фольги (0«1О га, я » 30 мм). Готозио к испытаю® образцы замораживали в климатической камере "Fe^lron

при заданной температуре в течение 4-х часов. Затем капсула с образцом помешалась в измерительную ячейку, в которой поддерживалась такая ;хе температура, что и в образце.

Обработка результатов эксперимента производится автоматически при помопи микрэ-ЗВМ по специально разработанной программе

/

Оценка погрешности метода производилась статистической обработкой результатов повторных опытов. В опытах среднеквадратичное отклонение результатов не превышало 0,Зй.

Для изучения влияния фазового состояния воды в твердеющем бетоне на е^о свойства были изготовлены бетонные образцы размерами 10x10x10 см и 7 ,07x0,07x7,0? см, которые сразу после изготовления и через I сутки нормального хранения замораживали в течение 24 часов при .емпературах -20 и -50°С в камере нормаль-но-влшшостно"о хранения. В 28-суточноы возрасте определяла во-допслошение, пористость.

На основе использования данных по начальной концентрации добавки НН в жидкой фазе бетона и диаграммы состояния водных растворов НН рассчитано количество заыер-ашей воды в растворах НН в зависимости от температуры и определены ожидаемые температуры начала замерзания жидкой фазы раствора.

Анализом экспериментальных зависимостей, характеризувиих изменения льдистости различных бетонов, замороженных при температуре -20с'С и -50°С, и изучением порсаой структуры указанных бетонов установлено следующее:

При температуре наружно^о воздуха до -20°С для бетонирования нсмассивных конструкций достаточно применить комплексную добавку НН+ОК. Интенсивность твердения бетонов с добавкой НН+СК пря.ыо пропорциональна расходу про тие о мороз ко го компонента. Для

массивных конструкций, "де за счёт экзотермического тепла при гидратации цемента удаётся получить до замораживания бекона прочность не менее 9,0 МПа при указанных температурах внешней среда. Одн введение добавки НН+ОК снияа»» хсл:;чёй*ио замерзшей воды по сравнению с бетоном без добавки, что позволяет получить морозостойкий бетон.

При замораживании батона нитке эвтектической температуры существует оптимальная дозировка протизоморсзного компонента добавки. обеспечиваюаая сопротивляемость бетона н воздействия ¡.»роза. Для условий Якутии, «*де э зимний период при бетонировании ¡.юио-дктных конс.рукций практически нельзя избегать замораживания бетон^ ниже эвтектических температур, наиболее эффективной является комплексная добавка 45ШН+ 0,02КОК.

Разработана методика исследбэаний по оценке климатических воздействий на прочность и морозостойкость твердевшего бетона.

Климатические особенности Центральной Якутии создают неблагоприятные условия для возведения монолитных конструкций. За исключением трёх летних месяцев (ишь, июль, август) бетонирование монолитных конструкций и набор бетоном проектной прочности происходи"- в условиях воздействия переменных отрицательных или знакопеременных температур нарудаго-ч; эоздухз. В связи с отим изучали влияние климатических воздействий с сентября по май месяц на прочность и морозостойкость твердеяае-о бетона.

Учитывая различный характер температурных воздействий а период набора бетоном проектной прочности исследуемый период года разделён на три различных этапа для изготовления батона: веска (март-май), эн_ма (ноябрь-февраль) и осень (сентябрь-октябрь). Однако з реальных услоанях бетой конструкций испытывает не только температурные воздействия воздуха, но и воздействия друих климатических факторов: гладкости воздуха, солнечной

радиации, атмосферных загрязнений, осадков. Совместное воздействие климатических факторов меняется во времени и практически не поддаётся моделированию. Шэтому для изучения влияния климатических воздействий на прочность и морозостойкость бетона, уложенного в раэнсе время "ода, использовали атмосферные (естественные) условия.

При этом влияние климатических воздействий изучались на бего- " нах/разной прочности. Для зто^о образцы подвергали воздействия климата в возрасте 0 ... 7 сутс к, что учитывает воэмовность применение опалубки с раг^ичной термической сопротивляемостью, в также то, что в конструкциях различной массивности остывание бетона, в том числе и при применении протигомороэньк добавок, до 0°С и ниже происходит постепенно.

Полученные показатели бетона сравнивали с прочностье и морозостойкостью бетона, твердевшего в камсро иормально-влакност-нс-о хранения.

Выбор начала и длительности экспериментов произведён на основе анализа температурных данных эа 10 лет.

Для оценки климатических воздействий восеннэсто периода года эксперименты поставлены в марте, когда каблэдаются умеренные циклические отрицательные температуры, и в апреле, кот-да характерны знакопеременные температуры воздуха. На основе анализа знакопеременных температур весеннего периода для проведение ис~ следований а лабораториях условиях выбрана сдедушая юдоль температурных воздействий: суточная амплитуда температуры - 25°С, интервал температуры за сутки - от +5 до -20°С, продолжительность ь-здейстэия циклических знакопеременных температур - 28 суток.

В'отличие от весеннелз периода зимний период года (с ноября по февраль) в Центральной Шутил характеризуется низкими от-

рицательными температурами наружно'-о воздуха (от -20 ... -2^С до -60°С и ниже), умеренной среднесуточной амплитудой (около • 5 ... 12°С). Анализ температуры зимнего периода за 1П тт»? по:::: сол, чти среднесуточные значения температуры воздуха и е~о амплитуды резко отличаются от абсолютных значений. В связи с этим при назначении состава бетона и метода бетонирования в зимний период, по-видимому, нельзя ориентироваться на средние значения изменения температур. В этом случае выбор добавки, режима прогрева, утепление опалубки должны производиться с учётом абсолютных значений температуры.

Для оценки воздействия осенних "•емператур на свойства бетона в зависимости от сроков наступления периода с низкими отрицательными температурами выполнено две серии опытов. Первая серия проведена 5.10.68 при сравнительно высоких температурах осеннего периода, вторая серия - поздней осенью (20.10.68), когда наблюдаются более низкие температуры (период наступления зимнего периода с низкими отрицательными температурами).

Изучение влияния климатических воздействий Центральной Якутии на прочность и морозостойкость бетона проводилось в основном на бетоне с добавками Ш и ИН+ ОК, в отдельных опытах использованы бетоны с различными комплексными добавками (НН+ЛСТ, П+ЛСТ, ШЛСТ+СНВ и т.д.).

При изучении влияния циклических умеренных отрицательных температур весеннего периода установлено следуюшее.

В отличие от воздейс-гаия постоянных отрицательных температур ка прочность и морозостойкость бетона в данном случае по-выпенив дозировки противоморозной добавки КН до 6% не даёт преимущество протнэ дозировки 4$, что, по-видкмому, связано с характером замерзания дидкой фазы з батоне, оказывающей влияние на формирование структуры зимне"О бетона;

Циклические умеренные отрицательные температуры более негативно влияют на морозостойкость бетона, ч^м на е^о прочность. При этом, как показывают полученные экспериментальные данные, для конструкций, к которым не предъявляются требования по ыороаостойкости, критическая прочность бетона с протквоморозныма добавками предусмотренная СКиПом 3.03.01-87 (2С$ от К пр) справедлива. Однако такая критическая прочность явно из достаточна для бетона конструкций, к которым'предъявляются требования по морозостойкости. В этом случае критическая прочность должна устанавливаться из условий обеспечения проектной морозостойкости. Кроме то^с исследованиями установлено, что комплексная добавка ННч-ОК позволяет получить более морозостойкий бетон по сравнен-® с добавкой НН в условиях воздействия циклических умеренных отрицательных температур.

Таким образом, при бетонирован;.л монолитных конструкций с повышенными требованиями по морозостойкости батона в марте месяце в районе ^.Якутска, где в это время характерны циклические отрицательные температуры до -25°С, возможно применение беэобограв-но^о метода бетонирования с комплексными химическими добавками, включатих в своем составе протизоморозкый к воздухововлзкаюзий компоненты, при обеспечении прочности бетона 7р$ от проектной прочности до е"0 замораживания.

Знакопеременные температуры весеннего периода оказьзают на твердевший бетон более значительное разрушающее воздействие. В зтоы случае, критическая прочность бетонов с пропшоморознами добавками, предусмотренная СНиЯом 3.03.01-87 и равная 20% от проектной прочности, явно недостаточна как с точки ерения обеспечения проектной мэджи по морозостойкости, так и по прочности. Анализ результатов испытания бетонов с различными добавками, твердевших

в естественных условиях с разной прочностью показал, что критическая прочность бетонов конструкций, возводимых в апреле, т.е. в условиях знакопеременных температур, характерных для Центральной Якутии, должна быть не менее 7CÍ от проектнпй пр^нест:: :;с-зазксто есть или нет требования по морозостойкости. Следует отметить, что у бетонов с протовсморозными добавками, подвергнутых воздействию температур весеннего периода в раннем возрасте, наблюдается недобор прочности бетона 20 ... 50% R и снижение морозостойкости на I ... 2 марки.

Исследование влияния воздействия температур весеннего периода года на свойства бетонов, из местных материалов с различными комплексными добавками показало, что получение бетона с морозостойкостью ^133 достигается использованием комплексных добавок НН+ДС'Т, П+ЛСТ и т.д., состояших из противоморозного и пластифицирующего компонентов. Получение бетона с морозостойкостью f 200 б весенних условиях можно обеспечить с помощью комплексной добавки КН+ОК, состоящей из противоморозного и пл.астифициру-юще-воздухововлекаюшего компонента. Для получения бетона с гарантированной маркой по морозостойкости ^"300 в этих условиях необходимо использовать многокомпонентную комплексную добавку НН-ьйСТ+СНВ или НН+Ж+ЛСТ+СНВ, включавшую в своем составе эффективный воздухововлекаюшяй компонент СИЗ.

Результаты проведённых исследований доказывают возможность и целесообразность .замены метода электропрогреза в весенний период бетонированием с противоморозншда добавками, причём при достаточном утеплении опалубки дозировку электролитов можно ставить (по сравнению с действующими кормами) до 2 ... от массы цемента.

Изучение влияния климатических воздействий на прочность и морозостойкость бетонов на местных материалах с добавками НН

и 4%НН+0,02Э?£0К, изготовленного в зимний период, показало следующее :

- Прочность и морозостойкость бетона, подвергнутое замораживанию при низких отрицательных температурах (-20 ... -50°С), зависит от условий последующего твердения и от начальной прочности бетона до замораживания.

- Велико влияние климатических воздействий на прочность и морозостойкость бетона, изготовленного в зимний период. Так, при начальной прочности бетона до 20% от К28 климатические воздействия оказываются неблагоприятными для дальнейшего твердения. При этом бетон не достигает марочную прочность. И, наоборот, у бетонов с начальной прочностью 20% от и выше происходит интенсификация твердения. В атом случае прочность бетона оказывается на 5 ... 70% выше марочной прочности.

Следовательно, для конструкций, изготавливаемых в зимний период при низких температурах наружьэго воздуха -20 ... -50°С, критическая прочность бетона с комплексными добавками, если не предъявляется требование по морозостойкости, должна составлять не менее 20% от проектной прочности.

- Для конструкций, возводимых в зимний период при низких температурах наружного воздуха -20 ... -50°С, критическая прочность бетона повышенной морозостойкости с комплексными добавками должна составлять 50-70% от проектной прочности. В этом случае морозостойкость снижается на I ступень, фи замораживании бетонов с прочность» до 50% от наблюдаются наибольшие потери прочности бетоном, так как у такого бетона ешё не сформировалась структура или прочнооть бетона настолько низка, что не может сопротивляться воздействию внутренних напряжений, возникавших при заморайадеании. У бетонов, замороженных при прочности вша 70% от , могут наблюдаться некоторые небольшие потери проч-

иости (до I%).

Вследствие наибольшего нарушения структуры бетона в данном случае морозостойкость бетона снижается на 2-3 ступени чем марочная.

- Добавка НН позволяет в построечных условиях получить бетон М300, Р 100; ?150.

- С помощью комплексной добавки НН+ОК в построчных условиях можно гарантировать получение бетона М300, Г 200.

- Для получения бетона с гарантированной маркой МЗОО, Р300 в построечных условиях необходимо использовать комплексную добавку нн+лст+снв.

Результаты исследований по изучению климатических воздействий осеннего периода на свойства бетона позволяют сделать следу отие выводы:

- прочность и морозостойкость бетонов, подвергнутых воздействия переменных отрицательных температур, зависит от начальной прочности бетона, величины и характера воздействия температур наружного воздуха;

- получение бетона повышенной морозостойкости в осенний период обеспечивается достижением оптимального соотношения между степень© гидратации и сформировавшейся структурой бетона;

- обеспечение благоприятной структуры можно добиться с по-моиьв зоздухововлекаюшей добавки;

- для получения Сетона повышенной морозостойкости яри бето-шрозании в условиях переменной отрицательной температура наиболее эффективно использование» добавки НШШ;

- установлено, что при вездеЯствк:: переменных отрицательных температур осеннее периода на бетон снижается е«о морозостойкость по сравнению с морозостойкостью бетона, тгердев:пе~о в нормально-влажностных условиях.

- 20 -

Разработаны предложения по обеспечению морозостойкости бетона монолитных конструкций, изготавливаемых в зимнее время, полученные автором результаты исследований'апробированы и внедрены на строительных объектах '".Якутска, определена экономическая эффективность. Внедрением результатов исследований подтверждена эффективность использования бетона с уменьшенным количеством комплексных противоморозных добавок взамен электропрогрева.

ОБЩИЕ ВШОДЫ

1. Обобщение опыта возведения монолитных конструкций в суровых климатических условиях показало, что проблема получения бетона повышенной .морозостойкости на местных материалах для монолитных конструкций в настожее время не решена. Анализ местных климатических условий, используемых методов бетонирования, оценка качества местных материалов для изготовления бетонсз позволили установить основные причины низкого качества бетона и разработать решения для получения на местных материалах бетонов повышенной морозостойкости для монолитных конструкций, возводимых

в Центральной Якутии в холодное время "ода.

2. Экспериментальное исследование характера замерзания кадкой фазы твердеющего бетона с комплексной добавкой НН+ОК в раннем возрасте до температуры -20°С и -50°С методом непрерывного подвода тепла показало, что существует оптимальное соотношение между концентрацией раствора электролита и сложившейся пороеой структурой бетона, способствующее меньшему льдообразованию при замораживании бетона ниже эвтектической температуры. Для условий Якутии, где в зимний период при возведении монолитных конструкций ¿фактически нельзя избежать замораглвания бетона нижа эвтектических температур, наиболее эффективной является комплексная добавка ШЧ 0,025$Ж.

3. На основа анализа характера климатических воздействий • на бетон в период е^о твердения в разное время еда установлено следующее:

- наиболее значительное разрушающее действие на твердеющий бетон оказывают знакопеременные температуры весеннего периода. В этом случае, критическая прочность бетонов с противомороэными добавками, предусмотренными С-НиЛом 3.03.01-87 и равная 20% от

К.пр , явно недостаточна как с точки зрения обеспечения проектной прочности, так и морозостойкости;

- при воздействии на твердеющий бетон умеренных циклических отрицательных температур (до -20 ... -2о°С) критическая прочность бетона с противомороэными добавками, предусмотренная СНиП 3.03.01-67 (20% от ^ пр), не обеспечивает получение морозостойкого бетона на местных материалах и справедлива для конструкций, к которым не предъявляются требования по морозостойкости;

- критическая прочность бетонов с противомороэными добавками, уложенных в весенний период еда,должна быть на менее 70% от проектной.

4. 3 весенний период бетонирования целесообразно использование безобо^ревно^о метода - бетонов с комплексными противомороэными добавками. Расход противомороэной добавки меньше, чем при воздействии постоянных отрицательных температур. При достаточном утеплении опалубок дозировку электролитов можно снизить до 2 ... 4% от массы цемента га сравнению с 4 ... 8%, назначаемую в зависимости от расчётной температуры твердения бетона.

5. В зимний период бетонирования при низких отрицательных температурах наружного воздуха (-20 ... -50°С) при отсутствии требования по морозостойкости, достаточно обеспечить критическую прочность, равную 20% от проектной. Критическая прочность бетонов повышенной морозостойкости с комплексными добавками в это? период должна состмлять 50 ... 70% от проектной, [фи бе-

тонирований конструкций в зимний период морозостойкость бетона снижается на I ступень по сравнению с бетоном аналогичного состава, твердевшего в- норыально-влажностных условиях. В зимний период -во избежание замерзания бетонной смеси до включения электропрогрева в бетонную смесь следует вводить противоморозную добавку НН в количестве 2-4% от массы цемента в зависимости от температуры наружного воздуха.

. При использовании добавки НН возможно получение бетона со следующими показателями: M30Ö, FIGO, FI5Q. С- помощью комплексной добавки НН+ОК в построечных условиях можно гарантировать получение бетона М300, F-200. Для получения бетона с гарантированной маркой М300, F30Ü в построечных условиях необходима использовать комплексной добавки НН+ДСГ+СНВ. .

6. В осенний период бетонирования при воздействии переменных отрицательных температур на бетон отмечается снижение е^о морозостойкости;

получение бетона повышенной морозостойкости в этот период зозмолсно путём применения комплексных протпзо;» розных добавок, Еключанаих в свой состав воэдухововлекаюзий компонент, при обеспечении критической прочности, равной 705? от проектной.

7.Показана эффективность добавки НН+ОК для получения бетона повышенной морозостойкости в условиях переменных отрицательных температур (А.с.№ 1735233). Полученная опытная партия бетона с добавкой НН*ОК в объёме 0,5 тыс.м3 использована при бетонировании монолитных конструкций в холодное время года на объектах посёлка Депутатский.

8. На основании проведённых исследований совместно с ННШВ разработаны "Рекомендации по применение бетонов с комплексныуи яротвво?дарбзными добавками для монолитных конструкций, возводимых в Якутской АССР при отрицательных температурах PCH-I-&3".

Освоен безобо-ревный метод выдерживания бетона с уменьшенными количествами комплексных противомороэных добавок на объектах г.Якутска взамен электропрогрева. Экономическая эффективность при этом составляет до 20 руб. на I м'а»??«« - ISG4-.

9. Разработаны "Рекомендации по бетонированию монолитных железобетонных ростверков при низких отрицательных температурах наружное воздуха". Предложен комбинированный способ для бетонирования «энолигных железобетонных ростверков с Нляб+8 м""* при температуре нар; лое воздуха от -20 до ~40°С, основанный применении бетона на местных материалах с комплексными противоморозными добавками. Годовая экономическая эффективность составляет 29,6 тыс.руб. в ценах I9$i г. При бетонировании стыков колонн с башмаками фундаментов при низких отрицательных температурах (A.c. If I663I375 получен экономический эффект в размере 20,4 тыс.руб. в ценах 1984 г на I здание за счёт сокращения сроков строительства. Основные положения диссертации опубликованы в раб. гах:

1. Федорова Г.Д. Опыт бетонирования в строительных главках Мин- ■ востокстооя: Тез.докл. республ. конф.далодых учёных и специалистов, пссБяпённый 60-летию присвоению комсомолу имени В.И.Ленина. Часть Ш.-Якутск: 1984 - с.26-27.

2. (Федорова Г.Д. Развитие методов зимнего бетонирования в условиях г.Якутска /Сб.тр./ ЬЖЙБ.-М., 1964.-Совершенствование технологии и расчёта железобетонных конструкций. С.-II2-II4.

3. Федорова Г.Д. Влияние раннего замораживания на рост прочности бетона при последуюаем твердении /Сб.тр./ЯГУ-Якутск, 1985.

- Повышение долговечзюсти'строительных материалов, изделий в конструкций на Севере. С.51-54.

4. Федорова Г.Д», Петрова H.A. Влияние различных добавок на рост прочности бетона, твердеющего в контакте с вечкомерзлыми грунтами /СЗ.тр./ЯГУ.-Якутех, 1985 - Повышение долговечности строитель-

- 24 -

юле материалов, шэдчлий и конструкций на Севере.С,55-58. 5. Иванова 0.С.» Федорова Г.Д. Прккененве бетона с протиаош-розккми добавками а районе Якутска /Бетси и железобетон. 1985. -i? 3.-C.I0-12.

5. Федорова Г.Д. При«внег».е бгтона с противомороэныш добавками s района Якутска. -Якутск, I0S5. 2с (йн$орм.л/ЩШ 1? 86-П). 7* Зазовый переход раствора НИ в бетонах при отрицательных тсм~ ¡i2pa"i't>:ix ~ 3.Л,йзаноь« А.В.Степанова, А.И.Тимофее», Г.Д.5едо-ооза /Той. докл. Всзс9№н.ко«$. по теодофнэнческгш езойзтЕсш зезюсти.«НЬвосибарск; СО АЧ СССР, Х988.-С.Я11-Я12, ь. 'Х-здороаа Г.Д,, Матвеева О.И., Хлустава Дд\ Лринененяо ком-плгхеже: химических доо&зок при изготовлении дошльтных и с&р-лелсоойо7ск.'шх конзтрукцкй б Якутске /Обеспечение начесть» %5д$уобо?оиных-конструкций а суровых клии'дтрчоских услевккх а js4i»üeps5ux грунтах: Тез.док.". Зсоссвоп. ко:ф?р. по (ioíony а й-о-лзздсЬтоку, -Якутск, 1963. -С. 12-М.

О,- Ре1;омэна,;'.ц;'.и -по применении и«гоноз с комплексными проткао-жрэашм добавками для монолитных конструкций, ¿оззодкюх а Якутской АССР при отрицательных температурах (РСН-1-89) -Í!., НШБД9Э0,

10. йадороза Г.Д. Ботонкроааниа монолитная ростверков при ниа-г'"Х отрицатвльких Т8МП8ратурйХ НЗруХНОГО иООДУлЗ. -Якуток,1990, а а. (информ.л/ЦИТИ » 00-8).

11. Федорове Г.Д. Еетонированиа стыка колонны с башмаком при низких температурах наружного воздуха. -Якутск, 1990,2е. (шх рм.. я/ЦШ S 27-90).

12.' Способ бетонирования колоши с баямаком при низких температурах наружного воздуха. А.с. tí 16631.77 (Соавторы Матвеева О.И., Протопопов Г.С.).

13. Федорова Г.Д. Бетоны повышенной морозостойкости на местных

материалах Центральной Якутии для монолитных бетонных и железобетонных конструкций /Долговечность бетонных и железобетонных конструкций в климатических условиях Сибиви и Крайнй«п говоря. Тез.докл. реальной научно-технической конференции.-Новосибирск, 1990.- с. 50-51.

14. Хаустова Л.Г..Матвеева С.И., Федорова Г.Д. Исследование воздействия зимних температур г.Якутска на физико-мэханические свойства бетона после тепловлажностной обработки /Долговечность бетонных и железобетонных конструкций в климатических условиях Сибири и Крайнего Севера, Тез.докл. региональной научно-технической конференции. -Новосибирск, I990.C53-54.

15. Федорова Г.Д. Влияние климатических воздействий на прочность и морозостойкость бетона- монолитных конструкций, возводимых в Центральной Якутии, Тез.докл. Всесоюзного симпозиума "Малоэтажное монолитное домостроение".-М., ЦНИИПШонолит, 1991,с.25-26.

16. Комплексная добавка для бетонной смеси. А.с.ДО 1735233 от 22.01.92.

Подп.к печати /4. Q't-9^ Заказ № Г22. Тира» 80 окэ. Отпечатано з .'гипогргфии института Сельэнергспроект