автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Разработка ресурсосберегающих технологий бетонирования монолитных конструкций в условиях сухого жаркого климата

&Го§овскА&,осударственный "строительный университет

На правах рукописи

Лвзд опь-Карим Хассан Мухаммед

УДК 693.о:оь0.970

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСЕЕРКГАЩа ТЗХНОДОГИй ЕЕТ01ШРШАНШ ШЮЯКЯШХ КОНСТРУКЦИИ А УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО К/ШМАТА

05,23.08 - технология я организация промышленного и гразданекого строитвльс7ва

'Авторефе р а т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена на кафедре строительного производства йявдширского доли технического института.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент Б.ВЛ'енералов.

Официальные оппоненты - академик инженерной академии Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Б.А.Крылов - кандидат технических наук, доцент ■'. В. Д. Копылов

¡¿едущая организация - ТСС "Дладимирстрой".

^ащита состоится " "_/' с 1993 г. в часов

на заседании специализированного совета Л 0153.НЛО при Московском государственном строительном университете по адресу: Москва, Шлюзная наб., о., ауд. \1

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке института.

Просим направить Ваш отзыв на диссертационную' работу по адресу: 129337, Москва, Ярославское шосфв, д. 26, .МГ(Й , ученый совет.

Автореферат разослан" " С-'-У 1993 года.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент' * Г.иргшков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Р^ОТи

Актуальность работ». В республике Судан осуществляется государственный план социально-экономического развития строи». . Это поставило перед строителями республики задачу создания ' строительной индустриальной базы на основе новых технических решений с использованием местных материалов.

Конструкции из бетона и железобетона являются основой базы индустриального строительства в современном мире, а бетой -главным строитель!! материалом в массовом промышенно-граэдав-ском строительстве. Учитывая, что в Судане елегопно при строительстве укладывается до 40 млн. мэ монолитного иотона и железобетона, а 59!? требуемого количества цемента закупается за границей за твердую ванту, экономия расхода этого дорогостоящего дефицитного материала является актуальной проблемой.

Цель работа. Ресурсосбережение при возведении монолитных конструкций с необходимым качеством из местных материалов в условиях сухого яаркого климата.

Задачи исследования: '

- определить влияние;.отдельных факторов на расход цемента • при возведении монолитных конструкций;

- оценить влияние химической и термомеханической активаций на технологические свойства, бетонной снеси, экзотермию цемента и прочностные характеристики бетона;

- установить закономерности формирования-пояей температур в монолитных конструкциях при укладке активированных смесей в условиях повышенной температуры и высокой солнечной радиации;

- разработать технологии бетонирования монолитных конструкций из местных материалов в условиях яаркого климата;

- разработать методику выбора оптимальных технологических схем, обеспечивающих ресурсосбережение при бетонирования в условиях жаркого климата.

Научную яовизяу работы составляют:- количественные значения плотности и подвижности бетонных смесей при проектировании составов по различным расчетным методикам; ; 4

■•-"данные по влиянию активации поверхности заполнителя и гидрофильные свойства системы химических добавок и физико-механические свойства бетона при наличии пшшвидной и глинистой' фракций;, ' ' .

- значения прироста и кинетика набора прочности при'механическом и терглсмеханическом побуждении бетонной смеси в смесителе в зависимости от состава л температуры;

- количественные значения тепловыделений цемента и их интенсивность при механической л термомеханическо;'! активации бетонной смеси;

- пат я температур в монолитных конструкциях из активированных бетониих смесей в ¿юрком климате;

- методика внбора оптимально»! технологии бетонирования монолитных конструкции в условиях сухого жаркого климата;

- результат« анализа эффективности технологических схем бетонирования монолитных конструкций в жарком климате.

На защиту выносятся:

.- методике выбора научно-обосновании* параметров ресурсосберегающих технологйй бетонирования монолитных конструкций в условиях тарного климата; •

- результатц исследования влияния состава бетонной, смеси, температуры, химической, механической и тормсг./охаиической активация- на тешгопвдвление цемента; их интенсивность; строительно-

отехническяз свойства бетона; •

- результаты исследований впияяяя температуры, состава бетонной смеси, активации на температурные поля монолитных конструкций в условиях повышенных температур и высокой солнечной радиации;

- ресурсосберегающие технологии бетонирования монолитных конструкций из местных материалон а условиях сухого- жаркого климата. .

Практическая ценность заключается: в определении параметров технология бетонирования монолитных констр?/вдий с необходимым качеством из местных матерг иов в условиях республики Судан; разработке ресурсосберегающих технологий бетонирования монолитных .конструкций в условиях жаркого климата; разработке методики выбора оптимальных технологических схем приготовления, трайспортирования, укладки и ввдерживания монолитных конструкций в сухом жарком климате. . .

Достоверность результатов работы подтверждается: методами статистической обработки опытных данных; выбором адекватных математических моделей зависимостей, полученных при реализации 1МЛНОВ экспериментов; достаточным количеством опытных образцов; сходимостью результатов, сопоставлением с натурными исследованиями на фрагментах монолитных конструкций.

Апробация и публикация работы

Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях ШИ (1989 - 1993 гг.). Основные положения диссертации опубликованы в двух печатных работах.

Внедрение результатов работы. Разработка ресурсосберегающих технологий бетонирования монолитных конструкций осуществлялась по плану Министерства промышленного и гражданского строительства республики Судан; результаты исследований приняты для использования в практике строительства жилых, административных и производственных зданий в Судане. Применение предложенных ресурсосберегающих технологий экономит от 1105 до 1495 фунтов, 30...80 кг цемента,-снижает трудозатраты на 0,5...0,75 чел.-дн. ни I м3 бетона возведенной конструкции; обеспечивает получение 70..Л00/Г от марочной грочности бетона при температуре 30.,.4У°С на 3...7 сутки.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка лмтераэтры. Работа■изложена на 160 страницах машинописного текста и содержит 31 таблицу и 44 рисунка, список литературы из 112 наименований.

В первой главе дан анализ особенностей технологий бетонных работ в условиях Судана, выявлены проблемы технологии бетонирования монолитных конструкций в условиях повышенной температуры к«-пониженной вла;:июс?и, направления ресурсосбережения при приготовлении, транспортировании, подаче, укладе и вндерх'шании бетона в условиях жаркого климата, сформулирована рабочая гипотеза.

Во второй главе приведет] результаты исследования влияния состава и условий приготовления на технологические свойства бетонной смеси я методика проведения экспериментальных исследований, значения плотности и подвятяостн бетонной смеси-и выводы НО 2-й 1Л!}130.

о третьей глцве приведены закономерности формирования физико-механических свойств ботслш при гермоыехакичвской и химической- активации, анализ влияния состава смеси, температуры, дилерски и режима псбуздония на прочностные характеристики бетона о шводи по 3-й глаьо.'

Ь четвертой главе проанализированы методика исследования тепловыделений цемента, обоснована принятая методика, даны результаты определения тепловыделений цемента и интенсивности бетонних смесей различных составов в диапазоне температур ¡¿0. ..70°0 при механическом а. термомеханвческом поб..увденяи смеси, результаты теоретических и экспериментальных исследовании тем-' нературнцх исшей монолитных конструкций в условиях повышенной температуры и .солненнол радиации; сопоставлены расчетные данные с натуряш эисперпшштом. Выводы по 4-й главе.

Глава пятая содержит рекомеадацви по регламенту проектиро- ■ 'шаня состава бетонной смеси, прих-отевлению, транспортированию, ~~ .укладки, вццор:к1",вани;э и контролю.качества монолитной конструкции; мтеднку выбора оптимальной технологии бетонирования, предлага- • ото технологические схема бетонирования монолитных конструкций . и результаты анализа их а<ЬфбктйЕНости в условиях республики Судан. Общие выводы. \

СОДЕРлШМК РАБО'Щ

Анализ особенностей технологии бетонных работ в условиях Судана показал, что требование к проектированию-составов бетон--них смеезй по нормативным положениям различных стран к приготовлению, транспортированию, укладке и выдергиванию не учитывает рад ъащшх^-лсторов: приготовление бетонных смесей на местных материалах, содержащих паяеватые,. глинистые и мелкозернистые ■рракции в больших, чем допускается в заполнителях, количествах; Формирование яслей температур при повышенных температурах -и солнечной -радиации. Вместе с тем необходимо на всех этапах технологического процесса, начиная от подготовки исходных материалов и кончая выдерживанием, рационально использовать весь «оьипекс приемов н воздействий,-приводящих к возведению конст-требуемого качества, экономии всех видов ресурсов, осо--цемента, '

.Анализ литературы позволил сформулировать рабочую гипотеау: получение бетона и бетонных омасой с достаточными техническим:) и технологическими свойствами на местных материалах республшси Судан мачшо обеспечить, если применять приема л воздействия химической и термомвханическол активации заполнителей и цемента в строго определенном сочетании и последовательности для уменьшения негативного влияния пылевидной и мелкозернисто!! фракции без увеличения расхода цемента и затрат ресурсов на классификацию и обогащение заполнителя. Исследовании этих приемов и воздействий при возведении-монолитных конструкций с учетом технологических аспектов в условиях повышенной температуры и солнечной радиации не проводилось'. 11а основе проведенного анализа в работе определены задачи исследования.

Экспериментальные работы по выявлению особенностей процессов в бетонах, содержащих пылевидном и мелкозернистую Фракцию, с химической активацией поверхности заполнителя, с введением кальматирующих добавок, механическим и термомеханичеокиы побу-ященисм цемента, а также закономерности!; становления прочностных характеристик, тепловыделений цемента, формирования температурных полей в конструкциях из этих, бетонов проводились в лаборатории кафеярц строительного производства Владимирского политехнического института. Мля получения сопоставимых результатов били приняты методы испытания образцов, которие изготавливались из одинаковых материалов по.одной и тон ;ке технологии.

Были смоделированы три режима приготовления и ввдерлшвания образцов при температурах 20, 35, 50°С и влажности до 45$. Приготовление и вцдерживание образцов при 35 и 50°С проводилось в специально созданной температурной камере. Для оценки влияния различных, факторов было проведено математическое планирование. 5 серий экспериментов. •

В .первой серии параллельно исследовались процессы при при- . готовлени.и бетонной смеси, укладке и вцдеряиванли яд 6 составах, 10добранных по одинаковой методике, но с учетом требований к ■ гранулометрическому составу мелкого и крупного заполнителя по юветскям и американским стандартам, Для пс.лучения зависимостей шюльзован трехфакторннй треху ровно вый план. Иммеряаись выход-ше параметры бетонной смеси и бетона: подвижность и объемная исса бетонной смеси-; прочность на снятие в I, ? и 28 суток;

прочность ла растяжение 7 и 28 суток; плотность, интегральная пористость, модуль упругости алагопотеря в 28-еуточлом возрасте. Вторая серия экспериментов проводилась с целые опенки возможности хишческой активации крупного -лапши', ¡ля введенном добавки органического полимера до от води затворепш. ¡) третьей .серии эксперименты проводились для опенки кальмата-ции пыльвздной и глинистой фракций и химической активации заполнителей введением в воду эатворопня хлорного железа. Четвертая серия экспериментов иро&одилась дкн оценю? механической и термомеханичвекой активации цемента. Били реализованы два пяти^акторных плана второго порядка. Условия, опытов приво-долы в табл. I и табл. 2.

Т а о л и ц а ] Условия опытов для оценки побуждения Остсшюй смеси в бетоносмесителе

Факторы Мццокс - 1 Уровни 0 > .!

Расход цм-нта, кг/м3 Активность цемента Вид запеш.п'еля % 3^0 4 00 Пяьсстко; 400 4У0 г.оо ¡¡.¡й - граштшй .

Плавность бетонной смеси, % от В/Д Рокям поведения, ■*4 0 35 70

обороти смесителя

50

150 ' 2Ь0

Таблица -2

Услс&ия сштов для оценки влияния состава и температуры при побуждении смеси

Факто! ¡ы

Индекс

Уровни

- I 0 + I

320 400 480

0,4 0,6 VI

30 " 50 70

0 0,35 0,7

0 15 30

1.

2.

3,

Рид од гемента, кг/м3 Водоце.л штнео отношение Температура, °С

Х1

%

4. Добавка С~3, % от мас.цвм.Х^

5. Вццоржка до укладки,мин. хг-

- . В цятой серии исследовано влияние расхода цемента, вида заполнителя, содержание воды, разжяжителя С-3 в бетонной смеси и режима побуждения на тепловыделение бетона на 0,25-е, 0,5-е. . 1-е, 3-й, 7-е, 28-е сутки. Исследовался метод термосной калориметрии. Было реализовано два четырехфакторных плана второго порядка.

Эксперименты проводились на производственных составах, близких к маркам 200, 250, 300 на портландцементе М400.

В первой серии опытов проектировались составы по заданной проектной марке бетона и подвижности бетонной смеси (0,75 см) согласно требованиям СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ 7473-85, а также американского стандарта А$ТМ. Получены следующие уравнения регрессии:

- для удобоукладываемостя

= 10,1 + 5,4 Xj - 0,13 X¿ + 0,4 XjXg ; ( I )

8 + 4 Xj --0,1 \ f 0,3 XjXg ; ( 3 )

- для плотности

uf = 2,37 - ü,02 Xj - 0,03 Xg ; ( 3 )

2,44 - 0,01 Xj - 0,03 ; ( 4 )

С Ol

где У, и \jx- подвижности (см) бетонных смесей, подобранных соответственно по ГОСТ 7473-85 и стандарту ASTtf, а у£ и Уг -плотность этих'смесей (г/см3); X¡- - водоцементное отношение; - теглп ера тура.

Изменение водоцементного отношения и температуры с 20 до 35°С мало сказывается (0,4 - 1%) на изменении плотности бетонной смеси. При дальнейшем увеличении температуры плотность снижается с увеличением водоцементного отношения и снижение составляет .3 - 4/S при В/Ц =0,3.

Гранулометрический состав заполнителей оказывает влияние на удобоукладываемость бетонной смеси. Применяемая методика проектирования состава бетонной смеси по заданной подвижности не обеспечивает приготовления бетонной смеси с требуемой подвижностью. Наиболее близкие от расчетной подвижности бетонные смеси при В/ц = 0,6 и гранулометрии заполнителей по стандарту A STM. С увеличением температуры подвидность бетонных смесей почти всех составов уменьшается, за исключением смесей, подобранных по

стандарту А^Т^пря Б/Ц = 0,8, подвижность .которых с повышением температуры с 20 до 50°С возрастает на 2%. Это можно объяснить противоречивым влиянием температуры на поведение воды в бетонной смеси.

Исследование роли добавок активаторов поверхности заполнителя я агрегирующих пылевидных л глинистых частиц показало отсутствие существенного влияния на подвижность бмоиной смеси. Плотность бетонной смеси после приготовления (г/см3) описывается следующим уравнение« регрессии:

Р = 2,39 + 0,006 ( Пф - 2,5 ) + 0,027 ( Д - 0,75), ( 5 ) где П^ -.содерлсание пылевидных и глинистых частиц в процентах от массы крупного и мелкого заполнителя; Д -■содержание хлорного ;хелеза в процентах от массы цемента. Из уравнения ( 5 ) можно сделать вывод: плотность бетонной смеси повышается при увеличении содержания .пылевидных и.глинистых-частиц й добавки хлорного железа.

Яри перемешивании бетонной смеси в смесителе изменяется дисперсность цемента и его 'активность. Воздействия, которым подвергается бетонная смесь, определяются скоростью сдвига, возникающей в элементарном, объеме смеси.

-^-^(^'^Х.оС^^г, ■ .(.О

где аргументы: - характеризует конструкцию барабана; к\ учитшает конструкцию лопастного аппарата; К, - коэффициент загрузки барабана; - угол устяяошп оси вращения барабана в транспортном положении; И- - частота вращения барабана;

'Ау - коэффициент температуры бетошюй смеси; А^ — козф^и— циент, учитывающий время транспортирования;. Кс - коэффициент, учитывающий состав бетонной смеси.

Подучены следующие уравнения регрессии для оценки влияния режима побуждения и исходного состояния сноси на■прочность в 3-суточном возрасте: '

У3 = 16,29 + 0,36 Х£ - 0,2 Х2 - 0,08 Хд + 0,27 ^

+ 0,4 Х5 - 1,25 X* - 1\15л| - 1,15'Хз - 1,05 Х^ -Р

-1,8I Хд ; 1,89 х£х, ; ( 7 ;

ii 7-суточном возрасте:

У7 = 22,1-Й 0,44 Xj- - 0,35 Ц- 1,05 X3 + 0,36 X4 -

- 0,6 XJj - 1,81 X£ - 1,63 ^ - 1,66 ^ - 1,53 -

- '¿,(U x| +• 2,SI XjXg * 0.9Г XjXg + 0,85 X^Xg -

- 0,91 X^ ; ( 8 , в 28-суточ<н>м возрасте: ■

= 35,36 t 0,73 Хх - 0,5 Xg - 1,54 Xg + С,-63 X4 -

- 0,93 - 2,87 X^ - 2,64 x| - 2,14 x| - 2.43 xf -

- 4,15 X§ f 4,43 X^ + 3,7 XjXg + 1.16 X^ -

- 1,34 XgX4 , • ( 9 )

гди Xj - расход цемента; Xg - активность цемента; Xg - вид заполнителя; Х4 - влажность бетонной смеди в процентах от водо-цементного отношения;-.Хс - режим побуждения.

Погрешность полученных выражений в прадедах 2,9 - 3,5%. Активация бетонной смеси.ускоряет набор прочности бетона, н&ибсяео заметен прирост прочности к 28-дневному возрасту. Активация эффективна при баю о низкой активности цемента. При- .рост прочности составляет 25% при числе'оборотов 50 а влажности смеси 70 и 35/о при числе оборотов 150. При увеличении продолжительности перемешивания эффективность побуждения уменьшается.

Во второй серии одытов оценивалось влияние температуры, при которой смерь подвергалась побуждению, ввдержкэ до укладка при ' различных ее составах.

Получены следующие уравнения регрессии прогнсоти бетона на сжатие: ,

в 3-суточном возрасте:

У3 = 17,15 - 0,28 Xj - 0,32 Xg - 0,37 Х3 - 0,5 Х4 + 0,52Хд -• - 0,83 Х| - 0,91 х£ - 1,06 Х§0,6 х| - 0,87 Х§ -

- 1,16 XjXg + 1,44 Xj-X5 - 1,2 XgXg .-.1,24 X4Xg - XgX^'; (10)

-10в 7-суточном возрасте:

У7 - 25.II - 0.55 - 0,54 % - 0,34 Х3 - 0,78 Х4 +

♦ 0,77 Х5 - 1,16 Х| - 1,24 х| - 1,63 Х§ - 1Д2 Х^ -

-2,07 х| - 1.36 Х^ - 21,39 У^Ц ; (II)

в 28-суточном возрасте:

У28 = 33,75 + 0,17+ 0,01 - 0.1 Х3 - 0,26 Х4 +

+ 1.6 Х5 - 1,1 Х| - 1,25 Х§ - 1,56 Х§ - 1,35 Х§ -

- 1,3 Х§ * 1,78 ХдХ, + 1,13 Х^, <12}

где Х| - расход цемента; - водоцементное отношение; Хд -температура смеси; Х^ - добавка суперкластмфикатора С-3; -выдержка в бетономешалке до укладки 'в форму. Погрешность подученных выражении в пределах 0,9 - 3%.

С повышением марки бетона и расхода цемента наблюдается снижение прочности бетона относительно марочной. Снижение прочности увеличивается с повышением температуры бетонной смеси. Увеличение выдержи перед укладкой до 15 мин повышает прочность на сжатие при-расходе цемента 320 кг/м3 на 4...2Й пр;-: температурах смеси соответственно 50 и 30°С. Со снижением марки бетона значимость термомеханя ческой активации возрастает. Повышение прочности на сжатие по сравнению с маркой в 23-суточ-ном возрасте для марки 250 составляет 11-32?», а для марки ЩОО - 29-51%. Наиболее высокие показатели прироста прочности имеют бетоны с расходом 400 кг/ы3 и температурой бетонной смеси перед укладкой 50°С. Сведение добавки С-3 в количестве 0,35^ от массы цемента устраняет негативное влияние повышенно.; температуры. Бетоны, активированные при повышенных температурах, имеют 70-78^ прочности в 3-суточном возраоте л 95-10$ в 7-суточном возрасте.

Обработка эке/геримеятальных данных по прочности на сжатие и растяжение в бетонах, 'содержащих пылевидную и глнни'стую фракцию и добавку хлорного железа, позволяла получить уравнения регрессии: .

- прочность на сжатие в 1-сугочном возрасте

= 2,625 - 0,225 % + 0,475 Д; 03)

- II -

- прочность на сжатии в 23-оуточном возрасте

е" - 20,4 - 1,70 Цф * I,У Л; (14)

- прочность на растякение в 2и-сутрчно,л возрасте

й;> 3,25 - 0,35 П$ * 0.3 Д. (15)

Негативное влияние содержания пылевидной п глинистой фракций на прочность на сжатие в 28-сугочнсм возрасте .устраняется при соотношении (Пт. : Л) = I : 0,9 и на растяжение (II,. : Д) -

л 4'

= I : 2,16. Несмотря на увеличении плотности бетона при содержании пылевидной и глинистой фракций в заполнителе и уплотняющее действие добавки хлорного -.слеза, с.чияение прочности цементного камня из-за наличия чпетгл с высокой удельной поверхностью требует поиска более эффокт;<йиых добавок.

На формирование темпзратурного геля мгнолитти конструкций влияют: вид опалубки, твжефатура окрулавцвй среды, расположение опалубленных и пеоизлубл-энных пошохностей, продолжительность солнечной радиации в течение вцдераишання бетона, маосо-отдача и мяссоперелос, экзохершя ломэнта при гидратации. Из многообразия этих факторов исследуется тепловыделение активированных цементов и изменение температуры поверхности спалубки. Анализ методов определенна тепловыделений цемента (косвенный способ - адиабатический калориметр; прямые способы - изотермические, адиабатические, дшййеренциалышо термос! не и микрока-лори*лотры) позвони выбрать термоснъ-ю систем с уменьшенными размерами калориметра. Для определения величины тенловддачешш были реализованы два четирехшакторнь х ш анп. В первой серии оценивалось влияние псбуздения цемента при перемешивании смесей, содержащих 0, 35, 70;? от потребного ¡содиче-ства воды с последующим введением недостающего количества воды. Ео второй серии оценивалось влияние .температуры"па тепловыделение цемента при гидратации е бетошшх смесях,- активированию: при температурах 30, 50, 70°с.

Еыли подуши урлшония регрессии ;чля тзцчбвцдоивлпк "цемента (кДж/кг) в виде:

Ч - * ь1х1+ % + + «А < hA * hA +

+ hxhh r £i3xi% + bi4xix4 '

+ V2X4 + hihh • (ls)

где для первой серии экспериментов: Xj - расход цемента; Xg -вид заполнителя; X, - количество води в прононсах от В/Ц при попадании снеси; Х^ - число оборотов сыоситоля; для второй' серии экспериментов: Xj .- расход цемента; I2 - 1к»доцемонтноа. отношение'; Х^ ~ температура, перемешивания и выдерживания; Х4 - содержание добавки С-3.

Б табл. 3 приведены значения коэффициентов уравнений регрессии для топловвдйяений на 0,25 0,5, I, 3,-7, 28-е сутки.

Наибольшие значения имеют величины тепловыделений цемента при активации бетонной смеси на гранитном щебне с влажностью 35$, расходе цемента 400 кг/м3 и' числе оборотов смесителя при побувдоаиа 150. Тепловыделения возрастают при твердении в течение б ч в 1,2 - 3,2 раза по сравнению с необработанной смесью. За 3 суток выделяется 57-61$ от общей величины тепловыделений за 28 суток.

К 24 часам твердения величина тепловыделений мало зависит от водоцег.г¡нтного отношения. С повышением температуры с 30 до 50°С возрастает величина тепловыделений дая бетонов всех составов. Максимальную величину имеют Сетоны при В/Ц = 0,6, расходе цеыеита 400 кг/м3 и добавке С-3 0,25%. Наиболее благоприятные условия гидратация при расходе ь.мовга 320-400 кг/м3, водоце-монтном отношении 0,6 я добавке супероластификатора С-3 не * . более 0,35£. Анализ топохимического давления А.Н.Колмогорова и зависимости тепловыделений по О.П.Мчедлов-Летросяну в сопоставлении с полученными экспериментальными данными показывает, что за счет термомеханической активации при благоприятных условиях гидратации уже в 28-суточном возрасте прореагирует 95-99/3 цемента.

Поток лучистой энергии попадает на открытую бетонную коворх-ностл цс'питую прозрачным или непрозрачным для солвбчнцх лучей материале-, По особенностям физических процессов, происходящих при нагреве бетона солнечными лучами, можно-наделить три схемы: I - облучение открытой поверхности со свободным тепло- и массо-

. Таблица 3 Значения коэффициентом уравнений регрессии

Коэффициент Продолжительность гидратации сут. - ™

0,25 0,5 I 3 7 28 '

1-я серия экспериментов

Во 45,08 82,96 159,7'' 226,12 236,38 342,90

В1 • -9,92 -12,28- -19,23 -16,90 -24,46 -21,50

В0 ' -5,64 - 4,17 - 8,-78 - 2,72 - 4,29 - 7,20

В3 -5,25 - 8,00 -10,62 -16,07' - 7,89 - 9,89

В4 ■ ВП- В22 % +0,92 + 3,17 + 6,83 + 9,12 +10,00 ► 1,60

-2,02 +10,34 -23,50 -25,00 - 9,33 1-13,45

»-9,48 + 9,31 + 6,46 - +34,17 +17,95

■ - 10,84 »•35,96 + 4,49 +27,66 +15,45

В44 В12 В13 ^3 В24 -15,9 - 7,34 -14,96 -31,00 -21,33 -17,95

-4,22 - +.8,17 + 7,31 + 9,88 +11,70

-4,40 +3,10 - 6,00 - 7,87 + 5,39 - 7,56 -11,25 - 7 66 -10,32 + 9,82'

2-я серия экспериментов

в0. 181,4 248,9 323 - 355 365 438

% + 1,17 +14,25 »-34,20 -15,00. + 9,78 + 5,32

-25,00 .»-18,73 »• 2,27 +15,34 -13,50

кл % -27,90 1-33,50 -66,40 - 4,40 -36,70 -14,90

и В4 +20,35 -12,80 -50,00 »-28,00 +26,35 +47,00 +49,50 + 4,60

ВИ • В22 В33 В44 • В12 В13 ' ■ в14 : В23 В24 -15,40 -20,33 -41,90 -10,60 -32,00 -44,00 - 5,30 -18,20 -14,06 -26,60

-69,40 -59,00 -93,50 -29,00 -16,20 -41,00

- 5,25 + .5,3>3 + 4,04 +20,12 60,80 -22,40

- -16,38 -20,00 - - _ -

-26,50 -43,60 - +34,06 -38,50 -30,80

+ 0,19 +27,50 +26,00 +18,56 +16,00 +19,68

- _ +36,00 - - -

- - - - +19,12 +32,00

одмеаом; 2 - облучении через тснкук> прозрачную для солнечных л.учой пленку с частично исключенным тепло-и массообменом; 3 -- облучении чброз металлическую опалубку, исключающую массо-сбжн с поверхности бетона. Аналитическое решение задачи теплопроводности с учотом нелинейности граничных условий.и сложности з/пшсимости тешговвделенлй от температуры и времени твердения затруднено, поэтому анализировалось аналитическое решение при лучистом ьах-рвве и оценивался вклад в Формирование температурных нолей нагрева и тепловыделений цемента при гидратации, на натурных '¡[ртлентах. Температурные перепады в монолитных конструкциях зависят от интенсивности солнечной радиации и размеров шлсл-рукцшь '

при граничных. условиях X = К

либо

Тп=Гн*&> (18)

где / - температура, °С; X - координата, г.1; - время нагрела, ч; / - теплопроводность, ВтО/МО; £ - скорость подъема температуры поверхности, К/ч,

/уш граничных условий (17) решение имеет вид

гдо х- -А);

г _•. - критерий Фурье.

~ К■

Между величиной теплового потока средней температу-

рой стоны //'?) имеется зависимость

' С20)

'Ш1 — • а следовательно,

мы го</е - т)

Ецло получено и проанализировано выражение (19) в точках ■л-шш, представляющих яаябалыяий интерес X = .0; X => 1/2, Х - I,

. -15.-

При всестороннем несимметричном нагреве (случай неравномерного распределения солнечных лучей, на грани конструкции) решение получается "наложением" температурных полей - сложением соответствующих критериев неограниченных пластин, пересечением которых образована конструкция. Полученные значения максимальных перепадов и градиентов температур при нагреве стен толщиной 10...100 см солнечными лучами позволили определить условия, при которых они достигаются. Градиенты температур 0,5 - 2,5°С/см возникают при интенсивности солнечной радиации 0,1 - 1,4 Вт/см^, поверхность конструкции нагревается со скоростью ду 40°С/ч.

Была смоделированы условия возведения монолитной стены в металлической опалубке с нагревом поверхности солнечными лучами. Поверхность стены при интенсивности теплового потока 0,03 Вт/см"* изменяется по близкой к линейной зависимости со скоростью 4Д°С/ч. Через 6 ч после укладки активированной смеси температура в средней плоскости стены выше, чем на повер- ости, на 4°С. Перепади но иеченшо стены во все промежутки времени незначительны, максимальные на 6 ч после укладки бетонной смеси и составляют 0,4 °С/см. В условиях жаркого климата в солнечной радиации наблюдается равномерный разогрев бетона в опалубке за счет солнечной радиации и теплоты гидратации цемента, что обеспечит относительно низкие значения градиентов температур и ускорение набора прочности бетоном.

С учетом проведения исследований разработаны технологические схемы, основанные на комплексе ресурсосберегающих приемов, и методики их отбора. Часть из этих приемов требует оценки эффективности затрат с точки зрения влияния их на качество, другие приемы, экономя один ресурс, требуют расхода других. Затраты на возведение монолитной конструкции ( S } являются функцией многих переменных и связаны с влиянием каздоРо технологического приема на прочность бетона (Л ) и получением ее требуемого значения к определенному сроку. .

Эта задача.формулируется следующим образом:

¿Пцлтв

* & £ (22)

»"»«г »/ >

<& £ £

¿г- /*

где - температурные условия бетонирования монолитных' конструкций с учетом солнечной радиации; 2" - время, ч; , ¿гщ ,

, ¿гЛ/, ¿а,, расход, соответственно, песка, щебня,

цемента, активирующей, кальматирущей и пластифицирующей доба-•вок, кг/м3; Л* - число оборотов смесителя-при активации смеси.

Били разработаны ресурсосберегающие технологические схемы (табл. 4) и рассчитаны показатели эффективности.

ОБЩИЕ вывода.

1. Устаяотионо, что стандарт и ряда стран.не учитывают возможности .использования местных.материалов при возведении монолитных конструкций в условиях сухого жаркого климата, лля уменьшения негативного влияния загрязненности и применения мелкозернистой фракции возможно введение химических добавок.

2. Получены аналитические зависимости для плотности и' подвижности бетонных смесей при проектировании по различным расчетным методикам. Оценено влияния на <1л;з;:ко-механические свой- • ства бетона химической, активации поверхности заполнителя и кальматации пылеватой и глинистой фракций. Применение хяшчсзс-кой активации поверхности заполнителей позволяет исключить их отмывку, не ухудпая технологических свойств бетонной смеси при некоторс.. улучшении технических свойств бетона. Введение в бетонную смесь хлорного железа позволяет при содержании до пылеватой и глинистой фракций в гаполнителях устранить снижение технических свойств бетона.

Таблица4

Ресурсосберегающие технологические схемы бетонирования монолитных конструкций в жарком климате

3 О! X . и •• г 3*ГтКА, »НА . СМЕСИ РЕЖИМ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ V-30 км/ч 4 V- оС " X о ге эс оо и X п и о. 5 и л тип КОНСТРУКЦИИ ОПАЛУБКИ. УСЛОВИЯ

Л и . 33 1» о 2 С о ВРЕМЯ хОся шос мим. 5 "о о* х Э 5 * си * <г СПОСОБ ПОДАЧ БЕТОННОЙ смеси в опал у аку И

-1 л 3 м 5 Б ? в

Т Т^ и« 35" '♦В 1-3 4-6 7-9 10-« до «о Ю0 80 ВО АО 100 80 €0 45 <20 ФУНДАМЕН' 1нв.» »30 " г + Ч5*С

а. гс ¿1 ЗЕ < ^ в п. ■I Ш П ь У < 5 <

Бы п О' ' о* // » . - <20 5). <> СТЕНЫ, КАРКАС, ПЕРЕКРЫТИЯ. Ьа^ЗО'С/45^

/* // 2060 Ъ). {Л 1о-т! п Р ОННААМЕИТ^ • КАРКА С, ПЕРЕКРЫТИЙ.

Л» >60 г). с Г" ШУНДАМЕНТ, каркас, СТЕНЫ, ПЕРЕКРЫТИЯ.

у ТБ, п , 1с. ь 1н.э. Ьг»0,7Ъ. - Д0120 А «юо <20 а]. 8, >о,з 6 ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ФУНДАМЕНТ .

!_1 /г <50 б;. €и«о,ъ% ПЕРЕМЕШИВАНИЕ —— -— -....... ... ; ,, . стены, КАРКАС, перекрытия.

-18- Окончание табл.'»

20-£0

>60

-ТТр

О тА

шундАмент, стены, каркас,

перекрытия

г). 6-1=0,38. пЕРЕме ШИВАНИЕ.

СШЕ

СП УПЛАЧЕН Г,

стены, каркас, перекрытия

iv

ifiH.ll.

КОМПОНЕНТЫ

бетонной смеси

не ограничено

аГБ+в

ПЕРЕМЕШИЭАНИЕ

<28

ОЬНААМЕНТ

<20

С), 8+а

Перемешивание

СТЕНЫ, каркас, перекрытия.

¿н».=+30°С,<М5"С.

20-С0

i, в+г1. перемещу

обидам ем т, СТЕНЫ, каркас, перекрытия -

В+Т)

ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ

>С0

ЩаНДАМЕНТЫ, СТЕНЫ,

КАРКАС, ПЕРЕКРЫТИЯ

<20

аЦгиц*щуо,?ь*Т]1<

-»о,зв, —

ОУИДАМЕНТ

а1<т№ацмя + перемешивание ■£с -¿н-в-,_

' +111*0,}»

СТЕНЫ, КАРКАС, ПЕРЕКРЫТИЯ

3. Установлена -значимость отдельных Факторов при механическом побузденш- бетонных смесей различного состава и температуры. Наиболее эффективно побуждение смеси при содержании" влаги 70$ от воды затворония и побуждении в точение 150 оборотов смо-.сителя. Прирост прочности составляет 30£ ст марочной. Получены ■ значения прироста прочности бетонов .марок 200, 250, 300.'Вве-. дение разжвжителя С-3 в количестве 0,3of? от массы цемента и по-буэденяе смеси устраняет снижение прочности бетонов марки 300 прЯ повышении температуры свшае 50°0. Прирост шючности в 28-суточном возраста бетонов марок 200, 250 составляет 30-2($

••при побуждении бетонных смесей с температурой 30 - 70°С. Бетоны, активированные яри повышенных температурах, имеют 70 - 78;' прочности в з-суточном и 95 - 100£ в 7-суточном от марочной прочности. Наиболее высокие темпы прироста и значения прочности4-в 23-суточном возрасте имеет бетон марки 200, активировали!, при температурах 30...50°С.

4. Экспериментальные исследования влияния механического побуздения и термомех-чнической активации бетонных смесей .различного' состава и температуры ira тепловыделение цемента позволили получить его количественные значения. Теиловцделения цемента могут составить в 23-суточном возрасте до 98 - .99/, полной теплоты-гидратами. Получены зависимости кинетики и интенсивности тепловыделений. Активация смещает интенсивность.теплспиделений

и повышает количественные значения по сравнению с интенсивностью гспловвделений цемента в бетоне, приготовленном по .традиционной технологии,да G - 12.ч после приготовления бетонной смеси.

5. Теоретические и экспериментальные исследования формирования температурных полей монолитных конструкций выявили роль .солнечной радиации. Градиенты температуры могут достигать 3,5°П/см, если отсутствуют тепловыделения цемента. Активация -бетонной смеси за счет интенсификации тепловыделений приводит к саморазогреву бетона в опалубке-с темпом, близким с темпом

. нагрова от солнечной радиации. Измерение распределения температур» проведенных на .фрагментах монолитных конструкций, показало наличие незначительных перепадов температур по сечению конструкции на всех этапах выдерживания.

• 6. Предложена методика выбора ¡национальной технологии бетонирования монолитных конструкции на основе использования многокритериальной модели. Затраты на возведение монолитной.конструкции представляют фуикщш многих переменных, качество которой также зависит от реда факторен; ограничивая максимальные и минимальные значения отдельных технологических приемов можно найти оптимальнее технологические схемы бетонирования. Сформулирован алгоритм решения задачи оптимизации и получены показатели эффективности технологий бетонирования монолитных■конструкции в услсьиях республики Судан. Экономия составляет 1105 - 1495 фунтов на I м3 бетона или от 16,5 до 25/' стоимости возведеиия конструкции.

7. Предложены варианты технологических схом бетонирования монолитных конструкций в жарком климате, обеспечивающие экономим расхода цемента 30 - 30 кг, снижение трудозатрат 0,5 -0,75 чел.-дн. на I мэ бетона возведенной конструкции и получение 70 - 100$ прочности от марочной на 3 - 7 сутки.

Предложенные ресурсосберегающие технологии бетонирования монолитных конструкций и их регламент приняты для внедрения при строительстве Министерством промышленного и гразданского строительства республики Судан.

Основное положения диссертации опубликованы а следующих работах.

1. Особенности технологии бетонных работ в условиях Судана. // Совершенствование материалов, конструкций и производства работ в строительстве. .Владимир, 1909.

2. Особенности подбора состава- бетона // Повышение эффективности использования техники и совершенствование технология строительных работ. Владимир, 1992.

Додащсано ь печать 17.06.93. Формат 60x84/16. Бумага для множит, техники. Печать офсетная. Усл.печ.л. 1,16. Усл. кр.-отт. 1,16, ' -Уч.-изд.л. 1,12. Тирах 100 вкз, Зак. $$l¡ Бесплатно

Московский государственный строительный университет Адрес: 129337 моенва, Ярославское шоссе, 26

• Ротапринт Владимирского политехнического института Адрес института:600026 Владимир, ул.Горького, 87..