автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Технологические основы повышения качества бетона при электротермообработке путем снижения интенсивности деструктивных процессов

Михайловский Владимир Петрович

Технологическое обеспечение монолитности строительных композитов в процессе их производства и эксплуатации

05.23.08 - Технология и организация промышленного и гражданского строительства

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Подписано к печати 15.11.2000 г. Формат 60x84 1/16. Бумага ксероксная. ТУ 47-02-14-89 Оперативный способ печати. Уч.-юд.л.2,4 Тираж 110 экз. Заказ ЛЬ 45

р хГэ О ск)

блек. 7

На правах рукопис^

ТО Л КЫНБ ЛЕВ ТЕМИРХАН АНАПИЯЕВИЧ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА БЕТОНА ПРИ ЭЛЕКТРОТЕРМООБРАБОТКЕ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЕСТРУКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ

05.23.08 - Технология и организация промышленного и гражданского строительства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Томск - 1999

Работа выполнена в Центральном межведомственном институте повышения квалификации руководящих работников и специалистов строительства (ЦМИПКС) при Московском государственном строительном университете и в Таразском государственном университете_

Официальные оппоненты: - Заслуженный деятель науки и техники РФ,

Академик МИА и РААСН, доктор технических наук, профессор КРЫЛОВ Борис Александрович

- Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор ГНЫРЯ Алексей Игнатьевич

Член-корреспондент РААСН, ' доктор технических наук, профессор ГОЛОВНЕВ Станислав Георгиевич

Ведущая организация - Центральный научно-исследовательский и

проектно-экспериментальный институт организации, механизации и технической помощи строительству (ЦНИИОМТП)

Защита состоится « 2 » »юля 1999 г. в 14°° часов на заседании диссертационного Совета Д 064.41.01 в Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634003, г.Томск, пл.Соляная, 2, корп.5, ауд.307. Телефон 72-41-61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « » июня 1999 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Н.К. Скрипникова

Н626.У0Я./3 ,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Известно, что в настоящее время бетон является основным строительным материалом, и согласно прогнозам специалистов, будет оставаться таковым и на протяжении многих десятилетий. Из бетона возводят несущие конструкции самых ответственных сооружений. Очевидно, что надежность бетонных и железобетонных конструкций может быть обеспечена только в случае высокого качества материала. Она; может быть достигнута только в результате строгого соблюдения оптимальных параметров технологии бетонирования монолитных конструкций.

При зимнем бетонировании воздействие суровых климатических условий может привести к ухудшению качества бетона. Специалисты издавна отмечают, что бетоны, подвергнутые тепловой обработке, во многих случаях характеризует недобор прочности и ухудшение других качественных показателен - морозостойкости, водонепроницаемости, водо-поглощения и т.п. Бетоны, подвергнутые тепловой обработке, обладают также большей суммарной пористостью и большей долей макропор.

Деструктивными факторами при электротермообработке бетона являются избыточное давление в его поровом пространстве; влагопотери и сопутствующая им усадка цементного камня; неравномерность температурного поля в прогреваемом бетоне; различия величин коэффициентов линейного температурного расширения (КЛТР) твердых компонентов бетона, а также между КЛТР минералов цементного клинкера и гид-ратных кристаллических новообразований'. Влияние некоторых из этих факторов специалистами исследовано. Влияние других факторов, а также совместное воздействие деструктивных факторов на структуру твердеющего бетона до настоящего времени практически не изучено.

В связи с изложенным необходимо проведение углубленных исследований интенсивности деструктивных процессов при прогреве бетона и их комплексного влияния на его строительно-технические свойства.

Работа выполнялась в соответствии с заданиями целевой комплексной научно-технической программы О.Ц.031, а также научно-техническим планом ЦМИПКС при МГСУ в процессе обучения в аспирантуре и докторантуре в г. Москве (1988-1999 г.г.) и тематическим планом научно-исследовательской работы Жамбылского ГМСИ (19861997 г.г.).

Целью работы является установление взаимосвязи между технологическими параметрами электротермообработки бетона, количественными характеристиками деструктивных факторов и снижением качественных показателей материала, а также разработка практических рекомендаций, направленных на повышение качества бетона.

Для достижения поставленной цели необходимо провести широкий круг теоретических и практических исследований и решить ряд основных задач:

- установить влияние технологических параметров на развитие давления в поровом пространстве бетона при электротермообработке;

- выявить зависимость массообменных процессов при электротермообработке бетона от комплекса технологических факторов;

- исследовать влияние неравномерности температурного поля в бетоне железобетонных конструкций с различным армированием на строительно-технические свойства бетона;

- установить зависимости напряжения в бетоне от различия величин коэффициентов линейного температурного расширения твердых компонентов, мономинералов цементного клинкера и новообразований;

- исследовать зависимость качественных показателей бетона от совместного влияния различных деструктивных факторов;

- выявить взаимосвязь деформаций расширения бетона и его физико-механических характеристик в процессе электротермообработки;

- разработать технологические рекомендации по снижению интенсивности деструктивных процессов при электротермообработке бетона сборных изделий и монолитных конструкций;

- выполнить расчеты технико-экономической эффективности использования результатов исследований в строительной практике.

На защиту выносятся:

- взаимосвязь развития давления в поровом пространстве бетона с технологическими параметрами элёктротермообработки;

- методика измерения давления в поровом пространстве бетона с применением в качестве основного датчика стеклянного капилляра и использованием параллельного датчика для уменьшения погрешности измерений;

- количественные значения влагопотерь бетона и их зависимость от параметров и условий электротермообработки;

- результаты экспериментальных исследований неравномерности температурного поля, влияния на величины температурных перепадов и градиентов в бетоне различного армирования железобетонных конструкций и разных типов применяемых электродов;

- расчетные схемы для определения напряжения на контактах между твердыми компонентами бетона с различными коэффициентами линейного температурного расширения, а также между минералами цементного клин-

кера и новообразованиями в цементном камне в процессе подъема температуры бетона;

- количественные значения деформаций расширения бетона в процессе его прогрева и остывания.

Научная новизна работы:

1. Разработаны научно-обоснованные технологические приемы снижения интенсивности деструктивных процессов в бетоне, подвергаемом электротермообработке при производстве бетонных работ в суровых климатических условиях.

2. Установлены закономерности изменения давления в поровом пространстве бетона в зависимости от параметров температурного режима, его состава и условии электротермообработки.

3. Выявлена зависимость влагопотерь бетона при его электротермообработке от комплекса технологических и климатических факторов.

4. Установлено влияние неравномерности температурного поля на качественные показатели прогреваемого бетона в зависимости от температурного режима. Предложены предельно допустимые значения температурных градиентов в бетоне в процессе электротермообработки.

5. Выявлено совместное влияние основных деструктивных факторов на прочностные показатели бетона при его электротермообработке.

Практическая значимость работы н реализация ее результатов.

Установлено количественное влияние деструктивных факторов на снижение качественных показателей бетона, подвергнутого электротермообработке, разработаны мероприятия по уменьшению уровня деструкции бетона и составлены технологические рекомендации по снижению интенсивности деструктивных факторов при электротермообработке.

Разработаны рекомендации по повышению качества бетона сборных железобетонных изделий для гидромелиоративного и водохозяйственного строительства путем ограничения температурных градиентов при их электротермообработке, технологические правила электротермообработки бетона монолитных железобетонных ростверков с повышенными требованиями по морозостойкости в зимних условиях и технологические ре-

комендации по повышению качества бетона в результате уменьшения его деструкции в процессе электротермообработки.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов строительного профиля в ЦМИПКС при МГСУ (г. Москва), в КазГАСА (г. Алматы), в ТарГУ (г. Тараз) и других строительных вузах Республики Казахстан.

Результаты диссертационной работы использованы при разработке проектной документации институтами «Казюжгипроводхоз» и «Казремжилстрой».

Результаты исследований использованы при электротермообработке бетона сборных изделий и при зимнем бетонировании монолитных конструкций АО «Жамбылводстрой» (г. Тараз), АО «Кокше-таустрой» (г. Астана) и ОАО «Главвладимирстрой» (г. Владимир).

Методология работы основана на общепринятых теоретических положениях в области технологии возведения монолитных и изготовления сборных конструкций в зимних условиях, в разработку которых внесли вклад, в основном отечественные ученые - В.С.Абрамов, Г.А.Айрапетов, А.С.Арбеньев, Р.В.Вегенер, В.П.Ганин, Б.В.Генералов,

B.Я.Гендин, А.И.Гныря, С.Г.Головнев, Н.Н.Данилов, И.Б.Заседателев, Б.М.Красновский, Б.А.Крылов, В.Д.Копылов, А.В.Лагойда, В.С.Лукьянов, Л.А.Малинина, С.А.Миронов, Б.Г.Скрамтаев, А.Р.Соловьянчик,

C.А.Шифрин и др.

В основу работы положены современные представления о химических, физических и физико-химических процессах, протекающих в твердеющем бетоне при его тепловой обработке. Исследования проведены с использованием стандартных методик, применяемых специалистами при изучении упомянутых процессов в бетоне при его прогреве. Соискателем разработаны новая методика измерения давления в поровом пространстве бетона с использованием параллельного датчика. Экспериментальные исследования проведены с использованием современных приборов.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим количеством проведенных, экспериментов, статистической обработкой опытных данных, применением современных методов расчета, а также близкими значениями экспериментальных данных и опытно-производственной проверки результатов исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЦМИПКС при МГСУ и Жамбылского гидромелиоративно-строительного институт;: (1988-1998 гг.); на расширенных заседаниях-семинарах секции Научногс Совета «Тепло- и массоперенос в процессе твердения материалов на ос

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Тепловая обработка бетона осуществляется, как правило, двумя способами: сборные железобетонные изделия за небольшим исключением подвергаются пропариванию, тепловая обработка бетона монолитных конструкций осуществляется с использованием различных вариантов применения электрического тока.

В настоящее время деструкция бетона на плотных заполнителях при его пропаривании изучена значительно детальнее, чем при электротермообработке.

Еще меньше как в нашей стране, так и в зарубежных странах исследованы деструктивные процессы в бетоне при электротермообработке. В этой области наиболее существенный вклад внесли A.C. Арбеньев. Л.Я. Волосян, В.П. Ганин, В.Я. Гендин, А.И. Гныря, С.Г. Головнев. H.H. Данилов, В.Д. Копылов, Б.М. Красновский, Б.А. Крылов, А.И. Ли Д.С. Михановский и др.

. Необходимо отметить, что при электротермообработке бетона некоторые деструктивные процессы протекают иначе, чем при пропаривании. Пр! пропаривании влага из окружающей среды поступает в бетон, а при электро термообработке движение влаги направлено из бетона в окружающую среду.

При пропаривании применяют более жесткие режимы, чем при элек тротермообработке, то есть более высокую скорость подъема температурь бетона. Как следствие, при электротермообработке в бетоне наблюдаютс: обычно существенно меньшие температурные градиенты и перепады, чег при пропаривании. Кроме того, после распалубливания прогретый бетон мо нолитных конструкций подвергается в зимних условиях воздействию боле низкой температуры окружающей среды, чем сборные железобетонные из делия после распалубливания в цехе. Перечисленные факторы оказываю большое влияние на характер и интенсивность протекания деструктивны процессов в бетоне при его электротермообработке. Необходимо указать, чт неуправляемые деструктивные процессы в бетоне при его тепловой обработ ке могут вызвать снижение прочности до 30% Лц и более значительнс ухудшение его морозостойкости, водонепроницаемости, структуры поровог пространства и т.п.

Следует отметить, что помимо исследования интенсивности воздейс-вия каждого из деструктивных процессов на качественные показатели мат< риала, необходимо изучить их совместное влияние на структуру бетона, по; вергаемого электротермообработке.

В первой главе диссертации приведен краткий обзор литературных данных, касающихся деструктивных процессов, протекающих в бетоне при его тепловой обработке.

Результаты обзора свидетельствуют о том, что деструктивные процессы при электротермообработке бетона на плотных заполнителях изучены в значительно меньшей степени, чем при пропаривании. Приведены немногочисленные опубликованные данные о количественном влиянии на физико-механические показатели бетона деструктивных факторов при его электротермообработке.

На рис.1 приведена! схема взаимосвязи деструктивных факторов и условий электротермообработки с качественными показателями прогретого бетона.

Во второй главе приведены результаты экспериментальных исследований развития давления в поровом пространстве бетона в процессе электротермообработки.

Вопросами измерения избыточного давления в порах бетона при его тепловой обработке занимались многие специалисты. Анализ опубликованных работ выявил значительный разброс в величинах максимального избыточного давления. Это связано с методическими погрешностями при его измерении.

На основе проведенного анализа конструкции датчиков давления автором разработана методика измерения давления в поровом пространстве бетона, на которую получены два патента Республики Казахстан. Она предусматривает применение двух датчиков - основного и параллельного, представляющих собой отрезки стеклянных капилляров диаметром от 0,5 до 1 мм. Их устанавливали в бетон на глубину от 20 мм и более от верхней поверхности образца.

Нами проведены экспериментальные исследования давления в поровом пространстве в зависимости от параметров температурного режима, состава бетона и условий электротермообработки.

Для изготовления бетонных образцов-кубов с ребром 10 см использовали портландцемент М400 Щуровского завода, песок с модулем крупности 2,1 и гранитный щебень крупности 5. ..20 мм Мансуровского карьера. Расход цемента составлял 260, 335 и 420 кг/м3, воды 160, 180 и 200 и 220 кг/м3. В/Ц бетона принимали равным: 0,43; 0,48; 0,54; 0,6 и 0,7, - его прочность соответствовала классам В15; В 17,5; В22,5; В27,5 и В30.

Образцы-кубы прогревали в специальных формах со стальными Зортами, с поддоном и перегородками из текстолита. Бетонную смесь уплотняли в формах на лабораторной виброплощадке. До начала прогрева неопалублепную поверхность образцов тщательно укрыли полимерной пленкой или оставляли открытой, формы утепляли.

^ я О,

Я. ^

Рис. 1. Схема взаимосвязи деструктивных факторов и условий электротермообработки с качественными показателями прогретого бетона

Электропрогрев бетонных образцов производили при продолжительности предварительного выдерживания 1 ч, величинах скорости подъема температуры 10, 20, 40 и 60 °С/ч. Температура изотермического прогрева составляла 60, 70 и 80 °С. Продолжительность изотермического прогрева обеспечивала приобретение бетоном 50 и 70% R2$.

Измерение давления в порах бетона, также как и его температуры, производили каждые 15 мин в период подъема температуры и каждые 30 мин в период изотермического прогрева.

Известно, что предварительное выдерживание бетона после уплотнения бетонной смеси до начала подъема температуры положительно влияет на характер сгруктурообразования, при прочих равных условиях приводит к уменьшению возможного недобора прочности материала и улучшению других его количественных показателей.

Исследование зависимости кинетики давления в поропом пространстве бетона от продолжительности предварительного выдерживания исследовали на образцах из бетона класса В22,5 на портландцементе М400 Щуровского завода с расходом 335 кг/м3 и В/Ц = 0,54. Образцы прогревали со скоростью подъема температуры 60° С/ч до температуры 80° С. Результаты измерений показали, что при продолжительности предварительного выдерживания 1,3 и 6 часов величина вакуума к моменту начала подъема температуры составляла соответственно 40, 140 и 360 мм. вод. ст. К концу подъема температуры избыточное давление в бетоне достигало соответственно 160,240 и 340 мм. вод. ст.

Эксперименты для выявления зависимости давления в поровом пространстве бетона от скорости подъема температуры провели на образцах-кубах с укрытием свободной поверхности полимерной пленкой. Датчики давления размещали на глубине 50 мм от верхней поверхности бетона. Применяли бетоны на портландцементе М400 Щуровского завода с расходом 335 кг/м3 и воды 160, 180, 200 и 220 кг/м3. Продолжительность предварительного выдерживания составляла 1 ч, скорость подъема температуры бетона 10, 20, 40 и 60° С/ч и температура изотермического прогрева 60, 70 и 80° С.

При скорости подъема температуры примерно 10° С/ч и менее в поровом пространстве бетона на протяжении всего времени электропрогрева наблюдался вакуум, избыточное давление отсутствовало при всех рассматриваемых значениях начального водосодержания. Максимальная величина вакуума находилась в пределах от 70 до 160 мм. вод. ст. при начальном водосодержании соответственно от 220 до 180 кг/м3. При более высоких скоростях подъема температуры в бетоне наблюдалось избыточное давление, максимальные величины которого возрастали с увеличением скорости подъема температуры. Например, при скорости

подъема температуры 20, 40 и 60° С/ч, температуре изотермического прогрева 80° С и начальном водосодержании 180 кг/м3 они составили 36, 95 и 175 мм. вод. ст.

Установлено, что изменение максимальной температуры бетона в пределах от 60 до80° С влияет на избыточное давление весьма заметно, так при скорости подъема температуры 20° С/ч избыточное давление возрастает с 23 до 36 мм. вод. ст.

Серия опытов была посвящена исследованию зависимости избыточного давления в бетоне от изменения расхода воды и цемента. Продолжительность предварительного выдерживания составляла 1 ч, скорость подъема температуры 20, 40 и 60° С/ч и температура изотермического прогрева 60, 70 и 80° С. Расход воды изменяли от 160 до 220 кг/м3. Опытами установлено, что увеличения расхода воды приводит к снижению величины избыточного давления. При скорости подъема температуры 20° С/ч и температуре изотермического прогрева 80° С повышение начального водосодержанияот!60 до 220 кг/м3 влечет за собой уменьшение максимального значения избыточного давления в порах бетона с 58 до 20 мм. вод. ст.

Расход цемента составил от 260 до 420 кг/м3. Результаты экспериментов показывают, что с увеличением расхода цемента несколько снижается избыточное давление в бетоне. Так, при указанных выше параметрах температурного режима с повышением расхода цементаот260 до 420 кг/м3, т.е. в 1,6 раза избыточное давление в поровом пространстве бетона уменьшается с 40 доЗО мм. вод. ст.

Автором было изучено влияние химических добавок, а также мелкозернистого бетона и керамзитобетона на развитие давления в поровом пространстве бетона в процессе электротермообработки. В бетон на портландцементе Щуровского завода с расходом 335 кг/м3 вводили воз-духововлекающую добавку СНВ в количестве 0,01% массы цемента (В/Ц = 0,54) или суперпластификатор С-3 в количестве 0,6% массы цемента (В/Ц = 0,39). Продолжительность предварительного выдерживания образцов составляла 1 ч, скорость подъема температуры 20 и 40° С/ч, температура изотермического прогрева 80° С. Величины максимального избыточного давления при введении добавки СНВ для приведенных значений скорости подъема температуры составляли 84 и 110 мм вод. ст., при использовании добавки С-3 соответственно 34 и 82 мм вод. ст.

В процессе электропрогрева мелкозернистого бетона на том же цементе с расходом 550 и воды 280 кг/м3 при параметрах температурного режима, указанных выше, величины максимального избыточного давления достигли соответственно 55 и 100 мм. вод. ст.

При электропрогреве керамзитобетонных образцов с объемной массой 1500 кг/м3 на том же портландцементе с его расходом 170 кг/м3 и начальным водосодержанием 250 кг/м3 по приведенным выше температурным режимам величины максимального давления в порах составляли соответственно 21 и 56 мм. вод. ст.

Большое внимание было уделено изучению показаний датчиков давления в бетоне при размещении их входных отверстий на различной глубине. Электропрогреву был подвергнут образец из бетона с расходом цемента 335 кг/м3 и воды 180 кг/м3. Он представлял собой призму с размерами в плане 160x110 мм и высотой 300 мм. Датчики размещали на расстоянии 40, 100, 200 и 270 мм от верхней поверхности образца. Продолжительность предварительного выдерживания составляла 1 ч и температура изотермического прогрева 80° С. Величины максимального значения избыточного давления в зоне самого верхнего и нижнего датчиков достигли соответственно 80 и 320 мм. вод. ст., то есть давление в зоне расположения нижнего датчика было в 4 раза выше верхнего.

Экспериментами установлено, что в образцах с укрытием полимерной пленкой максимальное избыточное давление несколько выше или аналогично максимальному давлению в образцах без укрытия. При этом с увеличением максимального начального водосодержания бетона эта разница уменьшается.

Анализ приведенных результатов экспериментальных исследований возникновения и развития вакуума и избыточного давления в поро-вом пространстве бетона в процессе его электротермообработки позволяет установить ряд закономерностей и объяснить особенности кинетики вакуума и избыточного давления в бетоне под влиянием различных действующих факторов.

Заметное увеличение вакуума к концу предварительного выдерживания объясняется более полным процессом контракции. Возрастание избыточного давления в порах бетона с ростом продолжительности предварительного выдерживания объясняется также возрастанием гидравлического сопротивления миграции воды и парогазовой фазы из по-рового пространства образцов вследствие уменьшения сечений капилляров.

Увеличение избыточного давления в бетоне при повышении скорости подъема температуры объясняется интенсификацией процессов расширения воды и парогазовой фазы в поровом пространстве. Одновременно увеличивается гидравлическое сопротивление системы вследствие уменьшения сечений капилляров на пути миграции воды и парогазовой смеси.

С началом изотермического прогрева бетона избыточное давление начинает снижаться, достигает нуля, затем в поровом пространстве бетона появляется вакуум, увеличивающийся до конца периода изотермического прогрева, вследствие контракции цемента и частичного освобождения пор и капилляров от влаги. В период остывания происходит увеличение вакуума, вследствие уменьшения удельного объема воздуха и в небольшой степени в результате контракции цемента.

Повышение начального водосодержания влечет за собой возрастание суммарного сечения капилляров, через которые вода и парогазовая фаза в процессе подъема температуры выходят наружу. Капилляры быстрее обезвоживаются, обуславливая уменьшение давления в порах.

Увеличение расхода цемента приводит к снижению величин избыточного давления по двум причинам. Во-первых, с увеличением расхода цемента пропорционально повышается начальное водосодержание бетона. Как показано выше, это вызывает уменьшение избыточного давления в порах. Во-вторых, увеличение расхода цемента влечет за собой рост объема контракционных пор, что также приводит к уменьшению избыточного давления.

Введение воздухововлекающей добавки примерно в 2,3 раза повышает величину максимального давления в порах бетона. Это объясняется намного большим объемом воздуха в бетоне с СНВ, коэффициент объемного температурного расширения которого в 300 раз больше, чем твердого скелета. Уменьшение максимальных величин избыточного давления в бетоне с добавкой С-3 является следствием снижения в бетоне В/Ц с 0,54 до 0,39, то есть 1,38 раза, и соответствующего уменьшения объема порового пространства.

Меньшие величины давления в керамзитобетоне, чем в бетоне на плотных заполнителях, являются следствием значительно более высокого его начального водосодержания.

Возрастание глубины расположения датчиков в бетоне вызывает повышение избыточного давления в поровом пространстве в связи с увеличением гидравлического сопротивления системы капилляров на пути движения влаги и парогазовой фазы из бетона наружу.

Укрытие неопалубленной поверхности бетона полимерной пленкой вызывает возрастание избыточного давления в поровом пространстве вследствие снижения интенсивности влагопотерь в процессе электротермообработки и, соответственно, более медленного освобождения от воды и опорожнения капилляров на пути миграции воды и парогазовой фазы из бетона наружу.

Результаты исследований массообменных процессов при электротермообработке бетона изложены в третьей главе.

Был проведен анализ и общение литературных данных о результатах экспериментов по изучению внутреннего массообмена в бетоне при его тепловой обработке.

На основе проведенного исследования установлено, что при большой разности температуры в наиболее и наименее нагретых зонах в первые часы электропрогрева бетона наблюдается заметный внутренний массоиеренос, при этом интенсивность массопереноса возрастает с ростом разности температур бетона в объеме образца. Локальное влагосо-держание бетона начинает снижаться во всех зонах через 3,5...5,5 ч после начала элетропрогрева.

Выполнены экспериментальные исследования влагопотерь бетона на плотных заполнителях в процессе электротермообработки под воздействием различных влияющих факторов. Образцы-кубы с ребром 10 см изготовляли из бетона класса от В15 до ВЗО на портландцементе марки М400 Щуровского и Подольского заводов. Начальное водосо-держание бетона изменяли от 160 до 220 кг/м3. Образцы подвергали электропрогреву в специальных формах со стальными бортами-электродами. Формы снаружи утепляли и устанавливали на весы на все время электротермообработки образцов. Влагопотери бетона определяли путем взвешивания формы через каждые 0,5 ч. Верхнюю неопалуб-ленную поверхность бетона оставляли открытой или укрывали полимерной пленкой.

Температурные режимы электротермообработки бетона предусматривали предварительное выдерживание в течение 1 ч, скорость подъема температуры 20, 40 и 60° С/ч, температуру изотермического прогрева 60, 70 и 80° С и его продолжительность - 14, 13 и 12 ч.

Опыты показывают, что с ростом скорости подъема температуры интенсивность влагопотерь бетона увеличивается. Например, с ростом скорости с 20 до 60° С/ч интенсивность влагопотерь повышается с 6,9 до 16,7 кг/(м3-ч) или в 2,42 раза (начальное водосодержание бетона 180 кг/м3, продолжительность предварительного выдерживания 1 ч, температура изотермического прогрева 80° С, неопалубленная поверхность бетона открытая).

Результаты исследований показывают, что интенсивность влагопотерь в период изотермического прогрева снижается с увеличением продолжительности электротермообработки бетона. Например, при скорости подъема температуры 20° С/ч средняя интенсивность влагопотерь из образцов с укрытой и открытой поверхностью была соответственно в 1,83 и 3,2 раза меньше за период подъема температуры, а при скорости 60° С/ч соответственно в 2,3 и 5,0 раза меньше.

Суммарные влагопотери из укрытых образов с повышением температуры с 60 до 80° С увеличиваются при скорости подъема температуры 20° С/ч с 18,5 до 22, а при 60° С/ч - с 20 до 22,5% начального водосо-держания.

Установлено, что с увеличением начального водосодержания от 160 до 220 кг/м3 потери воды за весь цикл активной электротермообработки образцов с укрытием неопалубленной поверхности пленкой возрастают в 1,4 раза, т.е. примерно пропорционально изменению начального водосодержания.

Показано, что из образцов без укрытия неопалубленной поверхности, как в период подъема температуры, так и за все время активного прогрева, влагопотери в 1,2. ..1,5 раза больше, чем из образцов с укрытием полимерной пленкой.

С возрастанием начального водосодержания в 1,38 раза абсолютные влагопотери увеличиваются в 1,4... 1,5 раза, а относительные в 1,3... 1,40 раза.

Автором исследованы влагопотери бетона при электропрогреве фрагментов железобетонных конструкций при разных параметрах скорости подъема температуры и температуры изотермического прогрева.

Результаты определения потерь влаги из бетона фрагментов в процессе электропрогрева, полученные в ходе экспериментов пересчитывали применительно к площади неопалубленной поверхности равной 1 м2.

Нашими исследованиями установлено, что влагопотери фрагментов за время электротермообработки от 1 до 16,5 ч из бетона с приведенной толщиной 100 мм с укрытой поверхностью находится в пределах от 4,1 до 21,6% начального водосодержания. Они в значительной степени зависят от скорости подъема температуры и практически не зависят от значений температурных градиентов.

При электропрогреве по режиму с предварительным выдерживанием 1 ч, скоростью подъема температуры 20 и 40 °С/ч, температурой изотермического прогрева 80 °С и суммарной продолжительностью прогрева 15ч влагопотери мелкозернистого бетона с расходом цемента 550 и воды 280 кг/м3 составили соответственно 17 и 21,4% начального водосодержания.

В процессе электротермообработки по указанным выше температурным режимам керамзитобетона с расходом цемента 170 и воды 250 кг/м3 влагопотери достигали соответственно 20 и 24,4% начального водосодержания. Суммарная продолжительность прогрева составляла при этом 12 ч.

При прогреве по приведенным температурным режимам бетона на плотных заполнителях с добавкой СНВ в количестве 0,01% массы цемен-

та при суммарной продолжительности электротермообработки 14 ч вла-гопотери были равны соответственно 20,3 и 27,7% начального водосо-держания.

При тех же параметрах температурного режима бетон с добавкой 0,6% С-3 при суммарной продолжительности 12 ч потерял соответственно 18,5 и 24% начального водосодержания.

Известно, что растворение в воде электролитов уменьшает упругость паров над поверхностью жидкости и приводит к снижению интенсивности ее испарения в процессе прогрева.

Исследования автора и других специалистов позволяет заключить, что влагопотери открытых образцов без добавок за весь цикл активной электротермообработки составляют в среднем 30...36% от начального водосодержания. Укрытие пленкой приводит к уменьшению этой величины до 20...24%, т.е. в 1,5 раза.

Добавки ННХК и НН существенно уменьшают (в 1,37... 1,71 раза) влагопотери бетона в процессе электропрогрева, причем в большей степени при открытой неопалубленной поверхности, чем при укрытой. С ростом количества добавки ее влияние на снижение влагопотерь уменьшается.

Влагопотери бетона в процессе электротермообработки, как показано выше, существенно влияют на интенсивность деструктивных процессов и снижение качественных показателей материала. Вследствие этого расчет влагопотерь чрезвычайно важен для выбора технологических мероприятий по уменьшению деструкции и, таким образом улучшению физико-механических и других показателей прогретого бетона.

В работе приведена методика аналитического расчета влагопотерь бетона и примеры расчета потерь влаги в процессе его прогрева.

По результатам анализа опытных данных, приведенных в данной главе, сформулируем закономерности влияния действующих факторов на внешний массообмен, т.е. на влагопотери бетона в процессе электротермообработки. В процессе предварительного выдерживания происходит уменьшение диаметра капилляров и общего объема пор, рост структурной прочности бетона, увеличивается гидравлическое сопротивление на пути движения воды и паровоздушной смеси из бетона в сторону неопалубленной поверхности и в окружающую среду. Одновременно возрастает избыточное давление в поровом пространстве, способствующее более интенсивному выходу из бетона паровоздушной смеси. Результаты опыта свидетельствуют о том, что доминирует первый процесс и с увеличением продолжительности предварительного выдерживания бетона влагопотери несколько уменьшаются.

При постоянном составе бетона можно считать с достаточной точностью, что его влагопотери примерно прямопропорциональны скорости подъема температуры.

Четвертая глава посвящена результатам экспериментальных, исследований влияния неравномерности температурного поля и различия в величинах коэффициентов линейного температурного расширения (КЛГР) компонентов бетона на ее остаточные напряжения.

Проведены экспериментальные исследования неравномерности температурного поля в железобетонных конструкциях разных типов и с различным армированием при электропрогреве, при разных параметрах температурного режима. Определены физико-механические показатели прогретых бетонов при разных температурных градиентах, что позволило установить связь между этими параметрами и прочностными показателями бетона, а также выявить предельно допустимые значения градиентов, обусловливающих заданное качество бетона.

Для определения фактических значений температурных градиентов при электротермообработке железобетонных конструкций были подвергнуты электропрогреву фрагменты следующих конструкций:

- с применением пластинчатых электродов стенки резервуара;

- ;с использованием стержневых электродов, размещенных в шахматном порядке или в виде плоских групп балки-ростверка;

-с применением пластинчатых или стержневых электродов, размещенных в виде плоских групп монолитной балки.

В опытах применяли бетон классов В15...В25, приготовленных на портландцементах Брянского, Воскресенского и Подольского заводов. Электропрогрев фрагментов осуществляли со скоростью подъема температуры 5, 12,5 и 20° С/ч, температуру изотермического прогрева изменяли от 60 до 80° С. Каждый фрагмент представлял собой характерный участок конструкции с сохранением предусмотренной проектом арматуры.

Температуру бетона в разных точках фрагментов измеряли с помощью хромель-капельевых термопар, подключенных к автоматическому электронному потенциометру КСП-4.

Измерение температуры бетона в период ее подъема производили через каждые 15...30 мин., в процессе изотермического прогрева через каждые 30...60 мин. В такие же сроки измеряли напряжение и силу тока в электрических целях.

Экспериментами установлено, что при использовании электродов разных типов и различных схем их размещения, при скорости подъема температуры от 5 до 20° С/ч и температуре изотермического прогрева от

60 до 80° С, температурные градиенты в прогреваемом бетоне различных железобетонных конструкций составляют от 0,02 до 5,7° С/см. Обзор работ ряда специалистов показал, что в этих же пределах находятся значения температурных градиентов при других способах электротермообработки.

Нами проведен анализ значений температурных перепадов в бетоне в процессе его прогрева с целью последующего сопоставления этих значений с величинами температурных градиентов.

Анализ результатов наших экспериментов показывает, что температурные перепады и градиенты изменяются при изменении типов электродов, схем их размещения и параметров температурного режима не одинаково. Их влияние на деструктивные процессы, происходящие в бетоне при изменении условий прогрева, не однозначно. Очевидно, что температурные напряжения в бетоне, которые могут ухудшить его качественные показатели, определяются температурными градиентами, а не перепадами. Поэтому в качестве нового критериального параметра неравномерности температурного поля в бетоне нами предложены температурные градиенты.

В работе выполнены аналитические расчеты напряжений растяжения в бетоне в результате различия величин коэффициентов линейного температурного расширения (КЛТР) твердых компонентов, а также КЛТР мономинералов цементного клинкера и кристаллических новообразований. Они свидетельствуют о возможности деструктивных явлений в бетоне вследствие появления на контактах между частицами напряжений с учетом их релаксации, значительно превышающих прочность материала на растяжения в процессе электротермообработки бетона.

В пятой главе рассмотрены результаты экспериментов, направленных на изучение деформаций бетона в процессе электро-термообра-ботки, влияние деструктивных процессов на физико-механические показатели бетона и совместного влияния деструктивных факторов на его свойства.

Эксперименты показали, что увеличение продолжительности предварительного выдерживания с 1 до 6 ч уменьшает деформации расширения бетона в 4, 3,75 и в 3,3 раза при скорости подъема температуры бетона соответственно 20,40 и 60° С/ч.

Результаты наших опытов выявили, как и в исследованиях Б.А. Крылова, В.Д. Копылова и В.Я. Гендина, В.Я. Шапошникова, существенное влияние на деформации расширения скорости подъема температуры. Например, при электротермообработке образцов на портландцементе Щуровского завода с расходом 335 кг/м3 и воды 180кг/м3 (предварительное выдерживание 1 ч, температура изотермического про-

грева 80° С) увеличение скорости подъема температуры с 10 до 60° С/ч для образцов без укрытия и с укрытием пленкой вызывает повышение деформаций расширения соответственно с 1,9 до 3,9 и с 2,1 до 4,5 мм/м.

Повышение температуры изотермического прогрева с 60 до 80° С влечет за собой увеличение максимальных и остаточных деформаций расширения бетона при скорости подъема температуры 20° С/ч соответственно с 2,0 до 2,6 и с 0,7 до 1 мм/м.

Установлено, что при повышении начального водосодержания бетона его деформации расширения в процессе электротермообработки уменьшаются. Это происходит при всех значениях скорости подъема температуры в пределах от 20 до 60° С/ч.

Повышение расхода цемента показывает такое же влияние на деформацию расширения бетонной смеси, как и увеличение начального водосодержания, - чем больше содержание в бетоне цемента и воды, тем меньше деформации расширения. Так при увеличении расхода цемента с 260 до 420 кг/м3 и начальном водосодержании 180 кг/м3 максимальные деформации уменьшались с 2,7 до 2,5 мм/м.

Деформации расширения мелкозернистого бетона в процессе электротермообработки незначительно превышают соответствующие показатели бетона на обычных заполнителях, а для керамзитобетона они в 1,31... 1,98 раза больше при скорости подъема температуры соответственно 20 и 40 °С/ч.

Деформации расширения бетона на плотных заполнителях с добавкой СНВ немного больше, чем бетонов без добавок.

Опыты показали, что деформации расширения в процессе электротермообработки образцов, укрытых пленкой, заметно больше, чем открытых. Укрытие неопалубленной поверхности полимерной пленкой приводит к увеличению максимальных деформаций расширения бетона с различным начальным водосодержанием в 1,1... 1,3 раза.

Нами впервые сформулировано положение о том, что деформации бетона не являются самостоятельным деструктивным фактором, а лишь следствием влияния других деструктивных факторов. Температурные деформации бетона в процессе электротермообработки могут быть использованы только для весьма ориентировочной оценки деструкции прогретого бетона.

Исследованы влияния продолжительности предварительного выдерживания и скорости подъема температуры на кинетику гидратации цемента, на интенсивность структурообразования растворной части и прочность бетона. Установлено, что с повышением скорости подъема температуры бетона степень гидратации цемента возрастает, однако его прочность уменьшается, что наглядно свидетельствует об увеличении де-

струкции при более жестких режимах электротермообработки. Это подтверждает и анализ кинетики структурообразования растворной части бетона при разных значениях скорости подъема его температуры. Ультразвуковое исследование прогреваемого бетона подтверждает, что предварительное выдерживание снижает уровень деструкции бетона в период подъема его температуры.

Подтверждены результаты исследований, ранее проведенных другими специалистами, о влиянии укрытия неопалубленной поверхности бетона при его электротермообработке под крышками и пригрузом. Опыты показали, что применение крышек позволяет увеличить прочность прогретого бетона но сравнению с электропрогревом без укрытия в возрасте 1 и 28 сут. соответственно в 1,5 раза и 1,3 раза.

Для выявления зависимости качественных показателей бетона от температурных градиентов были изготовлены бетонные образцы-кубы с ребром 10 см. При электротермообработке образцов-кубов за счет разных схем подведения теплоты получены температурные градиенты в прогреваемом бетоне в диапазоне от 0,23 до 4,0° С/см.

Результаты экспериментов показывают, что увеличение температурных градиентов в указанном диапазоне приводит к существенному уменьшению прочности прогретого бетона при сжатии и растяжении, а также его морозостойкости. Испытания образцов показали, что с увеличением температурных градиентов, в пределах от 0,23 до 4,0° С/см снижается прочность бетона при сжатии на 13... 16%, прочность при растяжении на 17...20%, морозостойкость на 27. ..30%. Установлено, что разница между прочностью на сжатие образцов, прогретых при малых и больших градиентах, в суточном возрасте значительно больше, чем в 28-суточном возрасте.

Проведены экспериментальные исследования интенсивности деструктивных процессов при электротермообработке и их совместного влияния на прочность прогретого бетона. Как показали наши исследования и исследования других специалистов основными независимыми (первичными) деструктивными факторами при электротермообработке бетона являются скорость подъема его температуры и температура изотермического прогрева, а также условия электротермообработки, т.е. степень укрытия неопалубленной поверхности. От значения этих факторов зависят значения и вторичных деструктивных факторов - избыточного давления в порах бетона и влагопотерь в процессе его прогрева. Некоторое влияние на прочность бетона оказывает степень неравномерности температурного поля в прогреваемом бетоне.

В таблице приведены экспериментальные данные о влиянии независимых деструктивных факторов на прочность бетона. Здесь же пока-

зана зависимость прочности бетона от вторичных деструктивных факторов при одинаковых значениях остальных факторов.

Степень влияния независимых (первичных) и вторичных деструктивных факторов на прочность бетона

Кратность изменения параметров, раз

Деструктивные факторы Избыточное давление в порах бетона Влагопотери бетона Прочность при сжатии в возрасте

1 сут 28 сут

Независимые (первичные) деструктивные факторы

Скорость подъе-

ма температуры от 20 до 60° С/ч 4,86 1,01 1,28 1,12

Температура

изотермического прогрева от 60 до 80° С 1,57 1,19 1,12 1,01

Степень укрытия неопалубленной 1,38 1,26 1,23 1,13

поверхности

Вторичные деструктивные факторы

Избыточное

давление в порах бетона от 26 до - 1,2 1,24 1,08

130 мм. вод. ст.

Влагопотери бетона от 18 до 22% Во - - 1,12 1,02

Анализ данных таблицы позволяет установить следующие закономерности. Подтверждено, что наибольшее влияние на интенсивность вторичных деструктивных факторов и на прочность прогретого бетона оказывает изменение скорости подъема его температуры. Следующим фактором по значимости влияния на деструкцию прогреваемого бетона является степень укрытия неопалубленной поверхности. Меньшее влияние на деструкцию оказывают температура изотермического прогрева, а так же, как показали наши исследования, неравномерность температурного поля в бетоне.

Jr i P

\ - \

200

-150

-100

50

О 1 О 1 0-L 40

—— __

ъу

20 30 40 50

Скорость подъема температуры, ° С/ч

60

Рис. 2. Зависимость от скорости подъема температуры интенсивности деструктивных факторов и показателей прогретого бетона:

1 - избыточное давление в порах бетона; 2- влагопотери; 3 - деформации расширения; 4и5- прочность при сжатии соответственно в возрасте 1 и 28 сут. Температура изотермического прогрева 80° С, начальное во-досодержание 180 кг/м3, образцы укрыты пленкой

Изложснные выше результаты исследований совместного воздействия различных деструктивных факторов на бетон показали, что наибольшее влияние на его свойства оказывает скорость подъема температуры. На рис.2 показана зависимость от скорости подъема температуры деструктивных факторов - избыточного давления в поровом пространстве бетона, интенсивность влагопотерь, а также деформаций его расширения и значений прочности при сжатии в возрасте 1 и 28 сут.

С повышением скорости подъема температуры возрастает давление в порах бетона и его влагопотери, а также увеличивается неравномерность температурного поля в бетоне, и, соответственно остаточные температурные напряжения. С ростом скорости подъема температуры повышаются величины максимальных и остаточных деформаций бетона, снижается прочности при сжатии в возрасте в 1 и 28 сут.

В шестой главе диссертации приведены технологические мероприятия по повышению качества прогретого бетона путем снижения интенсивности деструктивных процессов, составленные на основе результатов выполненных экспериментов и закономерностей, установленных соискателем. Они излагают способы снижения степени деструкции прогреваемого бетона за счет оптимизации параметров температурного режима электротермообработки, состава бетона, путем уменьшения избыточного давления, влагопотерь и неравномерности температурного поля в бетоне, а также условий прогрева.

В седьмой главе приведены сведения об опытно-производственной проверке и о внедрении в строительную практику результатов исследований, а также расчеты технико-экономической эффективности диссертационной работы.

В работе решены вопросы, поставленные практикой электротермообработки бетона сборных железобетонных изделий и монолитных конструкций в зимних условиях.

Электротермообработка бетона с применением предлагаемых нами Технологических рекомендаций, направленных на повышение качества материала путем снижения интенсивности деструктивных процессов была осуществлена на заводах и полигонах при изготовлении сборных железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций на строительных объектах АО «Жамбылводстрой» (г. Тараз), АО «Кокше-таустрой» (г. Астана), и ОАО «Главвладимирстрой» (г. Владимир).

Результаты исследовании использованы при разработке проектной документации институтами «Казюжгипроводхоз» и «Казремжилстрой».

Технико-экономический эффект получен за счет уменьшения брака изготовляемых изделий, снижения расхода цемента и энергозатрат.

Общий объем внедрения составил 54,2 тыс. м3 бетона, суммарный экономический эффект 339,5 тыс. руб. в ценах 1991 года.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Выявлены механизмы влияния деструктивных процессов на структуру прогреваемого бетона при электротермообработке в зимних условиях. Установлены диапазоны снижения качественных показателей бетона при воздействии деструктивных факторов.

2. Избыточное давление в поровом пространстве бетона возникает вследствие разницы в величинах коэффициентов объемного температурного расширения (КОТР) твердой фазы бетона, воды и парогазовой фазы.

Разработана методика измерения давления в поровом пространстве бетона с помощью основного и параллельного датчиков, представляющих собой стеклянные капилляры, установленные в бетоне, один из которых является регистрирующим, а второй - компенсирующим побочные явления.

На кинетику и величину давления в поровом пространстве бетона оказывают существенное влияние параметры температурного режима электротермообработки. Наибольшее влияние на давления в поровом пространстве бетона оказывает скорость подъема температуры. При скорости 10° С/ч в бетоне развивается вакуум в результате контракционного уменьшения объема твердой фазы. При повышении скорости с 20 до 60° С/ч деструктивные процессы связаны с избыточным давлением, что объясняется интенсификацией расширения влаги и повышением гидравлического сопротивления ее перемещения. Особенно проявляется зависимость избыточного давления от скорости подъема температуры в нижних слоях прогреваемого бетона. Так, на глубине порядка 300 мм при увеличении скорости более 20 °С/ч давление повышается в 4 раза по сравнению с поверхностными слоями.

3. Заметное влияние на величину избыточного давления бетона оказывает его состав. Особенно при скоростях подъема температуры более 20 °С/ч.

Установлено, что повышение начального водосодержания бетона и расхода цемента снижает давление в результате возрастания размеров капилляров и объема контракционных пор. Регулировать влияние этих факторов позволяет введение в бетон воздухововлекающих и пластифицирующих добавок

4. Исследования внутреннего массообмена в бетоне кондуктометриче-ским способом показали, что при заметной разности температуры наиболее и

наименее нагретых зон в первые часы электротермообработки наблюдается интенсивная миграция влаги, в результате которой локальное водосодержа-ние бетона с начальным В/Ц = 0,6 в некоторых зонах изменяется в 1,42 раза по сравнению с первоначальным значением. Интенсивность массопереноса возрастает с увеличением разности температур бетона в объеме образца. Скорость миграции влаги по ориентировочным подсчетам составляет 0,067 мм/с при разности температуры 54° С. После начала электротермообработки через 3,5...5,5 ч локальное влагосодержание бетона начинает снижаться во всех зонах, вследствие интенсивного связывания воды цементом.

5. Влагопотери бетона зависят от параметров температурного режима при его электротермообработке, начального водосодержания, укрытия его неопалубленной поверхности и давления в поровом пространстве.

Повышение скорости подъема температуры более 20 °С/ч и температуры изотермического прогрева от 60 до 80 °С увеличивает интенсивность вла-гопотерь особенно в конструкциях с открытой неопалубленной поверхностью и повышенным начальным водосодержанием бетона вследствие чего интенсифицируются деструктивные процессы, связанные с увеличением гидравлического сопротивления и разрыхлением структуры бетонной смеси.

Установлено, что с увеличением начального водосодержания от 160 до 220 кг/м3 потери воды за весь цикл активного прогрева с укрытием пленкой возрастает в 1,4 раза, т.е. примерно пропорционально изменению начального водосодержания. Опытами установлено, что из образцов без укрытия неопалубленной поверхности, как в период подъема температуры и за все время активного прогрева, влагопотери в 1,2...1,5 раза больше, чем из образцов с укрытием пленкой.

С ростом начального водосодержания с 160 до 220 кг/м3 при скорости подъема температуры 20° С/ч и температуре изотермического прогрева 80° С максимальные значения давления в порах уменьшаются с 58 до 29 мм. вод. ст., то есть в 2 раза, а относительные влагопотери увеличиваются соответственно с 17 до 26%, то есть в 1,53 раза.

6. Определена неравномерность температурного поля в бетоне в зависимости от размеров и конфигурации железобетонных конструкций, их армирования, способов электротермообработки, в том числе от типа и размещения электродов при электропрогреве бетона, а также от параметров температурного режима прогрева. Установлено, что наиболее информативным критериальным параметром неравномерности температурного поля в бетоне являются не значения температурных перепадов конструкции, а температурных градиентов. Максимальная величина температурных градиентов, выявленная экспериментально достигает 5,7° С/см. Предложены предельно до-

иустимые значения температурных градиентов в сборных железобетонных изделиях и монолитных конструкциях, обеспечивающие получение бетона с заданными величинами недобора прочности 5, 10, 15%Л28 и 5% морозостойкости по сравнению с величиной этого показателя для контрольных образцов.

7. Расчетным путем определены напряжения в структуре бетона, возникающие при его нагревании вследствие разницы значений коэффициентов линейного температурного расширения (КЛТР) твердых компонентов бетона, а также различных величин КЛТР мономинералов цементного клинкера и кристаллических новообразований цементного камня. В первом случае напряжение растяжения с учетом их релаксации при нагревании бетона до 80° С достигает 1,42 МПа, во втором случае — 0,21 МПа. В первом случае напряжения могут превышать предел прочности твердого компонента. Их величина в сочетании с напряжениями от нагрузки на бетон в условиях эксплуатации может обусловить появление дефектов в материале и снижение физико-механических показателей бетона. То же самое возможно и для второго рассматриваемого случая, но с меньшей вероятностью, чем для первого.

8. Деформации бетона в процессе его прогрева складываются из обратимых температурных деформаций соответственно КЛТР материала, которые после остывания уменьшаются до нуля, из деформации влажностной и контракционной усадки цементного камня, а также разрыхления структуры бетона в результате воздействия, главным образом, избыточного давления в его поровом пространстве.

Выявлено, что деформации бетона в процессе тепловой обработки не являются деструктивным фактором, оказывающим разрушительное воздействие на бетон. Они лишь отражают наличие такого воздействия и позволяют весьма приближенно оценивать его интенсивность.

С увеличением начального водосодержания бетона с 160 до 220 кг/м3 при продолжительности предварительного выдерживания 1 ч, скорости подъема температуры 20 и 40° С/ч и температуры 80° С для образцов с укрытием пленкой максимальные деформации расширения уменьшаются соответственно с 2,90 до 1,75 и с 5,5 до 3 мм/м, то есть в 1,66 и 1,83 раза. При скорости подъема температуры' 20° С/ч и начальном водосодержании 160 и 220 кг/м3 укрытие неопалубленной поверхности образцов полимерной пленкой увеличивает деформации расширения соответственно в 1,19 и 1,08 раза.

9. Экспериментально установлены количественные влияния продолжительности предварительного выдерживания и скорости подъема температуры на кинетику гидратации цемента, на интенсивность структурообразова-ния растворной части бетона и на прочность прогретого бетона.

Установлено, что повышение начального водосодержания до 200 кг/м3 при постоянном расходе цемента заметно уменьшает относительную прочность прогретого бетона, а свыше 200 кг/м3 не вызывает снижения его прочности.

Опытами установлено, что укрытия неопалубленной поверхности бетона полимерной пленкой благодаря снижению влагопотерь и, несмотря на увеличение избыточного давления в порах приводит к повышению прочности прогретого бетона в 1,39 и 1,17 раза соответственно в возрасте 1 и 28 сут.

Еще больший эффект обеспечивает электротермообработка бетона под крышками с пригрузом. Этот эффект объясняется значительным снижением уровня деструкции, благодаря уменьшению интенсивности массообменных процессов, значительному уменьшению деформации расширения бетона и его обжатию, которое способствует упрочнению цементного геля и образованию более плотных и прочных контактов в кристаллическом сростке цементного камня и между твердыми компонентами бетона. Прогрев под крышками без пригруза при прочих равных условиях увеличивает прочность бетона по сравнению с прогревом открытых образцов в 1,52 и 1,27 раза соответственно в возрасте 1 и 28 сут. Использование пригруза от 0,1 до 0,7 кг/см2 позволяет повысить прочность прогретого бетона по сравнению с прочностью открытых образцов в возрасте 28 сут. от 1,46 до 1,55 раза.

Анализ результатов исследований показывает, что доминирующим деструктивным фактором в процессе электотермообработки является скорость подъема температуры. С ростом скорости подъема температуры возрастают избыточное давление в порах и влагопотери. Кроме скорости подъема температуры возрастание влагопотерь вызывается также увеличением давления в порах. Такое совместное воздействие деструктивных факторов приводит к снижению прочности прогретого бетона по мере повышения скорости подъема его температуры. Одновременно растут деформации расширения, отражающие разрыхление структуры бетона и ухудшение его физико-механических свойств.

10. При выполнении диссертационной работы поданы заявки на изобретения и получены 4 патента Республики Казахстан.

Практические рекомендации исследований отражены в трех рекомендательных документах, утвержденных заказчиками.

11. Результаты исследований внедрены в практику производства сборных железобетонных изделий и зимнего бетонирования монолитных конструкций на строительных объектах АО «Жамбылводстрой» (г. Тараз), АО «Кокшетаустрой» (г. Астана) и ОАО «Главвладимир-

строй» (г. Владимир). Общий объем внедрения составил 54,2 тыс. м3, суммарный экономический эффект 339,5 тыс. руб. в ценах 1991 года.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Толкынбаев Т.А. Повышение качества бетона путем назначения оптимальных температурных градиентов в процессе тепловой обработки //Архитектура и строительство - поиск и решения молодых. Алма-Ата,

1989.-С.44.

2. Толкынбаев Т.А., Гендин В.Я. Прогнозирование качества прогреваемого бетона в зимних условиях с применением нового технологического параметра // Интенсификация бетонных работ в строительном производстве. - Челябинск, 1989.-С.92-94.

3. Гендин В.Я., Толкынбаев Т.А. Разработать технологию электротермообработки бетона при возведении домов усадебного типа в Уральском регионе: Отчет о НИР (закл.)ЩМИПКС при МИСИ. - № ГР -01.880080175. Инв. 28900625- Москва, 1989- 68 с.

4. Гендин В.Я., Толкынбаев Т.А. Качественные показатели бетона, прогретых при различной неравномерности температурного поля в конструкции // Современные способы управления процессами тепло- и мас-сопереноса при твердении бетона в условиях теплового воздействия. -Целиноград, 1990.-С. 92-96.

5. Толкынбаев Т. А., Гендин В. Я. Нормирование и контроль температурных градиентов в прогреваемом бетоне для обеспечения его качественных показателей // Научно - технический прогресс в технологии строительных материалов. Тез. докл. Республ. научно - техн. конф. - Ал-маты, 1990,-С. 49.

6. Гендин В.Я., Толкынбаев Т.А. Повышение качества бетона в результате снижения температурных градиентов // Бетон и железобетон. -

1990. -№10. -С. 4-6.

7. Гендин В.Я., Толкынбаев Т.А. Влияние температурных градиентов на свойства прогретого бетона // Совершенствование технологии бетонных и свайных работ / Межвуз. сб. науч. трудов. - Самара, 1991,-С. 62-66.

8. Гендин В.Я., Толкынбаев Т. А. Массопотери прогретого бетона при выдерживании на морозе // Бетон и железобетон. -1992. - №3. - С. 2324.

9. Толкынбаев Т.А. Эффективность бетонирования монолитных конструкций в зимнее время с применением электропрогрева бетона.-Москва, 1992. -4с.-Деп. в ВНИИНТПИ, №11199-92.

24. Толкынбаев Т.А. Выбор характерных значений градиентов в прогреваемом бетоне // Проблемы высшего образования в новых социально - экономических условиях / Материалы регион, научно-метод. конф,- Каратау, 1993.-С. 51-52.

25. Толкынбаев Т.А. Рекомендации по бетонированию монолитных железобетонных ростверков при низких отрицательных температурах наружного воздуха. - Жамбыл, ЦНТИ-1993.-11с.

26. Толкынбаев Т.А. Рекомендации по электротермообработке сборных железобетонных конструкций с повышенными требованиями по водонепроницаемости и морозостойкости для водохозяйственного строительства.- Жамбыл, ЦНТИ- 1993.-12с.

27. Толкынбаев Т.А., Гендин В. Я. Эффективные температурные режимы электротермообработки бетона сборных изделий и монолитных конструкций (Методические рекомендации для студентов вузов и слушателей ИПК) -Жамбыл, ЦНТИ. -1993.-15с.

28. Толкынбаев Т.А. Устройство для автоматического контроля температурных градиентов в бетоне при электротермообработке // Бетон и железобетон.-1993. - №11,- С.14-15.

29. Толкынбаев Т.А. Прогрев фрагментов железобетонных конструкций для выявления фактических значений градиентов // Наука и технология - 93 /Материалы междунар. конф. Южно-Каз. отд. Нац. Акад. Наук РК,- Шымкент, 1993 - С. 121-122.

30. Толкынбаев Т.А. Некоторые варианты технологии электропрогрева железобетонных конструкций. - Алматы, 1994. -Деп. в КазГосИН-ТИ, №4634 -Ка94.

31. Толкынбаев Т.А. Влагопотери бетона в процессе прогрева стержневыми электродами. - Алматы, 1994,-Деп.в КазГосИНТИ, №4635-Ка94.

32. Толкынбаев Т.А. Влияние температурных градиентов и перепадов на качественные показатели бетона для сельскохозяйственного строительства // Жаршы (Вестник сельскохозяйственной науки). - Алматы, 1994.-№5-6,- С. 82-85. - На каз. языке.

33. Толкынбаев Т.А. Установление предельно допустимых величин нового температурного параметра // Инф. листок КазЦНТИС,- Алматы, 1994.-№94-9.

34. Толкынбаев Т.А- Разработка математических моделей зависимости прочностных показателей и морозостойкости от температурных градиентов //Инф. листок КазЦНТИС. -Алматы, 1994.-№ 94-9а.

35. Толкынбаев Т.А. Технология электропрогрева бетона балок-ростверков //Инф. листок Жамб. ЦНТИ.-Жамбыл, 1994.-№28-94.

- 32 —j

36.Толкьшбаев T.A. Деструктивное влияние дополнительного параметра температурных режимов на свойства прогретого бетона / Труды ЖГМСИ. Сб. науч. трудов, посвященный 85-летию со дня рождения Р.Ж. Жулаева. - Жамбыл, 1995,- С. 69-70.

37. Толкынбаев Т.А. Технологические пути снижения температурных градиентов и перепадов при электротермообработке в зимних условиях //Жаршы (Вестник сельскохозяйственной науки).-Алматы, 1995.-№4.-С.114-117. -На каз. языке.

38. Толкынбаев Т.А. Зависимость качественных показателей прогретого бетона от температурных режимов // Механика и моделирование процесов технологии . Регионал. науч. журнал.-Жамбыл, 1995.-№2.-С. 150-155.

39. Толкынбаев Т.А., Оспанова М.Ш. Экономическая эффективность регулирования значений градиентов в прогретом бетоне II Жаршы (Вестник селькохозяйственной науки) - Алматы, 1996.-№1.-С. 79-82,- На каз. языке.

40. Сулейменов Ж.Т., Толкынбаев Т.А. Повышение качественных показателей бетонов путем введения дополнительного параметра //Вестник Национальной Академии Наук Республики Казахстан. -Алматы, 1996.-№1. - С. 46-49.

41. Толкынбаев Т.А., Гендин В.Я. Температурные поля в бетоне фрагментов железобетонных конструкций при электропрогреве // Вестник высшей школы Казахстана "Поиск" науч. журн. Минобразования РК - Алматы, 1996.-№3.- С. 40-45.

42. Патент Республики Казахстан №4775. Устройство для измерения и регулирования температурных градиентов в нагреваемой среде / Т.А. Толкынбаев, В.Я. Гендин, Е. А. Никульшин,- Опубл. в Бюл. изобр.-Алматы, 1997.-№2.

43. Патент Республики Казахстан №5523. Способ тепловой обработки сборных и монолитных конструкций / Т.А. Толкынбаев, В.Я. Гендин - Опубл. в Бюл. изобр.- Алматы, 1997.-№5.

44. Толкынбаев Т.А. О влиянии неравномерности температурного поля при прогреве бетона на интенсивность влагопотерь // Водные ресурсы: опыт использования и проблемы /Сб. науч. трудов ЖГМСИ - Та-раз, 1997.-Вып. 2. -С. 134-137.

45. Толкынбаев Т.А. Технологические мероприятия, направленные на повышение качества бетона при электротермообработке // Окружающая среда развитие - строительство-образование. Тезисы докл. научно-техн. конф,- Москва, 1998.-С. 54-56.

46. Толкынбаев Т.А., Гендин В.Я. Повышение качества бетона путем ограничения температурных градиентов при его электротермообра-ботке.-М.: Машиностроение, 1998,- 96 с. (монография).

47. Гендин В.Я., Толкынбаев Т.А. Температурные режимы электротермообработки бетона с повышенным начальным водосодержанием //Бетон и железобетон. - 1998.-№4.-С. 13-15.

48. Гендин В.Я., Толкынбаев Т.А. Повышение качества бетона в результате уменьшения его деструкции в процессе электротермообработки. -М.: Машиностроение, 1998.-178 с. (монография).

49. Толкынбаев Т.А., Сатеков Б.С. Технология бетона. Учебное пособие. - Алматы, 1998.- 119 с. - На каз. языке.

50. Толкынбаев Т.А. Влияние начального водосодержания бетона при электропрогреве на его прочностные показатели // Вестник высшей школы Казахстана «Поиск» науч. журнал Минобразования РК. -Алматы, 1998. -№6. - С. 160-162.

51. Гендин В.Я., Толкынбаев Т.А. Массообменные процессы в бетоне при электротермообработке. Учебное пособие. - М.: Прометей, 1998.-66 с.

52. Гендин В.Я., Толкынбаев Т.А. Влияние деструктивных процессов при электротермообработке на прочность бетона // Бетон и железобетон. - 1999. -№ 1.-С. 6-8.

53. Патент Республики Казахстан № 7376. Устройство для измерения давления в поровом пространстве бетона / Т.А. Толкынбаев, В.Я. Гендин - Опубл. в Бюл. изобр. - Алматы, 1999. -№ 3.

54. Патент Республики Казахстан № 7423. Датчик давления в поровом пространстве бетона / Т.А. Толкынбаев, В.Я. Гендин - Опубл. в Бюл. изобр,- Алматы, 1999. - № 4.

Подписано к печати 28. OS. 99. Заказ № 2 ?5, Тираж 100 экз.

г.Томск, ул. Партизанская, 15 Издательство ТГАСУ