автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Технология возведения железобетонных конструкций в условиях климата Иордании

Р Г Б ОД

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

2 7 июн 193'} , БгаА /

На правах рукописи

ДЕАМАЛЬ АВДЕДЬ КАРИМ АЛЪ-1САД11

УДК: [ббб.982.2+624.012.4:624.92](213)

ТШШОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ КЛИМАТА ИОРДАНИИ

05.23.08 - Технология и организация

промышленного и гражданского строительства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кавдидата технических наук

Минск 1994

Работа выполнена на кафедре Белорусской Государственной

технологии строительного производства политехнической Академии

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

- доктор технических наук, профессор Блещик Н.П.

- заслуженный деятель науки и техники Республики Беларусь, заслуженный строитель Республики Беларусь, доктор технических наук, профессор Атаев С.С.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Марковский М.Ф.

- концерн Главминскстрой

Защита состоится "28 " июня

_1994 г. в часов

на заседании специализированного совета Д.055.02.06 при Белорусской государственной политехнической Академии по адресу: 220027, г.Минск, проспект Скарыьы, 65, к.1, ауд.202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии.

Автореферат разослан "__" июня_1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук доцент

И.Н.Громов

© - Белорусская государственная политехническая ' Академия

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. С развитием монолитного строительства б условиях сухого жаркого клиыата Иордании все острее проявляется проблема обеспечения качества и долговечности'бетона. Сложные климатические условия, воздействие высоких температур при низкой влажности воздуха, усугубленное интенсивной солнечной радиацией, частыми ветрами, отсутствием осадков, а также значительной суточной амплитудой колебаний температуры вызывает необходимость принятия особых мер по обеспечению требуемых технологических качеств бетонной смеси и физико-механических свойств бетона. Уменьшение прочности бетона из-за неблагоприятных тешературно-влвжно-стных условий твердения мояет достигать 50 %.

В этой связи вопросами технологии бетонирования в условиях сухого жаркого клиыата занимаются многие специалисты в разных странах мира. Однако, проблема обеспечения качества железобетонных конструкций при минимизации затрат трудовых и материальных ресурсов еще не потеряла своей актуальности. Это прежде всего относится к разработке технических приемов увеличения степени гидратации цемента и локализации деструктивных процессов, вызываемых потерями воды затворения. В неменьшей степени необходимы рекомендации по определении композиций бетона и режимов его выдераивания с учетом свойств исходных материалов и изменяющихся температурно-влажностных условий окружающей среды.

С этой точки зрения следует оценивать и актуальность выполненной работы.

Целью диссертационной работы является разработка рекомендаций по назначению композиций бетона и эффективных приемов выдер-знвания железобетонных конструкций в условиях сухого жаркого климата.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

обобщение результатов исследований влияния температурно-влажностных условий сухого жаркого климата и процессов бетонирования на кинетику- формирования структуры и физико-технических

свойств бетона;

обобщение и анализ экспериментальных данных по кинетике гидратации цемента;

разработка технологии нанесения эффективнее пленкообразующих покрытий на бетонируемые конструкции;

исследование кинетики испарения воды из бетона с различными структурно-механическими характеристиками и ввдами защитных покрытий ;

получение обобщающих зависимостей кинетики испарения воды из бетона в условиях сухого жаркого климата;

исследование влияния на прочностные характеристики бетона его структурных характеристик, тешературно-влажностных условий твердения и методов ухода за процессов твердения;

разработка алгоритма и программы для определения с помощью ПЭВМ количества испаряемой воды из бетона и его прочностных характеристик ;

разработка рекомендаций по технологии производства бетонных и железобетонных работ в условиях сухого жаркого климата;

проверка разработанных рекомендаций при возведении железобетонных конструкций.

Научную новизну работы составляют:

обобщенные корреляционные зависимости кинетики гидратации цемента, учитывающие влияние минералогического состава цемента, его удельную поверхность и водоцементное отношение цементного теста в бетонной смеси ;

экспериментальные данные и корреляционные зависимости кинетики испарения воды из бетона с различными структурно-механическими характеристиками и ввдами защитных покрытий;

экспериментальные данные и корреляционные зависимости прочности бетона от его структурных характеристик, температурно-влаж-ностных условий твердения, методов ухода при выдерживании и остаточного водоцемёнтного отношения бетона;

алгоритм и программа для расчета на ПЭВМ количества испаряемой воды из бетона и его прочностных характеристик в различном возрасте.

Практическое значение работы состоит з том, что разработанные на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований рекомендации по технологии производства бетонных работ в условиях сухого жаркого климата с применением предложенных пленкообразующих материалов позволяют минимизировать расход цемента и затраты труда по уходу за бетоном с обеспечением заданных распалубочной и проектной прочностей.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы апробированы на 50-ой конференции профессорско-преподавательского состава.Белорусской государственной политехнической Академии (март 1994 г.).

Результаты работы реализованы при возведении 1985 м3 монолитных железобетонных конструкций санатория в г.Евпатории в 1993 г. с достижением экономического эффекта 450,6 тыс.украинских купонов Сна июль 1993 г.).

Достоверность результатов работы подтверждается сходимостью расчетных значений исследуемых показателей с фактическими показателями, полученными в лабораторных и производственных условиях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка из 13? наименований и трех приложений. Она содержит 209 страниц, включая 141 страниц текста, 18 таблиц, 16 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОга

В первой главе проанализированы особенности технологии бетонных работ и обеспечения качества железобетонных конструкций, возводишь в условиях сухого жаркого климата. Показано, что в Иордании преобладает' сухой жаркий климат, негативно влияющий на технологию возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций. Высокая температура, пониженная относительная -влажность Еоэдуха, интенсивная солнечная радиация затрудняет приготовление, транспортировку и укладку бетонных смесей.

Обезвоживание свежеуложенного бетона при отсутствии надлежащего ухода за ним приводит к существенному ухудшению его свойств и снижению прочности. На основании результатов обобщения мирового опыта строительства в условиях сухого жаркого климата сделан вывод и возможности повышения эффективности производства бетонных работ за счет совершенствования методов ухода за свежеуложен-ным бетоном путем нанесения на его поверхность пленкообразующих покрытий- Показано также, что распространенные методы назначения композиций бетона не в полной мере учитывает влияние условий сухого жаркого климата, кинетики испарения влаги из бетона, физико-химических свойств исходных материалов. В этой связи они не могут гарантировать достижение прогнозируемых свойств бетона в различ-. ном возрасте.

Основой получения конструкций высокого качества при минимальных затратах материальных ресурсов является применение принципов управляемого структуроо бразов&ния, которые предполагают согласование режимов выдерживания бетона с кинетикой структу¡»образования, а также необходимость учета влияния условий гидратации и минералогического состава вяжущего на вещественный состав новообразований и структуру конечного продукта.

Вторая глава посвящена выявлению закономерностей формирования структуры бетона в условиях сухого жаркого климата. Анализ результатов исследований структуры бетона и технологических особенностей бетонных смесей, опубликованных в работах И.Н.Ахвердо-Еа, Ю.М.Баженова, Н.П.Блещика, А.Е.Десова, В.С.Колокольникова, Р.Лермита, В.В.Михайлова, Н'.А'.Мощанского, М.А.Рыбьева, В.И.Соло-матова, Ю.Сторка, В.Шульце и других авторов показал, что технологические свойства бетонной смеси должны .оцениваться объемной концентрацией и плотностью цементного теста, его истинным водоцемен-тным отношением, межзерновой пустотностью смеси заполнителей в уплотненном состоянии, объемной концентрацией цементного теста, идущего на раздвижку зерен заполнителя.

По результатам указанных работ получены упрощенные зависимости для определения основных структурных характеристик бетонной смеси с учетом структурно-механических свойств исходных материалов.

Показано также, что основными структурными характеристиками цементного камня в бетоне являются объемная концентрация геля, капиллярная гелевая и открытая пористости. Эти характеристики доданы определяться с учетом объемных изменений, вызываемых процессами гидратации цемента и структурообразования цементного камня. В ранее предложенных расчетных зависимостях в недостаточной степени учитываются физико-механические свойства воды, находящейся в различных формах связи, а такао роль минералогического состава цемента и минеральных добавок. В этой связи в работе сделаны некоторые уточнения известных зависимостей, которые представлены в-ел едущем виде:

Ау ^г

т.....^ ^О/Я -Яд.»» .. и)

Ау

п«П*Л * 1

Ау

, С< -Х+ иг*/Ск- г9)1 .рц. ХРи. . (3) Ау

= (4)

А, I+ Ь'ЬР°Г*. (В)

Лу 1 4 0-е*)Ц. Л О-г^и,(5)

где тгк , тГ(ТР., т,..П((, объемные концентрации

геля, г елевых пор, капиллярных пор в каше и камня в бетоне;

Л - степень гидратации бездобавочного цемента; Хд - степень гидратации минеральных добавок; - относительное содержание минеральных добавок з цементе; ^рц.в ^ ~ плотность зерен бездобавочного цемента; - плотность зерен минеральных добавок ; Ро, - средняя плотность зерен цемента с минеральными добавками ; , ркг - плотность геля и камня в геле, принимаемые по данным

Пауэрса равными соответственно 1764 и 2433 кг/м3 ; рь - плотность воды ; Це.д - содержание бездобавочного чемента в бетоне ; Ц -содержание цемента с минеральными добавками ; Б - содержание воды в уплотненной бетонной смеси ; ЬПогл- количество воды, поглощенной заполнителем ; т6 СМ- объемная концентрация воздуха в уплотненной бетонной смеси ; Ау - безразмерный параметр, характеризующий изменение объема цементного камня в бетоне в зависимости от его состава.

Во всех подученных аналитических зависимостях по определению структурных характеристик цементного камня и бетона входят параметры, определяющие степень гвдратации бездобавочного цемента X и степень гидратации минеральных добавок . Последняя опре- , деляется в зависимости от гидравлической активности и веда применяемых в цементе добавок.

Что же касается степени гидратации цемента, то она зависит от многих технологических факторов, из которых определяющими являются минералогический состав клинкера, тонкость помола или удельная поверхность цемента, водоцементное отношение цементного теста, содержание щелочей и гипса, температура выдерживания.

Для нормальных условий твердения при средних содержаниях щелочей и гипса в цементе степень его гидратации является сложной функцией трех основных факторов - минералогического состава клинкера, удельной поверхности цемента и водоцементного отношения цементного теста. Эта функция монет быть представлена в виде произведения трех функций, т.е.

¿-ФМ-с^П-УЬ/Ц,. (б)

учитывающих не только указанные факторы, но и время гидратации цемента.

В литературных источниках имеются многочисленные экспериментальные данные о дифференцированном влиянии различных факторов на кинетику гидратации цемента. К их числу можно отнести работы: В.Н.Юнга, И.И.Курбатовой, М.М.Сычева, В.В.Тимашева, Ю.М.Бутта, В.Е.Каушанского, В.А.Парамоновой, Б.С.Боброва и А.М.Шикирянского, Т.М.Берковича и др.

Не имея возможности применить известные зависимости кинетики гидратации цемента для расчета степени его гидратации в различный период времени с учетом возможно полного учета взаимообусловленных особенностей кинетики превращения основных минералов, в работе предпринята попытка раскрыть (функциональные зависимости (б) на основе математического обобщения многочисленных экспериментальных данных.

Анализ экспериментальных данных по влиянию различных минералов клинкера на кинетику гидратации цемента при сложившихся средних содержаниях гипса и щелочей, позволил сделать вывод о том, что функция фм с может быть получена в виде

трехкальциевого алюмината, четырехкальциевого алшоферрита, трех-кальциевого силиката и двухкальциевого силиката; К4, К2 « К*, и К4 - их соответствующие временные функциональные коэффициенты, обусловливаемые взаимодействием основных минералов при различной температуре превращения. Эти функциональные зависимости для бездобавочного цемента с удельной поверхностью 300 м^/кг при водоцементном отношении цементного теста 0,5 и нормальных условиях твердения ( Ь = 20- 2 °С) удалось представить в следующих видах.

При возрасте бетона "ГБ от I до 24 часов:

_ к,С; А С^АР-НСзС^ +К4СгЪ

"7)

К4 = (<9,6 +4,56 Ть0'") м-*-

К? =(2,4 8 +?,бТр0'гв) 10~г,

>

(8)

При возрасте бетона от I до 28 суток:

Б

«2=0,25 +0,37[1 -ехРС-0,56 (%в- 0)] ;

К5 = 0у45 + 0,42[< -вХР(-0/5 (Св-0)]) К4 = 0,0 6 + 0,2 2[ 1 -ех р (- 0,1 9 (1Б- 0)].

При возрасте бетона от 28 до 90 суток:

к, =(106+о,1 Гб'2;

К2 =0,62 + 5 -/О"5(Тб-28) , ■ К4 =-0,26 + Г, 5 • -I О"5(<СБ -28).

(10)

Влияние удельной поверхности цемента на степень его гедрата-ции отражается функцией фуд.. г , которую в соответствии с опубликованными экспериментальными данными удалось представить в виде: ■ при 0,5 < Хъ 4 7 сут.

[,905 -0,867Сбо'°4 где К = 5-Ю"3 кг/м2 ^ (II)

и при Хл > -7 сут.

где К = 8,94*10"^ кг/м^ ; 5у<ц - удельная поверхность цемента в м*укг.

Влияние водоцементного отношения цементного теста в бетоне выражено функцией фв/ц, :

9

(12)

Достоверность полученных-зависимостей степени гидратации це-

мента и объемных концентраций открытых пор проверялась по данным многочисленных результатов исследований. Для анализа отобраны результаты исследований, выполненные с применением семи видов цемента, у которых содержание трехкальциевого алюмината изменялось от 2 до 14 %, а трехкальциевого силиката - от 49 до 66 %, удельная поверхность цемента изменялась от 286 до 516 м^/ кг. Водоце-ментное отношение теста варьировалось в пределах 0,25...О,55.Степень гидратации .цемента определялась в возрасте I, 3, 7 и 28 суток нормального хранения.

В результате анализа установлено, что наибольшие отклонения расчетных значений степени гидратации цемента от опытных (+12,5 и -15,7 %) зафиксированы лишь в двух случаях при использовании али-тового высо коалюминатного и алитового низкоалюминатного цементов, у которых приняты редкие для практики крайние значения содержания С5А (2 и 14 %). Большинство же расчетных значений не отклоняются от опытных данных более, чем на * б %, что вполне приемлемо для использования в инженерной практике.

Расчетные значения объемных концентраций открытых пор в цементном камне также удовлетворительно корреспондируется с опытными данными. Наибольшие отклонения, зафиксированные в случае применения цемента Новоздолбунов'ского завода с весьма высокой удельной поверхностью (516 иг/кг), составляют - 10 %. Для наиболее характерных цементов с удельной поверхностью.340 см^/кг отклонения находятся в пределах -2,4...+5,5 %.

Приведенные данные позволяют утверждать, что полученные математические модели кинетики гидратации цемента и структурных характеристик цементного камня адекватно отражают структурные изменения, происходящие в цементных дисперсных системах в процессе формирования их капиллярно-пористой структуры, и могут быть использованы при разработке физико-математических моделей прочности бетона. с учетом массообменных процессов, вызываемых климатическими условиями сухого жаркого климата.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований способов ухода и режимов вьдерживания бетона на его физико-механические свойства. В результате выполненного анализа способов и режимов вьщеркивания бетона в условиях сухого жаркого

климата установлено, что наиболее эффективным является ..способ создания пленкообразующих покрытий из полимерных материалов- Для применения в качестве пленкообразующих покрытий обоснована гидро-фобизирующая полимерная композиция Тифоб", разработанная малым предприятием "Инстрой" для гидроизоляционной защиты тонкостенных железобетонных элементов объемных блоков.

Комплексные исследования влияния способов ухода и режимов выдерживания бетона на его физико-механические свойства выполнялись на созданной лабораторной установке, моделирующей условия сухого жаркого климата - температуру бетона и окружающей среды, влажность и скорость движения воздуха.

Выполненные экспериментальные исследования позволили установить, что наиболее эффективное время нанесения гидрофобизирующего покрытия на поверхность бетона является 2 часа после укладки и уплотнения бетонной смеси. Оптимальный расход 'Тифоб" составляет 0,45 кг/м2.

Исследования кинетики испарения влаги из бетона проводились на бетонных образцах 15 составов. Содержание цемента варьировалось в пределах 240...500 кг/м3, водоцементное отношение - в пределах 0,35...0,7 %. Для приготовления бетонных смесей использовались цементы Волковыского завода: бездобавочный Щ 400-Д0 и шлакопорт-ландцемент 11Щ 400-Д40. Полученные данные сввдетельствуют о том, что относительное количество испаряемой води существенно зависит от состава и структурных характеристик свежеуложенного бетона. Так, например, при увеличении расхода цемента с 300 до 500 кг/мэ и фиксированной подвижности смеси без химических добавок относительное количество испаряемой воды.при отсутствии защитных покрытий увеличивается на 25...27 %.-При одной и той же подвижности смеси количество испаряемой воды увеличивается с уменьшением во-доцементного отношения. В бетоне с химическими добавками (пластификаторами и ускорителями гидратации цемента) количество испаряемой воды составляет 42...50 % от.массы воды затворения (при отсутствии пленочных покрытий и влажностного ухода) и практически не зависит от состава бетона; Нанесение пленочных локрытий уменьшает количество испаряемой воды в 1,7...2,2 раза. Эти особенности не учитываются ни одной из известных методик определения количес-

тва испаряемой воды в условиях сухого жаркого климата.

Анализ полученных экспериментальных данных с учетом структурных характеристик бетонов, рассчитанных по методике, представленной во второй главе, показал, что количество испаряемой воды при прочих равных условиях пропорционально объемной концентрации цементного камня в бетоне и отношению объемных концентраций капиллярных и гелевых пор в цементном камне, т.е. пропорционально функции Ср^ :

^ т « , (13)

"»ГП.К

С учетом значений коэффициентов пропорциональности, полученных с использованием методов математической статистики, структурная составляющая количества испаряемой воды долина определяться по формулам:

АШу = 6,5 ф^, % , (14)

при отсутствии пленочных покрытий, и

АЩ-4, Бф^., (15)

при наличии пленочных покрытий "Гифоб".

Общие влагопотери бетона, отнесешше к количеству воды затво-рения и учитывающие как климатические условия, так и структуру бетона, а также продолжительность влвжносуного ухода и наличие пленочных покрытий, предложено определять по формуле:

д иг =дагКАу+лаг1р -аъ1 %, (ю

в которой Л^л*- относительные влагопотери, обусловленные климатическими факторами; &Щ- относительные влагопотери учитывающие продолжительность'влажностного ухода, состав бетона и модуль открытой поверхности.

Первую составляющую влагопотерь рекомендуется определять по формуле:

где V - скорость испарения влаги из бетона, определяемая в зависимости от температуры окружающей среды и бетона, скорости ветра и относительной влажности воздуха по номограше, приведенной и.Г.Хаютиным в монографии "Монолитный бетон"; Вт/11,- среднее водоцементдае отновение теста в бетоне за период испарения влаги.

Вторая составляющая влагопотерь Ди^ должна определяться по формуле, полученной исходя из зависимостей В.Н.Пунагина в виде:

&п - масса песка в бетоне объемом Уе ; то же масса

крупного заполнителя; Плотность зерен крупного заполните-

ля » Ям ~ плотность уплотненной бетонной смеси } Ту , Т^3* -действительная и максимальная'продолжительности влажностного ухода за бетоном ( = 14 сут.) ; ^-■продолжительность испарения влаги из бетона (промежуток времени от окончания, влажностного ухода до заданного возраста бетона) ; Се- период релаксация скорости влагопотерь, определяемый по формуле:

= , (19)

в которой К. о - марочная прочность бетона ; Ш - модуль открытой поверхности железобетонных конструкций.

Полученные корреляционные зависимости использованы при разработке методики определения количества испаряемой воды методом последовательных приближений. По разработанной методике определялись расчетные значения относительного количества испаряемой воды из бетона 12 составов. Полученные значения в сравнении с опытными данными приведены в табл.1 и на рис.1, из которых представилась возможность сделать вывод об удовлетворительной сходимости расчетных и опытных данных обезвоживания бетона.

Анализ зависимостей прочности бетона, выдерниваемого в усло-

Таблица I

Расчетные и опытные значения количества испаряемой воды из бетона в условиях сухого жаркого климата

! функция структурах Шотери воды затво*-! ДиГр-ДОГоп ,пг

со- рии|тава 1 характеристик !рения, 1 !

1 /л 1 ! Фиг ! Фш-.ЛЛ ] Шоп \ ДШр | Л Шоп

I ! 2 ! 3 1 4 ! 5 ! б ! 7

I 1.1 4,33 - 84 36.81 -ев. 30

4,10 17 18,45 +8,50

1.2 4,87 - 39 44,40 +6.20

4,49 18 20,21 +12,30

1.3 4.79 - 37 40.72 +10.0

4,54 22 20,43 -7,0

1.4 5,41 - 43 45.99 +7.0

4,86 20 21,87 +9,40

1.5 5,36 - 47 45,56 -3.10

4,92 5,46 24 22,14 -7,80

1.6 - 49 46.41 -5,30

5,02 24 23,00 -4,20

г 2.1 - 2,96 42 46.0 +9.50

2,64 23 27,0 +17,0

2.2 - 3.03 44 46.0 +4,50

2,79 25 27,0 +8,0

2.3 - 3,22 ' 47 46,0 -2.13

2,96 28 27,0 -3,57

2.4 - 2.52 . 44 46,0 +4.50

2,08 24 27,0 +12,5

2.5 - 2.74 48 46.0 -4.17

2,52" 29 27,0 -6,90

2.6 - 2,91 49 46,0 -6.12'

2,66 30 27,0 -10,0

Примечание: данные в числителе относятся к образцам без защит; ного покрытия, в знаменателе - с защитны,! покрытием.

Зависимости потерь воды затворения тяжелых бетонов, твердеющих в различных условиях сухого жаркого климата от функций структурных характеристик ф^-и ф^ пл

50

40

ж <и Р/ о т

а) О

а к

к о,

Ф Н О

е

О м \ 1—1 \

О а а 3

¿г * / *

о о * О у' л

" 4

л

Функции структурных характеристик фц^ и ' Ср^ пл

1 - бетон беа химических добавок и защитного покрытия ;

2 - то же, с защитным покрытием; 3 - бетон с химическими добавками без защитного покрытия; 4 - то же, с защитным покрытием.

Рис.1.

Виях сухого яаркого климата, показал, что они в недостаточной степени учитывают влияние на .кинетику набора прочности в ранние сроки такта существенных факторов, как гидратационная активность цемента и водоцементное отношение. В этой связи выполнен клмплекс экспериментальных исследований прочности бетона, твердеющего в различных условиях. Опыты проводились на бетоннных образцах шести серий, в которых в широком диапазоне варьировались вид и расход цемента, водоцементное отношение, содержание химических модификаторов бетона, наличие защитных покрытий, температура и влажность среды. Структурные характеристики бетона рассчитывались по методике, изложенной во второй главе с учетом расчетных данных по обезвоживанию бетона.

Полученные экспериментальные данные позволили сделать вывод о том, что прочность бетона в любые сроки после одних суток пропорционально структурной функции ввда

4>я = т-ЩЪ- > (20)

в которой К - показатель степени при объемной концентрации геля в цементном камне, зависящий от наличия химических добавок в •бетоне. Для бетонов, модифицированных суперпластификатором С-3 и сульфатом натрия, И. = 0,9.• Для бездобавочных бетонов - П. = 0,8.

Коэффициент пропорциональности для' всех случаев равен 40 Ша. Таким образом, прочность бетона в любом возрасте независимо от расхода, вида и активности цейента, методов и режимов ухода, температуры окружающей среды и скорости ветра может определяться по формуле :

МПз, (21)

Сравнение расчетных и опытных значений прочности бетона (рис.2) показало, что они удовлетворительно корреспондируются на всем диапазоне прочности бетонов от 18 до 60 Ша и при всех видах исследуемых цементов (Волковыского, Кричевского, Николаевского, Повоздолбуновского заводов).-Наибольшие отклонения не превышают ± 17 %.

Зависимость прочности на сжатие бетонов, твердеющих в различных условиях от функций структурных характеристик

60

50

40

О)

¡30

§-ао

ш

43

л

и О

I

о

1 / 1 *

1 / \ <р * / /8 &

1 л , д' #с / вп / а /

V У» ко А А* о 0

Г

/

075

То

1.3

Функции структурных характеристик фв

в.пл

х , а - бетоны на ШПЦ 400-Д40, соответственно без защитного покрытия и с покрытием; п , о - бетоны на ПЦ 400-Д0, соответственно без защитного покрытия и с пок-' ратлем; в , & , в , & - бетоны, твердеющие в НВУ, • соответственно на цементах ПЦ 500-Д0 - Кричевского завода, ПЦ 500-Д0 - Волковыского завода, ПЦ 500-Д20 - Волковыско-го завода, ПЦ 500-Д20 - Здолбуновского завода.

Рис.2.

В четвертой главе представлены алгоритм и программа для определения с помощью ПЭВМ степени обезвоживания бетона и его прочностных свойств ; рекомендации по технологии производства бетонных и железобетонных работ в условиях сухого жаркого климата, а также данные опытно-промышленного внедрения результатов исследования с их технико-экономической оценкой.

С целью автоматизации расчетов степени обезвоживания и характеристик физико-механических свойств бетона по полученным корреляционным зависимостям, учитывающим: минералогический состав цемента, его удельную поверхность и содержание минеральных добавок, во-доцементное отношение цементного теста в бетонной смеси, структурно-механические характеристики заполнителей, свойства химических добавок, температурно-влажностные условия вьщерживания бетона, модуль открытой поверхности железобетонных конструкций, метод ухода

за свежеуложенным бетоном, - разработан олгоритм и программа « jaм.c

Определенная сложность при разработке программы состояла в том, что кинетика испарения влаги из бетона в условиях сухого жаркого климата обусловливается при проч'л: равных условиях структурными характеристиками бетона, которые в свою очередь предопределяются его составом, в том числе и остаточным водоцементным отношением. В этой связи общую задачу определения степени обезвоживания и физико-механических свойств бетона в различные сроки твердения в условиях сухого жаркого климата пришлось решать методом итерации. На первом этапе предложено находить первое приближение количества испаряемой влаги из. бетона исходя из его состава, методов-ухода за свежеуложенным .бетоном и температурно-влажностных условий твердения. Полученные данные используются для определения .первого приближения степени гидратации цемента и затем - приближенных значений структурных характеристик. . ..

На втором этапе рассчитываются: второе приближение количества испаряемой-влаги за определенный период времени, новые значения степени гидратации цемента и структурных характеристик бетона.

Последние затем используются для расчета окончательных значений количества испаряемой Благи, структурных характеристик бетона и его прочности в заданные сроки.

Программа отлажена на ПЭВМ и записана на магнитном диске. Проведенные расчеты свидетельствуют о корректности и правильной последовательности всех 99 позиций разработанного алгоритма.

На основе результатов выполненных исследований, обобщения опыта проектирования технологических процессов и возведения железобетонных конструкций разработаны Рекомендации по технологии . производства бетонных и железобетонных работ в условиях сухого жаркого климата. Разработанные Рекомендации позволяют выбрать наиболее рациональные материалы; запроектировать состав бетона с учетом структурно-механических Свойств его компонентов и темлера-турно-влажностных условий вцдерживания; назначить эффективные режимы приготовления; транспортирования и укладки бетонной смеси ; определить режимы ухода за свежеуложенным бетоном.

Результаты исследований были использованы при организации бетонных' работ на строительстве лагеря-пансионата на 400 мест в г.Евпатория, климатические условия которого подобны климату Иордании. Строительство осуществляло С2-56 треста "Евпаториястрой".

Бетонные работы осуществлялись при возведении монолитной плиты перекрытий из бетона марки "20011, состав, которого рассчитан в соответствии с разработанными Рекомендациями.

В качестве пленкообразующей композиции был рекомендован "Гифов", приготовленный в соответствии с разработанным регламентом.

Наряду с- уходом за свежеуложенным бетоном с применением пленкообразующих покрытий для сравнения применяли и метод, принятый ранее б СУ-56, т.е. укрытие поверхности бетона полиэтиленовой пленкой, которая снималась через двое суток. Последующий уход в течение 8 суток осуществлялся путем периодического увлажнения поверхности бетона.

Гвдрофобизирующее покрытие наносилось при помощи пневмораспы-лителя.через 2 часа после укладки и уплотнения бетонной смеси.

В период изготовления и твердения бетона температура окружающей среды находилась в пределах 32...34 °С. Относительная влажность воздуха составляла около 35 %. Погода бьша солнечной.

В течение 28 дней были установлены наблюдения за внешними температурно-влежностними деформациями, в результате которых не выявлено видимых трещин на .поверхности бетона. Пленка образовалась

через три часа после нанесения "Гифоба". Через две недели пленочное покрытие из поверхности бетона исчезло, не оставив после себя вддимых следов.

Сравнительные результаты испытаний двух методов ухода за све-жеулояеннь'М бетоном, представлены в соответствующем акте. Предложенный метод ухода за бетоном обеспечил увеличение прочности бетона по сравнении с принятым ранее мзтодом на 17 % и значительное сокращение материальных и трудовых затрат.

По разработанным Рекомендациям в 1993 г. было уложено 1985 м3 бетона. При этом экономический эффект составил 450660 украинских купонов (в ценах на июль 1993 г.) или 227 купонов на I м3 бетона.

В результате опытно-промышленного внедрения результатов исследований подтверждены принятые предпосылки, основные положения работы и практические рекомендации.

основные вывода

1. Эффективность производства бетонных работ в условиях сухого жаркого климата Иордании может быть-повышена за счет совер-шенстсования методов ухода за.свежеуложенным бетоном и разработки методик назначения его композиций, обеспечивающих получение железобетонных конструкций высокого качества.

2. Установлено, что кинетика испарения влаги из бетона, его физико-технические свойства, формирующиеся в условиях сухого жаркого климата, с высокой степенью достоверности обусловливаются объемной концентрацией цементного камня: его гелевой, капиллярной и открытой пористостью, а также объемной концентрацией геля в цементном камне. Получены математические зависимости для определения указанных структурных характеристик с учетом содержания клинкерного цемента, его плотности, содержания минеральных добавок в-цемен-те, их плотности, содержания воды в бетоне, структурных характеристик и водопоглощения заполнителей, объемного содержания воздуха

в уплотненной бетонной смеси. :

3. В результате анализа и математического обобщения многочисленных экспериментальных: данных по кинетике гидратации различных цементов получены функциональные зависимости, позволяющие опреде-

лить степень гидратации цемента в период от 0,5 до 90 суток в зависимости от минералогического состава цемента, его удельной поверхности и водоцементного отношения теста. Результаты сравнения расчетных значений степени гидратации цементов семи видов с широким диапазоном из минералогического состава, удельной поверхности и водоцементного отношения теста показали, что большинство расчетных значений не отклоняются от опытных данных более, чем на -о %. Наибольшие отклонения (+12,5 и -15,7 %) отмечены лишь в двух случаях при аномальных содержаниях трехкальциевого алюмината.

. 4. Для .применения в качестве защитного пленкообразующего покрытия предложена полимерная гадрофобизирующая композиция "Гифоб! В результате выполненных экспериментальных исследований процесса обезвоживания бетона в лабораторной установке, моделирующей условия сухого жаркого климата, установлено, что наиболее эффективное время 'нанесения гидрофобизирующего покрытия на поверхность бетона является 2 часа после укладки.и уплотнения бетонной смеси. Оптимальный расход "Гидрофоба" составляет 0,45 кг/ы*\ Нанесение гидро-фобизирующего пленочного- покрытия уменьшает количество испаряемой влаги из бетона в 1,7.».2,2 раза.

5. Количество испаряемой воды из бетона при прочих равных условиях существенно зависит от состава и структурных характеристик свежеуложенного бетона. При увеличении расхода цемента с 300 до 500 кг/м3 относительное количество испаряемой воды при отсутствии защитных покрытий увеличивается на 25...27 %. Интенсивность испарения воды увеличивается также при уменьшении водоцементного отношения бетона, степень обезвоживания пропорциональна структурной функции бетона, представляющей собой отношение объемных концентраций капиллярных и талевых пор в цементном камне, умноженное на его объемную концентрацию в бетоне.

6. Полученные корреляционные зависимости позволяют определить относительное количество испаряемой воды из бетона с учетом его состава и температуры,1 влажности и температуры окружающей среды, скорости Еетра, модуля открытой поверхности железобетонных элементов, продолжительности влажносткого ухода, наличия химических добавок в бетоне и защитных покрытий. Сравнение расчетных значений количества испаряемой воды с опытными данными подтвердило их удов-

летворительную сходимость.

7. Получены функциональные зависимости прочности обычного и модифицированного бетонов в любом возрасте, учитывающие влияние структурных и климатических факторов и методов ухода. Сравнение расчетных и опытных значений прочности бетона 25 составов подтвердило удовлетворительную их сходимость. Расхождения не превышают

8. Разработаны алгоритм и программа для расчета с помощью ПЭВМ характеристик обезвоживания и физико-механических свойств бетона.

9. Разработанные Рекомендации по технологии производства бетонных и железобетонных работ в условиях сухого жаркого климата позволяют выбрать рациональные материалы; запроектировать состав бетона с учетом структурно-механических свойств его компонентов и температурно-влажностных условий вццерживания ; назначить наиболее эффективные режимы приготовления, транспортирования и укладки бетонной смеси; определить режимы ухода за свежеуложекным бетоном.

10. Результаты экспериментальных исследований, теоретические положения диссертации и разработанные Рекомендации прошли опытную проверку и внедрение при строительстве лагеря-пансионата в г.Евпатория. При этом обеспечено по' сравнению с традиционным пленочным покрытием и последующим влажностным уходом повышение прочности бе' тона на 17 %, снижение материальных затрат на устройство покрытий

и трудовых затрат по уходу за бетоном. Экономический эффект в ценах июля 1993 г. составил 450660 украинских купонов.

По теме диссертации подготовлены и находятся в печати следующие работы:

1. Блещик Н.П., Аль-Кади Джамаль, Сушкевич A.C. Влияние пленочных покрытий на прочностные свойства бетонов, твердеющих в условиях повышенных температур и низкой относительной 'влажности 'воздуха. В кн.: Сборник научных трудов БелНИИС Госстроя Республики Беларусь. - Минск, 1994. . '

2. Блещик Н.П., Аль-Кади Джамаль. Прогнозирование процесса испарения воды из бетона и его прочностных свойств в условиях сухого жаркого климата. - 50-ая концеренция профессорско-преподавательского состава Белорусской государственной политехнической Академии.

± 17 %

Март, 1994.