Способ изготовления сборных железобетонных изделий

 

Использование: в строительстве, а именно при изготовлении железобетонных изделий . Цель изобретения: повышение прочности и морозостойкости бетона сборных железобетонных изделий. Сущность изобретения: при приготовлении бетонной смеси в ее состав вводят противоморозную добавку, бетонную смесь после укладки в формы выдерживают при отрицательной температуре и затем подвергают тепловажностной обработке. В качестве противоморозной добавки вводят комплекс, состоящий из нитрита натрия, микрокремнезема и поташа. Заморажевание бетонной смеси осуществляют при 10-15°С в течение 24 ч. Тепловлажностью обработку проводят пропариванием при 80-95°С по режиму 3+12+4 ч.

Изобретение относится к строительству, а именно к изготовлению железобетонных изделий.

Известны способы изготовления железобетонных изделий путем приготовления бетонной смеси, укладки ее в формы и выдержки в формах до набора бетоном требуемой прочности [1] Недостатком этого способа является медленный темп набора прочности бетоном, в вязи с чем снижается оборачиваемость форм и производительность заводов.

Для ускорений набора прочности бетоном производят уход за твердеющим бетоном путем различных видов его обработки.

Известен способ ухода за твердеющим бетоном путем его термовлажностной обработки в камерах пропаривания при относительной влажности, равной 100% и температуре +80-95^оС [2] Недостатком данного способа является снижение прочности затвердевшего бетона вследствие снижения полноты гидратации портландцементного клинкера, вызываемое ускоренным образованием на поверхности зерен цемента плотных оболочек из продуктов гидратации.

Другой недостаток способа заключается в том, что при термовлажностной обработке после уплотнения бетонной смеси и до начала обработки проходит определенный период времени. В зимнее время при отрицательной температуре окружающей среды выдержка свежеуложенного бетона в таких условиях приводит к снижению прочности бетона и ухудшению его долговечности.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления сборных железобетонных изделий, включающий приготовление бетонной смеси с введением противоморозной добавки, укладку смеси в форму, выдержку при отрицательной температуре и твердение во влажных условиях [3] В качестве противоморозной добавки вводят натрий хлористый.

Целью изобретения является повышение прочности затвердевшего бетона сборных железобетонных изделий.

Цель достигается тем, что в способе изготовления сборных железобетонных изделий, включающем приготовление бетонной смеси с введением противоморозной добавки, укладку смеси в форму, выдержку при отрицательной температуре и твердение во влажных условиях, в процессе приготовления в бетонную смесь вводят комплексную противоморозную добавку, содержащую 5 мас. нитрата натрия, 10 мас. микрокремнезема и поташ 0,1 мас. от массы цемента. Выдержку осуществляют при 10-15^оВ в течение 24 ч, а твердение проводят пропаривание при 80-95^оС по режиму 3 + 12 + + 4 ч.

Были осуществлены способы приготовления бетонов по известной технологии и по предлагаемой из мелкозернистого бетона состава Ц П Щ 1:2,6:3,9 при ВЦ 0,5; было изготовлено четыре серии образцов размером 10х10х10 см: две без добавок, третья и четвертая с комплексной противоморозной добавкой. Состав добавки: 10% микрокремнезема + 5% нитрита натрия + + 0,1% поташа от массы цемента. Первая серия образцов без добавок и четвертая с добавкой сразу после изготовления подвергалась ТВО по режиму 3 + 12 + 4; вторая серия образцов без добавок и третья серия с добавкой после изготовления выдерживались 1 сут при отрицательной температуре минус 10-15^оС, а затем подвергались ТВО по тому же режиму. После ТВО сразу и через 6 суток образцы испытывались на сжатие, а через 28 сут после ТВО на морозостойкость.

Полученные результаты приведены ниже в таблице.

Как видно из полученных результатов, прочность и морозостойкость бетонов, изготавливаемых по предлагаемому способу, превышает на 57% прочность бетонов, изготовленных по известной технологии, в возрасте 2 сут и на 25% в возрасте 7 сут; на 68% прочность бетонов без добавок, изготовленных по предлагаемому способу и на 33% прочность бетонов с добавкой, изготовленных по известному способу. При этом морозостойкость бетонов, изготовленных по предлагаемому способу, выше на 100-150 циклов.

Таким образом, предлагаемый способ имеет несомненные преимущества по сравнению с известными способами. Проведенные исследования показывают, что выдерживание бетона больше и меньше 24 ч на морозе приводит к снижению прочности.

Причины снижения прочности бетонов, подвергнутых ТВО сразу после изготовления, описаны выше. При этом введение комплексной добавки и последующее ТВО, несколько снижая отрицательное влияние ТВО не ликвидирует его полностью.

Выдержка бетонов без добавок при отрицательной температуре приводит к замерзанию части воды в бетоне и переходе ее в лед, а следовательно, к деструктивным процессам в бетоне. Это приводит к снижению прочности и морозостойкости бетона.

При выдержке бетонов с добавкой при отрицательной температуре до ТВО в течение 24 ч в структуре твердеющего бетона происходят существенные изменения. При отрицательной температуре резко замедляются процессы выкристаллизовывания новообразований из пересыщенной цементно-водной суспензии. Однако, процессы растворения клинкерных минералов протекают непрерывно, так как не происходит замерзание жидкой фазы благодаря присутствию в составе добавки нитрита натрия и поташа. Выдерживание бетона с добавкой при отрицательной температуре приводит к тому, что время конца схватывания цементного теста бетона увеличивается до 20-23 ч в зависимости от температуры окружающей среды и применяемого цемента. Начало ТВО до наступления конца схватывания приводит к возникновению миграции жидкой фазы в еще не схватившемся бетоне, возникновению внутренних напряжений и, как следствие, к снижению прочности и морозостойкости. В связи с этим время выдержки до ТВО должно быть не менее 24 ч. Дальнейшее выдерживание при отрицательной температуре не изменяет свойства получаемого бетона и поэтому нецелесообразно.

После начала ТВО в цементном камне бетона начинают активно протекать процессы твердения и набора бетоном прочности. При этом вследствие большого пересыщения жидкой фазы и быстрой выкристаллизации Са(ОН)₂ могут возникать внутренние напряжения в твердеющем бетоне. Для снятия этих напряжений комплексная добавка содержит микрокремнезем, который в условиях ТВО активно вступает во взаимодействие с Са(ОН)₂ по следующей реакции: Сa(OH)₂ + SiO₂ + пH₂O CaO x x SiO₂ (п+1)H₂O.

Микрокремнезем повышает также плотность получаемого бетона, так как заполняет промежутки между частицами бетонной смеси большего диаметра.

Кроме того, микрокремнезем может в начальный период взаимодействия образовывать гель и "садиться" на зерна цемента, образуя вокруг них полупроницаемые пленки. Тем самым замедляется схватывание цемента. До ТВО это влияние кремнезема является положительным и улучшает свойства бетона, а после начала ТВО снижает скорость гидратации цемента и ухудшает свойства бетона.

Для ликвидации этого неблагоприятного влияния микрокремнезема в состав добавки входит поташ, который связывает микрокремнезем в труднорастворимый гидросиликат кальция по реакции: K₂CO₃ + 2SiO₂ + 2Ca(OH)₂ + + 12H₂O 2CaSiO₃ ˙ 6H₂O + H₂CO₃ + + 3KOH.

Все вышесказанное приводит к тому, что повышается плотность и прочность бетона, а следовательно, возрастает и его морозостойкость.

Как видно из вышеизложенного, получаемый эффект возникает только при предложенном способе изготовления и предложенном составе комплексной добавки. При этом компоненты добавки оказывают требуемый положительный эффект только при совместном введении, а при отдельном использовании не дают требуемого эффекта.

Предложенный способ может быть использован при изготовлении сборных железобетонных изделий на заводах ЖБК.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий приготовление бетонной смеси с введением противоморозной добавки, укладку смеси в форму, выдержку при отрицательной температуре и твердение во влажных условиях, отличающийся тем, что в процессе приготовления в бетонную смесь вводят комплексную противоморозную добавку, содержащую нитрит натрия 5% микрокремнезем 10% и поташ 0,1% от массы цемента, выдержку осуществляют при температуре 10 15^oС в течение 24 ч, а твердение проводят пропариванием при 80 95^oС по режиму 3 + 12 + 4 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1