CC BY
109УДК 693.557
ВЫБОР НАИБОЛЕЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ДОБАВОК-УСКОРИТЕЛЕЙ ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАБОТ
Саматов Мурад Абдурасулович, студент, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», Санкт-Петербург, РФ
Составлена таблица наиболее часто встречающихся добавок-ускорителей твердения бетона; составлена итоговая таблица рекомендуемых добавок в строительстве бетонных сооружений. Ключевые слова: монолитный железобетон; сборный железобетон; прочность бетона; добавки-ускорители твердения бетона.
THE CHOICE OF THE MOST RATIONAL ADDITIVES - ACCELERATORS OF HARDENING CONCRETE IN THE WORK PRODUCTION
Samatov Murad Abdurasulovich, student, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Saint-Petersburg, Russia
Analysis of existing additives accelerating hardening of reinforced concrete were created, the table of the most frequently encountered additives-accelerators of hardening of concrete was made, the table of recommended additives in construction of concrete constructions was made.Keywords: monolithic reinforced concrete; prefabricated reinforced concrete; strength of concrete; additives-accelerators for hardening concrete.
Введение. Одним из путей повышения качественного уровня строительства и его эффективности является расширение применения монолитного бетона (железобетона) [1]. Монолитный железобетон -конструкция, возводимая на строительной площадке, выполненная из бетона и рабочей арматуры [2]. В свою очередь бетон -это затвердевшая смесь, в которую входят цемент, вода и заполнители (песок, гравий, шлак, керамзит и т. п.). Главное свойство бетона, которое привело к созданию железобетона - его высочайшее сопротивление нагрузкам сжатия, точно так же, как у арматуры железобетона - очень высокое сопротивление растягивающим нагрузкам
[3].
Монолитный железобетон находит широкое применение в области гражданского и промышленного строительства. Это относится к гражданским и произ-
водственным зданиям, которые по своей направленности и градостроительному положению не могут быть построены с помощью сборных железобетонных конструкций, изготавливаемых на заводе [4]. Также монолитные конструкции широко применяются в строительстве метро (тоннели, платформы), военных объектов (бункеры, тоннели, объекты на полигонах для испытания оружия) и космодромов (бункеры, стартовые площадки) [5].
Сборный железобетон раньше имел широкое применение. В настоящий момент, при высотном строительстве, он отошел на второй план и рационально использовать его там, где требуются сокращенные сроки строительства [6]. Сборный железобетон рационально использовать в малоэтажном строительстве. Также сборные железобетонные конструкции рационально применять в транспортном строитель-
стве: в автодорожном и железнодорожном мостостроении, в портовых сооружениях, при устройстве труб пропуска воды под насыпями, для железнодорожных пассажирских и грузовых платформ и причалов, в качестве опор контактных сетей на электрифицированных железных дорогах, мачт линий связи, шпал, а также в виде плит дорожных покрытий [7].
В работе будет рассмотрено применение различных добавок-ускорителей твердения для монолитного и сборного бетона (железобетона) на основе портландцемента.
Актуальность темы обусловлена тем, что в настоящее время строительство объектов из бетона идет круглый год, а определенные внешние условия могут отрицательно влиять на качество возводимых сооружений. В таких условиях не обойтись без введения различных химических добавок в бетон. Соблюдение этих мер помогает ускорить сроки и повысить качество производимых сооружений. Поэтому очень важно выбрать правильную добавку в зависимости от внешних факторов.
Механические способы защиты бетона. Нормальной температурой среды для твердения бетона условно считается 15...20 °С [6]. При такой температуре бетон за 28 суток набирает стопроцентную прочность. Такой срок считается классическим сроком набора марочной прочности бетона [8]. Но не всегда железобетон производят при температуре 15.20 °С. Иногда бетон изготавливают при очень низких или очень высоких температурах, то есть зимой или летом (для нашего региона). Также в России есть регионы, где такая температура может не наблюдаться из-за определённых климатических условий.
При зимнем бетонировании главной проблемой является низкая температура. Низкая температура 0.15 °С существенно затормаживает процесс гидратации цемента. Попросту растягиваются сро-
ки набора прочности бетона. К примеру, в нормальных условиях, при 15.20 °С за неделю бетон набирает до 70 % прочности. При температуре окружающего воздуха 5 °С, срок набора 70 % марочной прочности бетона может растянуться на 3.4 недели [8].
И если низкая положительная температура тормозит процесс схватывания и набора прочности бетона, то отрицательная - полностью его останавливает. Причина тому - замерзание воды в молодом бетоне. Сам процесс гидратации цемента невозможен в отсутствие воды. Вода является необходимым компонентом для образования цементного камня. Цемент должен находиться в контакте с водой (влагой) в течение всего времени созревания [9].
Главная задача при зимнем бетонировании - не дать замерзнуть воде, входящей в состав бетона [8]. Есть основные методы зимнего бетонирования, которые наиболее часто используются на современной стройке:
1. использование метода «термоса» (бетонную смесь укладывают в утеплённую опалубку, после чего защищают открытые бетонные поверхности от охлаждения) [10];
2. разогрев бетонной смеси (сквозной электродный прогрев; электропрогрев греющими проводами; обогрев инфракрасными излучателями; конвективный прогрев тепляками; паропрогрев глухим или острым паром) [11-13];
3. укрывание бетона плёнкой, утеплителями и т. п. [8];
4. сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками [8].
При летнем бетонировании, когда работы ведутся в очень жаркую погоду, бетон слишком быстро схватывается и застывает, либо в результате высыхания на нём образуются трещины и другие дефекты. Процесс монолитного бетонирования летом напрямую зависит от температуры
окружающей среды [14].
Основные проблемы при летнем бетонировании: испарение воды из бетонной смеси; обезвоживание поверхности бетона (снижение долговечности), появление температурных трещин в результате разницы температур на поверхности и в массиве бетонной смеси [15].
Для того, чтобы избежать проблемы во время летнего бетонирования, нужно соблюдать следующие требования:
1. систематически смачивать бетон для предотвращения испарения влаги (на каждые 10 °С необходимо вводить около 3-х литров воды) [14];
2. проектировать бетон с максимально возможным водоцементным отношением [14];
3. использовать холодную воду [14];
4. готовить бетонную смесь с температурой до 20 °С [14];
5. не допускать простаивания загруженного миксера на объекте [14];
6. оберегать уложенный бетон от утраты им влаги, используя паронепроницаемые материалы или специальные покрытия [14].
Все описанные механические способы защиты железобетона широко применяются при зимнем и летнем бетонировании, когда надо избежать воздействий на бетон, как низких, так и высоких температур. Включение этих мер очень хорошо помогает ускорить срок и качество строительства.
Помимо вышеперечисленных мероприятий можно применять специальные добавки-ускорители твердения для более эффективного и быстрого бетонирования при разной температуре окружающей среды.
Добавки-ускорители твердения бетона. Ускорители твердения бетона - это вещества, которые добавляют в бетонную смесь с целью ускорения набора прочности материала. В результате введения этих
добавок в бетонную смесь, происходит активация процесса гидратации клинкера, что ведет к затвердеванию бетона за более короткий период, чем это происходит при естественном твердении [15].
Введение в бетонную смесь ускорителей твердения:
1. сокращает время на бетонирование за счет увеличения скорости, необходимой для достижения прочности;
2. позволяет уменьшить усадку бетона и, соответственно, предотвращают образование трещин;
3. сокращает время и энергетические затраты работы механизмов, обеспечивающих уплотнение смеси (вибраторы и др.);
4. повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона;
5. увеличивает производительность строительства;
6. уменьшает расход цемента примерно на 10.. .15 % [6].
Эти добавки применяются для производства конструкций из сборного железобетона, из монолитного и мелкозернистого бетона, в производстве густоармирован-ных, тонкостенных конструкций и строительных конструкций сложной конфигурации. В основном, ускорители твердения широко применяются в строительстве сооружений, где необходимо быстрое «схватывание» бетона: аварийный ремонт монолитных конструкций, изготовление сборных бетонных конструкций в условиях полигона, строительство туннелей, мостов и других ответственных объектов. Применение ускорителей твердения бетона в заводском производстве сборных железобетонных и бетонных изделий позволяет значительно сократить время тепло-влажной обработки материала, что приводит к экономии энергетических затрат [16].
На рис. 1 показаны графики нарастания прочности бетона на портландцементе с добавкой-ускорителем твердения бетона
Рис. 1. График нарастания прочности бетона на портландцементе с добавкой ХК при разных температурах
Наиболее распространенные
хлорид кальция (далее - ХК) [17].
Таблица наиболее распространенных добавок. Каждый год выпускают все новые добавки-ускорители твердения бетона для придания бетону различных свойств, но уже сейчас есть добавки, которые зарекомендовали себя в строительстве бетонных сооружений.
В табл. 1 [15-24] приведено большинство стандартных добавок-ускорителей твердения для бетона, рекомендованные ГОСТ и ТУ Также в эти таблицы включе-
Таблица 1
;ки-ускорители твердения бетона
Ускорители твердения бетона Стандарты и технические условия
1. Реламикс ТУ 5870-002-14153664-04
2. Реламикс-М ТУ 5745-016-58042865-2016
3. Реламикс Торкрет ТУ 5745-028-58042865-2013
4. Реламикс ПК ТУ 5745-034-58042865-2008
5. Экомикс ТУ 5745-067-58042865-2011
6. Реламикс СЛ ТУ 5745-056-58042865-2011
7. Реламикс-М2 ТУ 5745-70-58042865-2012
8. Реламикс Д СТО 58042865-3-2014
9. Поташ (П) К2СО3 ГОСТ 10690-73
10. Натрий сернокислый Na2S04 ГОСТ 6318-77
11. Нитрат кальция (НК) Са^03)2 ТУ 6-03-367
12. Нитрит натрия (НН) NN02 ГОСТ 19906-74
13. Мочевина (М) С0^2)2 ГОСТ 2081-92
14. Хлорид кальция (ХК) СаС12 ГОСТ 450-77
15. Хлорид натрия (ХН) №С1 ГОСТ 4233-77
16. Нитрит-нитрат кальция (ННК) ТУ 6-03-704-74
17. Нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК) ТУ 6-18-194-76
18. Сульфат натрия СН ГОСТ 21458-75
19. Тринатрийфосфат ТНФ ГОСТ 201-76
20. Алюминат натрия (АН) №ЛЮ2 ТУ 64-5-43-94
21. Формиат натрия №С00Н ТУ 2432-011-00203803-2014
22. Лингопан Б-1 ТУ 5745-003-74660901-05
23. Лингопан Б-2 ТУ 5745-003-74660901-05
24. Лингопан Б-3 ТУ 5745-003-74660901-05
25. Лингопан Б-4 ТУ 5745-004-74660901
26. Оптима-Плюс ТУ 5745-002-47596419-2015
27. Оптима-Монолит ТУ 5745-001-47596419-2015
28. Оптима-ПЖД ТУ 5745-002-47596419-2015
29. Оптима-Гранд ТУ 5745-002-47596419-2015
30. Оптима-Люкс 9 ТУ 5745-002-47596419-2015
31. Оптима-ЖБИ-С ТУ 5745-002-47596419-2015
32. Оптима-Люкс 21 ТУ 5745-001-47596419-2015
Таблица 2
Рекомендуемые добавки-ускорители твердения бетона
Название добавки Состав добавки, ее химическая формула и внешний вид (жидкость, порошок) ГОСТ, ТУ
Реламикс-М Смесь нафталинсульфонатов и органического ускорителя (жидкость и порошок) ТУ 5745-016-58042865-2016
Нитрат кальция (НК) Са^03)2 (порошок) ТУ 6-03-367
Хлорид кальция (ХК) СаС12 (порошок) ГОСТ 450-77
Лигнопан Б-4 Продукт на основе натриевых солей муравьиной кислоты (жидкость и порошок) ТУ 5745-004-74660901
ны множество инновационных добавок, появившихся совсем недавно и использующихся в настоящее время. Все эти добавки широко используются в строительстве.
Окончательная таблица рекомендуемых добавок. Все добавки из табл. 1 были проанализированы, и только лучшие из них были отобраны. Отобранные добавки яв-
ляются наиболее рациональными из всех добавок на данное время, и они уже сейчас зарекомендовали себя в бетонном производстве в зависимости от внешних условий строительства. Все эти выбранные добавки были включены в итоговую таблицу рекомендуемых добавок (табл. 2) [15-24].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Казбек-Казиев З. А. Архитектурные конструкции. - М. : Изд-во «Высшая школа», 1989. -342 с.
2. Сахновский К. В. Железобетонные конструкции. - М. : Изд-во 8, 1959. - 839 с.
3. Габрусенко В. В. Основы расчета железобетона. 200 вопросов и ответов: Учеб. пособие. -Новосибирск: НГАСУ, 2001. - 112 с.
4. Байков В. Н., Стронгин С .Г., Ермолова Д. И. Строительные конструкции. - М. : Изд-во «Высшая школа», 1970. - 400 с.
5. Бердичевский Г. И. Справочник проектировщика. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. - М. : Стройиздат, 1974. - 398 с.
6. Баженов Ю. М. Технология бетона. - М. : Изд-во АСВ, 2002. - 500 с.
7. Воробьев В. А., Комар А. Г. Строительные материалы. - М. : Стройиздат, 1971. - 495 с.
8. Группа компаний «Бесто». Зимнее бетонирование [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.avtobeton.ru/zimnee_betonirovanie.html.
9. Чумадова Л. И., Ватин Н. И., Бакирова И. Г., Кудайбергенова Н. А., Браташов А. А., Кабанов А. В. Влияние на прочность замораживания свежеприготовленного бетона // Материалы VI международной научно-практической конференции «Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований». - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2015. - С. 117-126.
10. Коротеев Д. В. Справочник мастера-строителя. - М. : Стройиздат, 1989. - 544 с.
11. Миронов С. А. Теория и методы зимнего бетонирования. - М. : Стройиздат, 1975. - 700 с.
12. Вегенер Р. В. Электропрогрев бетонных и железобетонных конструкций. - М. : Стройиздат, 1953. - 144 с.
13. Гендин В. Я. Электропрогрев в производстве сборных железобетонных изделий и блоков.
- М. : Госстройиздат, 1961. - 196 с.
14. Холдинг «Защита конструкций-М». Бетонирование в летних условиях. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://zakonm.ru/uslugi/betonirovanie/monolitnoe-betonirovanie-v-letnikh-usloviyakh.
15. Москвин В. М. Добавки - ускорители твердения бетона. - М. : Издательство ГРСЛ, 1937.
- 188 с.
16. Рамачандран В. С. Добавки в бетон. - М. : Стройиздат, 1988. - 575 с.
17. Шатов А. Н. Инновационные противоморозные модификаторы для решения современных вопросов зимнего бетонирования // Технологии бетонов. - 2011. - № 9/10. - С. 20.
18. ГОСТ 24211-91. Добавки для бетонов. Общие технические требования. - Введ. 1992-0701. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200000046
19. Ружинский С. И. Противоморозные добавки. - Харьков: Изд. центр ХАИ, 2004. - 75 с.
20. Изотов В. С. Химические добавки для модификации бетона. - М. : Издательство «Палео-тип», 2006. - 244 с.
21. Вавржин Ф. Химические добавки в строительстве. - М. : Стройиздат, 1964. - 288 с.
22. Ратинов В. Б. Добавки в бетон. - М. : Стройиздат, 1973. - 207 с.
23. Ратинов В. Б., Розенберг Т. И., Кучеряева Г. Д. Комплексные добавки для бетона // Бетон и железобетон. - 1981. - № 9. - С. 9-10.
24. Изотов В. С. Химические добавки для модификации бетона. - М. : Издательство «Палео-тип», 2006. - 244 с.
REFERENCES
1. Kazbek-Kaziev Z. A. Arkhitekturnye konstruktsii. - M. : Izd-vo «Vysshaya shkola», 1989. - 342 s.
2. Sakhnovskiy K. V. Zhelezobetonnye konstruktsii. - M. : Izd-vo 8, 1959. - 839 s.
3. Gabrusenko V. V. Osnovy rascheta zhelezobetona. 200 voprosov i otvetov: Ucheb. posobie. -Novosibirsk: NGASU, 2001. - 112 s.
4. Baykov V. N., Strongin S .G., Ermolova D. I. Stroitel'nye konstruktsii. - M. : Izd-vo «Vysshaya shkola», 1970. - 400 s.
5. Berdichevskiy G. I. Spravochnik proektirovshchika. Tipovye zhelezobetonnye konstruktsii zdaniy i sooruzheniy dlya promyshlennogo stroitel'stva. - M. : Stroyizdat, 1974. - 398 s.
6. Bazhenov Yu. M. Tekhnologiya betona. - M. : Izd-vo ASV, 2002. - 500 s.
7. Vorob'yev V. A., Komar A. G. Stroitel'nye materialy. - M. : Stroyizdat, 1971. - 495 s.
8. Gruppa kompaniy «Besto». Zimnee betonirovanie [Elektronnyy resurs]. - Rezhim dostupa: http:// www.avtobeton.ru/zimnee_betonirovanie.html.
9. Chumadova L. I., Vatin N. I., Bakirova I. G., Kudaybergenova N. A., Bratashov A. A., Kabanov A. V. Vliyanie na prochnost' zamorazhivaniya svezheprigotovlennogo betona // Materialy VI mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Aktual'nye napravleniya fundamental'nykh i prikladnykh issledovaniy». - Sankt-Peterburg: Sankt-Peterburgskiy politekhnicheskiy universitet Petra Velikogo, 2015. - C. 117-126.
10. Koroteev D. V. Spravochnik mastera-stroitelya. - M. : Stroyizdat, 1989. - 544 s.
11. Mironov S. A. Teoriya i metody zimnego betonirovaniya. - M. : Stroyizdat, 1975. - 700 s.
12. Vegener R. V. Elektroprogrev betonnykh i zhelezobetonnykh konstruktsiy. - M. : Stroyizdat, 1953. - 144 s.
13. Gendin V. Ya. Elektroprogrev v proizvodstve sbornykh zhelezobetonnykh izdeliy i blokov. - M. : Gosstroyizdat, 1961. - 196 s.
14. Kholding «Zashchita konstruktsiy-M». Betonirovanie v letnikh usloviyakh. [Elektronnyy resurs].
- Rezhim dostupa: http://zakonm.ru/uslugi/betonirovanie/monolitnoe-betonirovanie-v-letnikh-usloviyakh.
15. Moskvin V. M. Dobavki - uskoriteli tverdeniya betona. - M. : Izdatel'stvo GRSL, 1937. - 188 s.
16. Ramachandran V. S. Dobavki v beton. - M. : Stroyizdat, 1988. - 575 s.
17. Shatov A. N. Innovatsionnye protivomoroznye modifikatory dlya resheniya sovremennykh voprosov zimnego betonirovaniya // Tekhnologii betonov. - 2011. - № 9/10. - S. 20.
18. GOST 24211-91. Dobavki dlya betonov. Obshchie tekhnicheskie trebovaniya. - Vved. 1992-0701. - Rezhim dostupa: http://docs.cntd.ru/document/1200000046
19. Ruzhinskiy S. I. Protivomoroznye dobavki. - Khar'kov: Izd. tsentr KhAI, 2004. - 75 s.
20. Izotov V. S. Khimicheskie dobavki dlya modifikatsii betona. - M. : Izdatel'stvo «Paleotip», 2006.
- 244 s.
21. Vavrzhin F. Khimicheskie dobavki v stroitel'stve. - M. : Stroyizdat, 1964. - 288 s.
22. Ratinov V. B. Dobavki v beton. - M. : Stroyizdat, 1973. - 207 s.
23. Ratinov V. B., Rozenberg T. I., Kucheryaeva G. D. Kompleksnye dobavki dlya betona // Beton i zhelezobeton. - 1981. - № 9. - S. 9-10.
24. Izotov V. S. Khimicheskie dobavki dlya modifikatsii betona. - M. : Izdatel'stvo «Paleotip», 2006.
- 244 s.
Материал поступил в редакцию 05.06.2017 © Саматов М. А., 2017
