ОСОБЕННОСТИ ВОЗВЕДЕНИЯ ЛЕГКОБЕТОННЫХ СТЕН В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ БЕЗ ПРОГРЕВА
ОСОБЕННОСТИ ВОЗВЕДЕНИЯ ЛЕГКОБЕТОННЫХ СТЕН В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ БЕЗ ПРОГРЕВА
Рудченко Иван Иванович
канд. техн. наук, доц., Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина,
РФ, г. Краснодар
Ефимова Алёна Сергеевна
студент архитектурно-строительного факультета, Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина,
РФ, г. Краснодар
FEATURES OF CONCRETE WALL CONSTRUCTION IN WINTER CONDITIONS WITHOUT HEATING
Ivan Rudchenko
Candidate of technical sciences, associate Professor, Kuban State Agrarian University,
Russia, Krasnodar
Alyona Efimova
Student of the Faculty of Architecture and Construction Kuban State Agrarian University,
Russia, Krasnodar
АННОТАЦИЯ
В данной статье описана технология возведения легкобетонных стен в зимних условиях без прогрева, описаны экспериментальные исследования по возведению полносборных и кирпичных стен и накопление ими прочности в зимних условиях. Также определена возможность безобогревного возведения стен из химизированного тяжелого и легкого бетонов.
ABSTRACT
This article describes the technology for erecting lightweight concrete walls in winter conditions without heating, describes experimental studies on the construction of prefabricated and brick walls and their strength accumulation in winter conditions. The possibility of unheated construction of walls from chemicalized heavy and lightweight concrete has also been determined.
Ключевые слова: монолит, керамзитобетон, химизация, зима, прочность, твердение, строительство.
Keywords: monolith, expanded clay concrete, chemicalization, winter, strength, hardening, construction.
Применение растворов с добавкой поташа или нитрита натрия для строительства полносборных или кирпичных стен способствует значительному накоплению их прочности на морозе и обеспечивает экономичное возведение домов повышенной этажности в зимнее время. [2]
Чтобы определить возможность применения химизированного тяжёлого и лёгкого бетонов для безобогревного возведения монолитных стен зданий зимой, нами в различное время проведены экспериментальные исследования. Учитывая, что итоги исследований тяжёлого бетона в зимних условиях опубликовывались нами ранее, в этой статье остановимся на результатах исследований керамзитобетона с добавками поташа и нитрита натрия, который является сравнительно новым материалом для строительства монолитных стен без обогрева. [2]
Изучались два основных свойства керамзитобетона – его удобоукладываемость на морозе во времени и прочность при сжатии в различном возрасте.
Установлено, что керамзитобетон γ=1450кг/м3, приготовленный на портландцементах Горянского и Воскресенского заводов с добавкой поташа, приобретает на морозе прочность, причем наличие в керамзитобетонной смеси 1% сульфитно-спиртовой барды увеличивает период подвижности смеси на морозе до 1,5-4,5 ч и в дальнейшем не влияет отрицательно на показатели твердения бетона.
В начальный период твердения при температуре воздуха от -15 до 20ºС керамзитобетон с добавкой 10-15% поташа через трое суток приобретает около 20% марочной прочности, а по истечении одного месяца 45-85%. Переход отрицательной температуры в положительную благоприятно сказывается на характере твердения керамзитобетона. Уже через месяц пребывания в тепле прочность зимнего керамзитобетона достигает величины его марочной прочности и в некоторых случаях даже превышает её. [2]
Как известно, широкое использование поташа для зимнего строительства из керамзитобетона затрудняется из-за необходимости уменьшать скорость схватывания смеси с помощью СДБ. Поэтому нами исследовалась возможность применения нитрита натрия в качестве добавки в керамзитобетон и устанавливались его рабочие и прочностные свойства. [2]
Добавки нитрита натрия вводились в количестве 5; 7,5; и 10% веса цемента показало, что прочность керамзитобетона возрастает с увеличением содержания нитрита натрия. В течение трех суток прочность бетона с добавками нитрита натрия 5-10% веса цемента незначительна (0,8-12,1 кгс/см2), в семидневном возрасте наблюдается некоторый прирост и прочность бетона колеблется в пределах 7-38 кгс/см2, а к 28 суткам она достигает 45-94 кгс/см2. [2]
Керамзитобетон с добавками нитрита натрия 10% веса цемента в течение месяца на морозе набрал прочность, составляющую 40-90% марочной. После периода оттаивания прочность бетона продолжала возрастать и достигла к 28 суткам нормального содержания 87-109 кгс/см2 (или 79-100% от R28), а спустя полгода после оттаивания – 89-137 кгс/см2, или 80-125% от R28. [1]
Интересно, что прочность обычного керамзитобетона без добавок в полугодовом возрасте после оттаивания составила только 42,1 кгс/см2, или 38% марочной прочности. Таким образом, по сравнению с обычным керамзитобетоном эффективность применения нитрита натрия выразилась в двух - трехкратном увеличении прочности керамзитобетона после его дальнейшего выдерживания. [1]
Описанными выше исследованиями зимнего химизированного керамзитобетона получены данные о набираемой им величине прочности в течение длительного твердения, начиная с возраста трех суток и кончая 6 месяцами. Результаты этих исследований можно использовать при проектировании и строительстве монолитных сооружений, для которых применяется переставная или другие виды опалубки, не требующие срочного затвердения керамзитобетона. Однако при применении быстро поднимающейся скользящей опалубки для бетонирования высоких стен многоэтажных зданий приведенных данных недостаточно, так как успех использования скользящей опалубки зависим от темпов раннего твердения бетона. [3]
В последние годы созданы проекты высотных зданий целиком из монолитного бетона. Уже имеется опыт из возведения в скользящей опалубке. Наружные стены запроектированы в двух вариантах: однослойные из керамзитобетона и многослойные из тяжелого бетона и утеплителя. Перекрытия могут быть из монолитного бетона и сборными. В основном пока предусматривается возводить их в летнее время, когда достигается естественное твердение монолитного бетона. Такая сезонность в работе – явление временное и связано с небольшим количеством возводимых в настоящее время зданий. Однако при увеличении объема строительства потребуется строить круглый год и тогда основной задачей будет бетонирование стен в зимних условиях. [3]
Авторы исследований понимали, что можно, например, рекомендовать традиционный обогрев бетона при возведении стен здания. Но обогревный способ при строительстве многоэтажных зданий вызывает опасения в контроле прочности обогреваемого бетона и, кроме того, этот метод трудоемок, сдерживает темпы строительства и удорожает его. [1]
Изучалась проблема применения более экономичного беспрогревного метода с использованием твердеющего на морозе бетона с добавкой поташа. [3]
Основное внимание было уделено важному вопросу, связанному с принятым специфическим способом возведения стен в скользящей опалубке, т.е. изучалась скорость твердения химизированного керамзитобетона в первые часы и сутки пребывания его при отрицательной температуре воздуха. Следует иметь в виду, что, непременно бетонируя стены в скользящей опалубке, недостаточно получать высокую только конечную прочность бетона. Уже в первые сутки и даже часы необходимо получить небольшую величину монтажной прочности бетона (несколько кгс на 1 см2), чтобы обеспечить непрерывный подъем опалубки. Для преодоления этой трудности изучался характер твердения керамзитобетона за период менее трех суток, который является решающим при возведении стен в подвижной опалубке.
До определения характера твердения керамзитобетона в начальном возрасте выявлена степень его удобоукладываемости на морозе, т.е. величина (в ч) периода его подвижности, характеризуемая падением осадки смеси по конусу «Абрамса» от начальной величины до уровня 1,5 см (это предельная величина осадки керамзитобетонной смеси принята из условия возможности укладки смеси в опалубку с вибрированием). [3]
Смесь готовилась на портландцементе марки 400 Ульяновского завода. Состав экспериментируемой керамзитобетонной смеси по весу 1; 1,5; 1,5 (цемент, песок кварцевый, керамзитовый гравий крупностью 5-15 мм). Потом вводился в количестве 5, 10 и 15% к весу цемента; ССБ – в размере 0,5-2%. Начальная осадка конуса была в пределах 6-7,5 см при водоцементном отношении 0,63-0,72. После приготовления керамзитобетонную смесь помещали в холодильную камеру, где при температуре воздуха t=-6-15ᵒ измеряли подвижность смеси во времени через каждые 30 минут, не перемешивая и не оживляя смеси (применительно к производственным условиям). [2]
Установлено, что керамзитобетонная смесь с 5%-ной добавкой поташа и с небольшим количеством СДБ очень быстро теряет свою подвижность на морозе. При добавках СДБ в размере 1-1,5% веса цемента смесь сохраняет свою удобоукладываемость только в течение 30 минут. Для удлинения периода подвижности смеси до 1,5 часов потребовалось ввести в ее состав 2%-ную добавку СДБ. В этом случае за 1,5 ч начальная осадка смеси, равная 6-7,5 см снизилась до 1,5 см, но при этом керамзитобетонная смесь считается вполне пригодной, например, для возведения стеновых конструкций, так как с помощью вибратора может быть легче уложена и уплотнена в опалубке. [2]
Показательно, что данная эталонная летняя (без добавок) керамзитобетонная смесь сохранила свою подвижность при положительной температуре также в течение 1,5 ч, причем осадка конуса смеси за это время снизилась с 5 до 1,5 см.
Увеличение содержания поташа до 10% несколько изменило характер подвижности смеси в сравнении с такой же, но только 5%-ной добавкой поташа. Более высокой добавке потребовалось меньше количество СДБ (1,5%) для того, чтобы период подвижности смеси был таким же (1,5 ч), как и при 5%-ной добавке поташа, но с более высоким (2%) содержанием СДБ.
Далее наблюдается как бы обратно пропорциональная зависимость между содержанием поташа и СДБ при одной и той же продолжительности смеси: с увеличением добавки поташа требуется меньшее количество СДБ. Например, при введении 1% СДБ в смесь с 5-30 мин, а увеличение только поташа до 15% увеличило период подвижности смеси с 1% СДБ до 1 ч.
После изучения характеристики (удобоукладываемости) керамзитобетонной смеси на морозе исследовался характер краткосрочного твердения химизированного керамзитобетона на морозе без обогрева. [2]
Состав керамзитобетона, приготовленного на портландцементе марки 400 Ульяновского завода, был по весу 1; 1,5; 1,5 (цемент; песок кварцевый; керамзитовый гравий крупностью 5-15 мм). Объемный вес керамзитобетона 1600-1700 кг/м3; В/Ц смеси= 0,6÷0,67; осадки конуса 6,5 см. [2]
Образцы готовились с 5, 10,15 и 20%-ными добавками поташа без добавок СДБ, а также 10% поташа и 1,5% СДБ; 15% поташа и 1% СДБ (составы с 1,5 и 1% СДБ оптимальные из условия обеспечения наибольшего периода удобоукладываемости смеси на морозе. [3]
Образцы-кубы выдерживали при средней температуре tср=-15ᵒС в течение 6 и 12 ч. А также ы течение 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14, 28 суток и около двух месяцев, а затем образцы испытывались на сжатие после 2-3 ч оттаивания.
Анализ исследований показал, что за 6 часов выдерживания на морозе только керамзитобетон, имевший в своем составе 10 и 15% добавки поташа (без СДБ)имел некоторую прочность (2-3 кгс/см2), а остальные составы бетона как с поташом без СДБ , так и с СДБ не набрали сколько-нибудь заметной прочности, но во всех случаях была нулевой. По истечении 12 ч картина изменилась к лучшему. Только керамзитобетон с 10% поташа и 1,5% СДБ имел нулевую прочность. Остальные же составы бетона приобрели от 2 до 10 кгс/см2, причем в этом возрасте наилучшие показатели ( от 4 до 10 кгс/см2) имел бетон с поташом без СДБ, а более низкие показатели (до 4 кгс/см2) – бетон с СДБ. [2]
За 2 часа твердении на морозе прочность керамзитобетона во всех случаях уже была выше нулевой. Бетон с поташом и СДБ приобрел за сутки 3-11 кгс/см2, а без СДБ-5-9 кгс/см2.
Ко второму и третьему дню наблюдается дальнейший рост прочности, которая у бетона с одним поташом составила в этом возрасте соответственно 8-11 и 15-31 кгс/см2, а у бетона с СДБ – 8-21 и 10-30 кгс/см2. [2]
Таким образом, в начальном периоде твердения на морозе керамзитобетон с 10-15% содержанием поташа без СДБ уже за 6 часов приобрел некоторую прочность в пределах 2-3 кгс/см2, которая за трое суток увеличилась в 7-10 раз, составив 15-31 кгс/см2. [2]
Введение СДБ в количестве 1-1,5% в керамзитобетон с поташом привело к некоторому «торможению» роста его прочности в первые 6-12 часов, когда величина прочности в большинстве случаев нулевая. Начиная же с первых суток величина прочности бетона становится ощутимой (3-11 кгс/см2) и в этом возрасте догоняет величину прочности бетона без СДБ, и уже никогда потом не отдает ее прочностного приоритета. За каждые от трех до семи суток твердения величина прочности керамзитобетона с 10% поташа без СДБ увеличивалась в среднем на 2 кгс/см2, а в присутствии СДБ-на 4 кгс/см2. [2]
При 15% поташа интенсивность твердения составляла в среднем 7 кгс/см2, а с СДБ -9 кгс/см2 в сутки. Эти цифры говорят о том, что СДБ благоприятно влияла на рост прочности керамзитобетона, интенсивность твердения которого в периоде от трех до семи суток более высокая, чем у керамзитобетона с одним поташом без СДБ. Это еще более ощутимо к 14 и 28-м суткам, когда величина прочности бетона с СДБ значительно превосходит величину прочности бетона только с поташом. Такое превосходство и проявилось особенно у бетона с 10% добавкой поташа совместно с 1,5% СДБ, когда его прочность в указанных возрастах оказалась почти в 2 раза больше, чем у такого же бетона без СДБ. Но следует сказать, что как в одном, так и в другом случаях абсолютное влияние прочности керамзитобетона сравнительно высокие и составили в 14-ти суточном возрасте18-63% (без СДБ) и 54-91% (с СДБ) марочной прочности бетона, а в возрасте 28 суток– 31-92% (без СДБ) и 67-93% (с СДБ). [2]
Во втором месяце твердения керамзитобетона на морозе он продолжал интенсивно набирать прочность, которая у бетона с добавкой 10% поташа увеличилась более чем в 2 раза (с 37 до 83% от R28), а у бетона других составов примерно на 11-15 %. Исключение – бетон с 15% поташа и 1% СДБ, который за второй месяц не увеличил свою прочность в сравнении с одномесячной ; она даже на 3% оказалась ниже последней, что нельзя считать неожиданностью, так как и в предыдущих исследованиях на других бетонах часто наблюдалась такая же картина - спад прочности, который, как правило, отличается у бетона в возрасте двух-трех месяцев и имел временный характер.
Результаты экспериментальных исследований позволили постепенно перейти к практической проверке безобогревного способа возведения монолитных стен в зимних условиях.
После соответствующих лабораторных исследований и теоретических обоснований принято решение применить безобогревный метод зимнего бетонирования и в качестве противоморозной добавки использовать поташ, а при более низкой температуре воздуха – добавку нитрита натрия. В случае добавки поташа не добавлять сульфитно-спиртовую бражку, так как последняя несколько снижает интенсивность роста прочности бетона в первоначальные часы и для твердения на морозе. В то же время по условиям производства работ необходимо было, чтобы бетон набирал распалубочную прочность на морозе уже через несколько часов или в течение первых суток твердения.
Состав керамзитобетонной смеси в частях по весу 1:1,5:1,5 (соответственно портландцемент Ульяновского завода марки 400; кварцевый песок средней крупности; керамзит размером фракций 5-15мм, объемным весом 700 кг/м3 марка порядка100-75). [2]
Добавка поташа или нитрита натрия вводилась в смесь в виде водных растворов рабочей концентрации. На бетонорастворном узле установили два резервуара: один емкостью 1000л, другой 50л. В большом резервуаре растворялся поташ высокой концентрации плотностью по ареометру 1,37, а в другой раствор перекачивался насосом для смешивания с водой. Необходимой для затворения смеси, т.е. раствор разбавлялся рабочей концентрацией. Смесь приготовляли в бетономешалке механического перемешивания. Керамзитобетонную смесь с добавкой поташа приготовляли замесами по 0,4 м3 и доставки на место укладки в автосамосвале. [2]
Бетонную смесь с добавкой нитрита натрия доставляли на место производства работ в автосамосвалах по 1,8 м3, а иногда и более. В первый день бетонирования было уложено 10 м3 бетонной смеси с 12% добавкой поташа. Эта смесь имела период удобоукладываемости около 25-35 мин. Конструкцию наружных стен забетонировали по всему периметру здания на высоту 2,5-3 щитов. Одновременно с бетонированием стен забивали кубы в металлические формы с размером ребра 10 см, которые хранились в тех же условиях, что и конструкции.
Испытание кубов на сжатие проводилось после трехчасового отстаивания на пятитонном прессе в различном возрасте бетона (1, 2, 3, 7, 28 дней). [2]
Во второй день бетонирования уложили 6 м3 бетона с 12%-ной добавкой поташа на высоту двух щитов опалубки.
Через два дня конструкцию стены уже бетонировали смесью с 6%-ной добавкой нитрита натрия, так как средняя отрицательная температура воздуха повысилась до -1 градуса Цельсия.
Бетон с добавкой поташа интенсивно набирал прочность в первоначальные сроки проведения на морозе по сравнению с бетоном, имеющим добавку нитрита натрия. Так бетон с добавкой 12% поташа показал при минимальной температуре t=-14 градусов Цельсия и прочности в однодневном возрасте R1=4,6 кгс/см2, при t=-6 градусов Цельсия R1=7 кгс/см2; в трехдневном возрасте t=-10 градусов Цельсия R3=12 кгс/см2, при t=-4 градусов Цельсия, R3=20 кгс/см2, а бетон с 6%-ной добавкой нитрита натрия после первого дня твердения на морозе не имел достаточной прочности (R=1-2 кгс/см2), позволяющие распалубку конструкции, и только на третьи сутки его прочность была равной R3=21 кгс/см2, хотя минимальная средняя температура воздуха при его твердении была равна t=-8 градусов Цельсия.
В дальнейшем при t>0 градусов Цельсия прочность бетона как с добавкой поташа, так и с добавкой нитрита натрия возрастала и в месячном возрасте составила соответственно 72-98 и 74 кгс/см2. Опыт возведения монолитных стен показал, что керамзитобетон в конструкции интенсивно набирает прочность в первоначальные сроки твердения на морозе с противоморозной добавкой поташа и менее интенсивно с добавкой нитрита натрия. Однако, когда не требуется высоких темпов производства работ, эта добавка так же может применяться, так как бетонная смесь с ее содержанием более пластична и имеет значительный период удобоукладываемости. Таким образом была выявлена принципиальная возможность возведения монолитных бетонных конструкций зданий в подъемно-переставной опалубке зимой без обогрева.
Выводы. Экспериментальные исследования и опыт возведения здания выявили принципиальную возможность применения керамзитобетона с химической добавкой для возведения монолитных стен здания в зимних условиях без обогрева, но с обязательным учетом специфических свойств этого бетона, методов его укладки, вида опалубки и т. д.
Для широкого применения керамзитобетона с добавками поташа или нитрита натрия при возведении зимой монолитных стен многоэтажных зданий рекомендуется в экспериментальном порядке возвести из этого бетона несколько верхних этажей многоэтажного здания.
При возведении подъемно-переставной опалубки стен зданий небольшой высоты, например промышленных, можно применять зимой химизированный керамзитобетон без дополнительной проверки в экспериментальном строительстве, но с тщательным соблюдением всех требований инструкций по применению бетонов с химическими добавками и возведению стен в переставной опалубке.
Список литературы:
- Коженко Н.В., Дегтярева О.Г. Исследование и анализ безразмерных расходных характеристик задатчика ленточного регулятора расхода для рисовых чеков [Текст]/ Коженко Н.В., Дегтярева О.Г. /Новая наука: Стратегии и векторы развития, 2015. №4. С. 92-100.
- Рудченко И.И. Осуществление правомочия распоряжения вещью [Текст]/Рудченко И.И.//Экономика. Право. Печать. Вестник КСЭИ, 2012. №1-2(53-54). С. 190-194.
- Чернявская С.А., Табаев И.А. Учет продажи продукции в строительных организациях [Текст]/ Чернявская С.А., Табаев И.А.//В сборнике: Информационное обеспечение эффективного управления деятельностью субъектов Материала VI международной научной конференции. Майкоп, 2016. С. 278.