ООО Архитектурная Производственная Компания

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОНТРОЛЯ

В.А. ТИТАЕВ, Ю.Д. CОСИН

Статья опубликована в издании «Технология бетонов, 2007, № 3. - С. 66-67.»

Развитие монолитного строительства выявило ряд трудностей, которые вызваны спецификой климатических условий и отсутствием большого опыта по применению современных технологий. Естественно, это приводит и к низкому качеству возводимых объектов и даже к авариям, а также к повышенным затратам средств и труда. Твердение бетона - технологический процесс, который в значительной степени влияет на сроки производства не только бетонных работ, но и вообще на сроки возведения зданий и инженерных сооружений. Поскольку в современном строительстве сроки возведения объектов имеют первостепенное значение, то без интенсификации твердения бетона обойтись невозможно. Для нашей страны это особенно важно, поскольку холодное время года в разных районах составляет от 3 до 10 месяцев; при низких же положительных температурах бетон твердеет крайне медленно, а при преждевременном его замораживании качество и долговечность возводимых конструкций резко падают. Именно поэтому в отечественной и зарубежной практике прибегают к применению различных методов ускорения твердения бетона до достижения им требуемых структурных характеристик. Наиболее действенным из них является термообработка бетона. Естественно, что ускорить твердение бетона становится весьма важным не только при возведении объектов в холодное время года, но и в летний период. Длительность прогрева зависит от многих параметров и главным из них является требуемая распалубочная прочность бетона, нормируемая СНиП [1, табл.3 и 8] в зависимости от вида конструкции. Прогноз прочности бетона в зависимости от температуры и длительности его выдерживания при этой температуре (при положительной температуре ) может осуществляться по графикам, приведенным в [2, рис.5.5] для бетонов класса В25?В30 на портландцементе марки 500. На этих графиках приведен процесс нарастания прочности бетона во времени при его температурах от 0 до 60 С. В строительной практике встречаются конструктивные элементы, для которых скорость набора ими прочности является второстепенным параметром, такие конструкции даже при отрицательных температурах не требуют термообработки, но для того чтобы гидратация цемента в этих условиях не прекращалась – применяют различного рода химические добавки. Одной из распространённых противоморозных химических добавок является добавка нитрита натрия (НН). В Инструкции [3, табл.3] приводятся данные ожидаемой прочности бетона твердеющего на морозе в течение времени т, в зависимости от среднесуточной температуры воздуха при использовании этой добавки. Состав добавки НН является следующим: натрий азотистокислый NaNO2 (нитрит натрия кристаллический технический – ГОСТ 19906-74*, нитрит натрия в водном растворе – ТУ 38-10274-85). Прогноз прочности бетона на основе данных температурного контроля для современных строек является весьма распространённой инженерной задачей. По графикам [2, рис.5.5] и данным [3, табл.3] можно осуществлять данный вид контроля как для условий с положительными, так и отрицательными среднесуточными температурами. Нами предлагается универсальная аналитическая зависимость, описывающая процесс нарастания прочности бетоном во времени при любых температурных режимах его выдерживания:

На рисунке 1 показан график набора прочности бетоном с добавкой НН при отрицательных температурах. На рисунке 2 приведён график набора прочности бетоном во времени для положительных температур. Зависимость (1) удовлетворительно описывает как графики [2, рис.5.5] для положительных температур бетона, так и удовлетворяет значением [3, табл.3] для отрицательных температур, но с добавкой в бетонную смесь НН.

Наиболее достоверные данные по прогнозу прочности можно получить при натурном измерении температуры бетона, используя терморегистраторы (типа «ТЕРЕМ-3»), настроенные на определённый временн?й интервал измерения. Зная период времени измерения температуры и используя выражение (1) можно получить значение прочности бетона в любой момент времени при его реальной температуре.

На рисунке 3 показан график изменения отрицательной температуры бетона в течение 28 суток, а на рисунке 4, соответствующий график набора прочности бетоном с добавкой НН, построенный по приведенному выше методу. На рисунке 5 приведён график классического режима интенсивного прогрева бетона, выдерживании его при постоянной температуре t=46 C , и далее остыванием. На рисунке 6 показан график нарастания прочности бетоном соответствующий данному температурному режиму.

Предложенная методика позволяет автоматизировать процесс расчёта прочности твердеющего бетона. Для этого может использоваться любой (даже карманный) персональный компьютер, что позволяет значительно быстрее выполнять расчёт прогнозируемой прочности бетона. Кроме того, применение данного метода позволит более оперативно вносить коррективы в разработанные проекты производства бетонных работ и технологические регламенты (расчет температурных режимов прогрева бетона), при оптимизации производства работ непосредственно на строительной площадке по фактическому температурному режиму бетона в конструкциях. Переписав выражение (1) относительно времени можно решать задачи по определению требуемого времени интенсивного прогрева при заданной температуре и требуемой прочности бетона Rтр:

Выражение (1) позволяет подобрать оптимальный режим прогрева при минимуме затрат энергии. Для приближенного контроля за процессом набора прочности бетоном на стройплощадке можно использовать упрощенную методику. Суть ее заключается в следующем. Для определения достаточности времени выдерживания бетона, при данном температурном режиме, необходимо определить количество градусо-часов, полученных им в процессе твердения. Для этого необходимо определить средние температуры бетона между двумя замерами его температуры, начиная с момента окончания бетонирования конструкции и укрытия неопалубленных поверхностей, и умножить их на время в часах между замерами температуры, просуммировать полученные данные, а затем разделить на 200С. По полученному времени твердения бетона при приведенном температурном режиме при t=20 C и по формуле (4), определяется ожидаемая прочность бетона в конструкции.

Вычисленная по данной методике (в том числе упрощённой) прочность бетона Rt,z является минимальной. Реальная прочность бетона (особенно с добавками, ускоряющими процесс твердения) будет больше. По результатам натурных механических испытаний прочности бетона определяется поправочный коэффициент, который затем применяется для прогноза прочности бетона всёго строительного объекта, при условии неизменности состава бетонной смеси для всех бетонных и железобетонных конструкций объекта.

Литература

СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 192 с.
Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях. / Под ред. Б.А. Крылова, С.А. Амбарцумяна, А.И. Звездова. – М.: НИИЖБ, 2005. – 275 с.
ВСН 46-96. Ведомственные строительные нормы. Инструкция по приготовлению и применению в зимних условиях бетонов с добавкой нитрита натрия. – М.: НИИМосстрой, 1996.