А. В. ЛАГОЙДА, канд. техн. наук, А. В. РУБАНОВ, инж. (НИИЖБ), Комплексная противоморозная добавка на основе поташа
Предлагаемый метод обеспечивает для всех НЧП изделий одинаковую заработную плату на 1 р. прибыли и на 1р. НЧП. Рассчитанная по одному и тому же нормативу рентабельности заработная плата на изготовление изделий обеспечивает соблюдение принципа соизмерения НЧП изделий по трудоемкости и исключает расчет коэффициента Кз по [1]. Практика показывает, что для расчета НЧП всех изделий предприятия необходимо применять единые методы и нормативы рентабельности продукции. В противном случае неизбежно возникновение разновыгодности ее производства.
Метод универсален, т. е. пригоден для расчета как среднеотраслевых, так и внутрипроизводственных НЧП.
Недостатки НЧП, рассчитанных по этому методу, в том, что применение их обусловливает одинаковые темпы роста производительности труда и средней заработной платы. Этот недостаток присущ и НЧП [2]. Устранить его можно введением понижающего коэффициента, который следует применять при расчете планового фонда заработной платы предприятия по показателю НЧП. На НЧП через расчетную себестоимость изделий, по которой рассчитывается нормативная прибыль, влияет материалоемкость изделий.
Можно полагать, что применение в планировании предприятий НЧП, рассчитанных по этому методу, исключает изготовления продукции, кроме обусловленной разными уровнями рентабельности ее производства, принятыми за основу при расчете среднеотраслевых и внутрипроизводственных НЧП.
Беспрогревный метод зимнего бетонирования с противоморозными добавками находит все более широкое распространение. Поташ по интенсивности твердения бетона является наиболее эффективной добавкой. Бетонные смеси с ней целесообразно использовать в конструкциях малой массивности, температура бетона которых быстро достигает значений температуры воздуха. К недостаткам бетонных смесей с добавкой поташа относится быстрое схватывание, что делает невозможным не только качественную их укладку, но и централизованное приготовление, особенно важное в условиях индустриализации строительства.
Многочисленные замедлители, предложенные для бетонных смесей с добавкой поташа, по принципу действия можно разделить на два вида: адсорбирующиеся на клинкерных минералах и продуктах их гидратации [1] (ЛСТ-лигносульфонаты технические и др.), и создающие буферный эффект (ТБН-тетраборат натрия и др.). Однако вследствие избирательного действия эти добавки не всегда существенно замедляют процесс схватывания цемента, поэтому широкого применения в строительстве они не нашли.
При совместном использовании замедлителей, характеризующихся различным механизмом действия, например, ТБН+ЛСТ, последний, адсорбируясь на поверхности минералов портландцемента и препятствуя их гидратации увеличивает буферный эффект тетрабората натрия, что удлиняет время схватывания цемента и, следовательно, замедляет потерю подвижности смеси во времени (рис. 1). Поэтому применение комплексной добавки ТБН+ЛСТ позволяет приготовлять бетонные смеси с добавкой поташа, практически не отличающиеся по потере подвижности от бетонной смеси без добавки. Действие рассматриваемого замедлителя мало зависит от химико-минералогического состава цемента.
Твердение бетона различного состава с комплексной противоморозной добавкой на основе поташа исследовали с использованием белгородского, воскресенского, пикалевского и старооскольского портландцементов марок 400 и 500. В результате пластификации смеси при введении комплексной добавки П+ +ТБН+ЛСТ расход воды сокращался на 5... 10%. Образцы-кубы с ребром 10 см помещали в камеры, в которых поддерживали постоянную отрицательную температуру. Обобщенные данные по нарастанию прочности бетона классов В15... В30 с добавкой П+ТБН+ЛСТ приведены в табл. 1. Из нее следует, что ТБН+ЛСТ не снижает скорости твердения бетона с добавкой поташа даже при низких отрицательных температурах [2]. Это особенно важно при замоноличивании стыков сборных железобетонных конструкций, для которых средняя температура твердения бетона практически совпадает с температурой воздуха.
В монолитных конструкциях, бетон которых остывает до температуры Наружного воздуха через некоторое бремя, необходимо правильно определить среднюю температуру за период выдерживания бетона, поскольку именно она является главным фактором при назначении количества противоморозной добавки. Дозирование противоморозной добавки по температуре наружного воздуха приводит к ненужному ее перерасходу и, кроме удорожания бетона, к ухудшению его свойств. Из рис. 2 видно, что при увеличении количества поташа с 10 до 12% (при назначении его по средней и конечной температурам) при отрицательной температуре прочность возрастает не более чем на 10% 28-суточной прочности бетона без добавок (Rzs)Однако после дополнительного выдерживания в течение 28 сут при положительной температуре прочность бетона-составила 95 и 84% R28. В общем случае, при отсутствии замораживания, чем меньшее количество поташа вводят в бетон, тем в более короткие сроки выдерживания при положительных температурах он приобретает проектную прочность.
Большое значение для практики зимнего бетонирования имеет прогнозирование прочности бетона, приобретаемой им в процессе выдерживания. Наибольший интерес представляет метод, основанный на вычислении приведенного возраста (зрелости)
Исследованиями установлено, что данная зависимость удовлетворительно описывает процесс твердения бетона с противоморозными добавками при различных температурах. Исключением является бетон с добавкой поташа, для которого вместо одной имеются две кинетические кривые (рис. 3). Это явление объясняется различным характером гидратации и формирования структуры цементного камня С добавкой поташа в зависимости от температурных условий: при положительной температуре образуется мелкокристаллический карбонат кальция, экранирующий поверхность минералов и препятствующий проникновению воды к ним; при отрицательной — образуется гидрокарбонат кальция [3], крупные кристаллы которого не затрудняют доступ воде к поверхности минералов.
Электронно-микроскопические исследования образцов из цемента, гидратированного в растворе поташа, показали (рис. 4) что при гидратации в условиях положительных температур не установлено образования крупнокристаллических фаз, кроме гидроксида кальция, а при отрицательных температурах появляются крупные кристаллы кальцита, скорее всего из гидрокарбоната кальция, а также столбчатые кристаллы, видимо, последнего.
Поскольку бетон, укладываемый в зимнее время, может подвергаться попеременному замораживанию и оттаиванию в водонасыщенном состоянии до приобретения им проектной прочности, определяли его морозостойкость при прочности к моменту испытания, равной 10, 50 и 100% R28. Для этого образцы бетона с добавкой П+ТБН выдерживали по режиму 2 (см. рис. 2) до приобретения указанной прочности, а без добавки — в нормальных условиях. По ускоренной методике образцы замораживали до — 50°С и оттаивали в воде.
Морозостойкость бетона с добавкой П+ТБН+ЛСТ, подвергнутого замораживанию с 10%-ной проектной прочностью, и без добавок, испытанного со 100%-ной прочностью, примерно одинакова и соответствует марке F100 (рис. 5). Однако бетон с добавкой в ходе испытаний и после них не достиг марочной прочности. Морозостойкость же бетона с добавкой, испытанного с 50%-ной прочностью, соответствовала марке F200 и практически равнялась морозостойкости бетона с добавкой, подвергнутого замораживанию и оттаиванию с мароч ной прочностью.
Внешний вид образцов при всех значениях прочности до испытаний не отличался от внешнего вида образцов без добавок, испытывавшихся со 100%-ной прочностью. Потеря массы не превышала 2%.
Интенсификация твердения бетона с добавкой на первом и втором этапах, видимо, связана с разрушением гидратных оболочек, покрывающих зерна цемента, в результате чего жидкая фаза проникает к негидратированной части зерна, что вызывает ускоренное твердение. Причем, чем меньше начальная прочность образцов, тем больше прирост их прочности в процессе замораживания и оттаивания, что, видимо, связано с различной прочностью оболочек. В экспериментах на образцах бетона без добавки ускорения твердения не отмечалось.
При замоноличивании стыков сборных конструкций и изделий необходимо обеспечить сцепление бетона заделки с затвердевшим бетоном, которое является основным фактором определяющим монолитность сооружения. Сцепление нового бетона со старым оценивали по прочности на растяжение при изгибе. К заранее изготовленным и охлажденным балочкам размером 7X7X14 см добетонировали другую. Полученные составные образцы размером 7X7X28 см после выдерживания при положительных и отрицательных температурах испытывали в установленные сроки (табл. 2). С понижением температуры выдерживания, вследствие замедления твердения бетона, прочность монолитных образцов уменьшается. Прочность составных балочек из бетона с добавкой значительно выше прочности таких же балочек из бетона без добавки. Даже при температуре — 25°С разница составляет 29%. После дополнительного твердения в нормальных условиях прочность монолитных образцов с добавкой П+ТБН+ЛСТ близка к марочной. Сцепление составных образцов превышает сцепление образцов без добавки в 28и 56-суточнОМ возрасте.
Лабораторные испытания свойств бетонной смеси и бетона с комплексной добавкой П+ТБН+ЛСТ практически полностью подтвердились в производственных условиях при замоноличивании стыков крупнопанельных домов серии 121 -К на Калининском ПСО КПД зимой 1986—1987 гг. обычным и мелкозернистым бетоном при температурах наружного воздуха до — 36°С. Централизованно приготовленные смеси с добавкой при О. К. = 4.„6 см транспортировали к месту укладки автосамосвалами 35 .. 70 мин. Перед укладкой О. К. = 3...4 см, что практически не затрудняло производство работ.
Выводы
Замедлитель ТБН+ЛСТ позволяет организовать централизованное приготовление бетонных смесей с добавкой поташа. По темпу твердения бетон с добавкой П+ТБН+ЛСТ не уступает бетону с индивидуальной добавкой поташа и характеризуется заметным твердением при температурах до — 35°С.
Прочность бетона целесообразно прогнозировать в зависимости от приведенного возраста (зрелости) по температурному режиму выдерживания бетона.
Установлена возможность попеременного замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии бетона с добавкой П+ТБН+ЛСТ после достижения им 50% проектной прочности. Бетон с такой добавкой характеризуется высоким сцеплением с затвердевшим бетоном.
Показано влияние температурных условий на характер гидратации и кинетику твердения бетона с добавкой поташа.
Бетон и железобетон, 1988 №02