1

Особенности технологии получения бетона

Химико-физические процессы формирования бетон­ной поверхности. Применение сборного железобетона позволило перейти на индустриальную технологию строительного производства, совершить техническую ре­волюцию производства, обеспечить решение жилищной проблемы в нашей стране. Говоря о сборном бетоне и железобетоне, как о материале, имеют в виду изделия или конструкции, полученные в формах-опалубках ме­тодом химического формования. Этот метод представ­ляет собой технологический процесс, при котором одно­временно осуществляется формообразование изделия и физико-химическое формование бетонного камня в фор­ме-опалубке.
Железобетон представляет собой сочетание бетона и стального каркаса, монолитно соединенных и совме­стно работающих в конструкции. Эстетические свойства лицевых поверхностей этого материала в основном опре­деляются качеством состава поверхностного слоя бето­на и технологии изготовления изделий. Цементные бето­ны, рассматриваемые в настоящей книге, являются сложными силикатными композиционными материала­ми, в состав которых входят пять основных компонен­тов: вяжущие (цемент), вода, мелкий и крупный запол­нители и различные добавки.
Наиболее распространенным вяжущим в современ­ной промышленности строительных материалов являет­ся портландцемент, включающий четыре основные хи­мические соединения: трехкальциевые и двухкальциевые силикаты, трехкальциевые алюминаты, четырехкальциевые алюмоферриты с добавлением гипса-сульфата каль­ция.
При затворении бетонной массы водой начинается химический процесс формирования бетонного камня, связанный с гидратацией цемента. Этот процесс проте­кает относительно медленно и неоднородно, так как со­став портландцемента сложен и проникновение воды внутрь цементного зерна затруднено. В основном (па 90% ) процесс гидратации заканчивается за 24 ч. за­водских условиях, а окончательно он длится месяцы и даже годы, вызывая повышение прочности изделии.
В процессе гидратации цементные зерна набухают, происходит их ориентация и формообразование изделия. Зерна срастаются между собой, происходит их кристал­лизация и формирование внутренней и поверхностной структуры изделия.
Одним из продуктов химического взаимодействия бе­тона с водой является гидроксид кальция, который спо­собен мигрировать из изделия по порам и капиллярам на поверхность и вызывать отбеливающее действие.

Влияние водоцементного отношения на качество бетонной смеси

На качество бетона большое влияние ока­зывает водоцементное отношение (В/Ц). Как правило, уменьшение В/Ц приводит к упрочению бетона, повыше­нию однородности его структуры. Однако это снижает подвижность смеси, увеличивает шероховатость и тем­ную тональность отформованных поверхностей, что связано с затруднением миграции на поверхность изде­лия гидроксида кальция.
При завышении В/Ц в смеси происходит удаление цементных зерен друг от друга, снижается прочность и долговечность цементного камня, а также появляются возможности расслоения бетонной смеси в процессе формования, неоднородности структуры изделия; увели­чивается пористость и светлость поверхности бетона. Но при этом условии наблюдается высокая подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси, повышается по­верхностная прочность изделия за счет расслоения сме­си. Это повышает выразительность отформованных, осо­бенно рельефных поверхностей.
Для повышения равномерной тональности бетонной поверхности большое значение имеет равномерность В/Ц в изделии. Колебания распределения В/Ц на поверхно­сти изделия по различным причинам (технологиче­ским— вибрирование, тепловлажностный режим, период распалубки и т. д.; случайным — попадание воды и странство между изделием и формующей поверхностью; неоднородность материала опалубки — состава и коли­чества смазки, и др.) приводит к появлению высолов, белых или темных пятен на ней. Это значительно ухуд­шает эстетическое восприятие бетонной поверхности.
Роль химических добавок, вводимых в бетон. Совре­менный опыт использования различных добавок пока­зал, что они должны являться обязательным пятым ком­понентом при получении бетонов. Добавки увеличивают способность увлажнения частиц бетонной смеси-, препят­ствуют их коагулированию, ускоряют формирование структуры и гелеобразования за счет вовлечения в смесь мелких пузырьков воздуха. Кроме того, они плас­тифицируют смесь, позволяют уменьшить ее способность к расслоению, выделению воды, уменьшать В/Ц или расход цемента, и тем самым значительно повышают од­нородность бетона, способствуют повышению художест­венной выразительности.

Современные представления о механизме воздейст­вия различных классов добавок на бетон

Современные представления о механизме воздейст­вия различных классов добавок на бетон позволили по­высить их эффективность за счет разработки много­компонентных смесей. Это, как правило, системы, состоящие из воздухововлекающих добавок, ускорителей или замедлителей схватывания бетона, диспергаторов, добавок, улучшающих качество формуемых поверхностей, а также, в случае необходимости, окрашивающие пиг­менты, гидрофобизирующие добавки, придающие бетон­ной поверхности водоотталкивающие свойства. Регули­руя состав и дозировку многокомпонентной добавки, можно изменять свойства бетонной смеси, удобоуклады-ваемость и, что особенно важно, влиять на качество ли­цевой поверхности. Повышение пластичности бетонной смеси позволяет создавать более выразительные рельеф­ные рисунки и конфигурацию поверхности с одновре­менным сокращением энергетических и трудовых затрат, расхода цемента. Для бетона используются следующие красители: коричневый, зеленый, голубой, серый и бежевый, основу которых составляют светостойкие металлические окси­ды. Такие краски наносят на поверхность бетона, до­бавляя их к смеси поверхностного слоя, насыпая на свежий бетон, с последующей затиркой. Эффективно ис­пользование в качестве добавок отходов различных хи­мических, нефтехимических, биохимических и целлюлоз­но-бумажных производств. Особый интерес с этой точки зрения имеет использование гидролизного лигнина. Высокую эффективность показали разработанные в ТашПИ водорастворимые органические поверхностно-активные вещества (ПАВ) типа ВРП. В качестве компонентов, комплексных добавок успешно использу­ются сульфидно-дрожжевая бражка (СДБ) и кубовые остатки синтетических жирных кислот (КЖН). Из от­ходов мыложирового производства получена водораст­воримая эффективная добавка ЭПЭГ-9, которая произ­водится из моноэфира соапсточных жирных кислот и полиэтиленгликоля молекулярной массы 400. Механизм действия этой добавки заключается в адсорбции на поверхности гидратирующихся цементных частиц и пы­левидных фракций песка с образованием молекуляр­ного слоя, снижающего внутреннее трение в системе цемент — заполнитель — вода, а также в пептизации флокул цементных частиц. В ТашПИ разработан новый вид добавок для бетон­ных смесей. Действие этих добавок принципиально от­личается от ранее рассмотренных. Порошковая олиго-мерная система на основе эпоксидных смол с темпера­турой плавления 70—90° С вводится в бетонную массу вместе с цементом. При термообработке бетонной смеси она плавится с последующим отверждением и заполняет усадочные трещины, капилляры, что повышает прочность бетона и улучшает внешний вид лицевых поверхностей.

Методы математического планирования

1220575587_alldayru_781Все рассмотренные физические воздействия в отдель­ности либо повышают анизотропию свойств полимеров (магнитное), либо снижают ее в малых пределах (УЗ и вибрационное). Для уменьшения влияния экзотерми­ческого эффекта на свойства полимеров (что особенно важно при изготовлении крупногабаритных изделий) были разработаны способы отвода тепла из реакцион­ной смеси, повысившие равномерность теплового поля и эффективность физических воздействий. Было предло­жено воздействовать на смесь магнитными, вибрацион­ными, ультразвуковыми (УЗ), гравитационным и тепло­вым полями в определенных сочетаниях (в зависимо­сти от требуемых свойств изделий). Это позволило по­лучать изделия либо с малым отклонением показате­лей свойств по его объему, либо с их анизотропией в требуемых направлениях.Методами математического планирования экспери­мента определялось влияние различных физических (магнитного, ультразвукового, вибрационного) воздей­ствий в разном сочетании на величины свойств полиме­ров, причем для исследований использовалась разрабо­танная автором установка.Для определения влияния теплового поля в процес­се отверждения изучались свойства полимеров в на­ружных и внутренних образцах изделий, в продольном и поперечном направлениях. Однотипность зависимости показателей рассмотренных свойств (ударная и стати­ческая прочность, электрическое сопротивление, плот­ность) от места и направления вырезки образца из из­делия показала, что более высокие значения свойств на­блюдались у образцов, вырезанных из наружных обла­стей изделий. Это связано с тем, что во внутренних об­ластях изделия не выдерживался оптимальный тепло­вой режим.

Что позволяет регулировать свойства других полимеров?

254590674Фрактографический электронно-микроскопический анализ показал, что как немодифицированные эпоксиниперидиновые полимеры, так и модифицированные; имеют ярко выраженную глобулярную надмолекуляркую структуру.
Было предложено использовать блокированные аминами изоцианаты, распадающиеся при повышении тем­пературы на изоцианат и амин (отверждающие олигооксиды по-разному: изоцианат — по гидроксильным, а амины — но эпоксидным группам) для модификации эпоксидных полимеров. Для синтеза модификаторов в качестве исходных были выбраны циклические и али­фатические соединения.
Модификаторы вводились в олигоэпоксиды как в ви­де слабоконцентрированных растворов в пиперидине, так и в виде эквимольных аддуктов их пиперидиновых растворов с олигоэпоксидами. Температура разложения аддуктов ниже, чем самих аддуктов без модификаторов и чистых модификаторов. Это позволило снизить темпе­ратуру разложения используемых модифицирующих си­стем до технологически приемлемой. Варьируя модифи­каторы, их количество, температурно-временные режимы переработки, по-видимому, можно регулировать коли­чество и характер химических и физических связей в по­лимерах, а следовательно, и показатели физико-механи­ческих свойств. Методами математического планирова­ния эксперимента определялись рецептурно-технологические факторы, необходимые для достижения наиболь­ших показателей свойств полимеров. Из данных табл. 2 видно, что почти все рассмотренные модификаторы повышают свойства полимеров на основе олигомера ЭД-16.
При этом, в основном, двухступенчатый режим более эффективен, а его применение снижает общее время процесса отверждения. При этом установлено, что наи­меньшая оптимальная концентрация модификатора — при использовании блокированных аминами изоцианатов и наибольшая — при использовании серупиперидин-солержащих соединений, а модифицирующий эффект снижается при использовании пиперидина «т». Однако при скорректированном составе отвердителя проявляет­ся его каталитическое действие, приводящее к сниже­нию температур и времени процесса. В табл. 3 приве­дены величины относительного изменения свойств по­лимеров, полученных по оптимальному одно-(1) и двух­ступенчатому (II) отверждению олигомера ЭД-16 под мо­дифицированных полимеров, а смеси модификаторов, содержащих неконкурирующие активные центры — по­вышают их.Было установлено, что использование таких серупи­перидинсодержащих соединений позволяет регулиро­вать показатели других свойств эпоксипиперидиновых полимеров. Так, водопоглощение при нормальной тем­пературе у модифицированных трисульфидпиперидином (С-1) полимеров снижается в 2,5 раза по сравнению с пемодифицированными. Адгезионная прочность эпокси­пиперидиновых полимеров к стали при применении модификатора С-3 составляет 46,6 МПа, что на 38,9% вы­ше, чем у немодифицированных.

Влияние материала формирующей поверхности на состояние бетонной поверхности
Использование атмосферного давления для крепления наборных элементов
Методы индивидуализации индустриальной отделки железобетонных конструкций
Принципы конструкирования рабочих элементов
Особенности эксплуатации рабочих элементов форм
Регулирование эксплуатационных свойств