СПОСОБ ЭЛЕКТРОПРОГРЕВА БЕТОНА В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ Российский патент 2005 года по МПК C04B40/02 

Изобретение относится к области строительства, а также к способам зимнего бетонирования контактным методом с использованием электропрогрева.

Известен способ электропрогрева бетона в зимних условиях путем накрытия бетона необходимым количеством теплоэлектрических матов (ТЭМ) с регулировкой количества подаваемого тепла, см. книгу Аханов В.С. Электротермия в технологии бетона. Дагестанское книжное издательство, Махачкала, 1971 г., с.115-117.

К недостаткам данного способа относят:

- пересушивание и растрескивание бетона;

- низкие прочностные свойства получаемого материала;

- пониженные значения коэффициента трещиностойкости;

- низкие прочностные значения прочности наружного слоя бетона.

Известны способы устранения пересушивания и растрескивания бетона путем использования пленок различного состава под нагревательными устройствами с целью обеспечения сохранения влаги, см. Миркин Д.Ф. Твердение бетонных покрытий под защитными пленками. Диссертация на соискание ученой степени КТН. Омск, 1960 (СибАди).

Недостатками применения этого способа являются сравнительно невысокие значения получаемых прочности, водонепроницаемости бетона, коэффициента трещиностойкости и прочности наружного слоя бетона.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ электропрогрева бетона в зимних условиях при помощи электрообогревательных матов, при котором прогрев бетона осуществляли при температуре 18-22°С в течение 3-7 дней, а для равномерной передачи тепла от электрообогреваемых матов на бетон между ними создавали воздушную прослойку 5-10 см, см. А.С. №282107, С 04 В 41/30; 80а, 9/10, в БИ, 1970, №29, с.180.

К недостаткам данного способа относятся:

- низкие показатели по прочности, водонепроницаемости бетона, коэффициенту трещеностойкости и по прочности наружного слоя бетона;

- длительный период прогрева;

- создание целой автоматизированной терморегулярной системы для поддержания постоянной температуры в пределах 15-22°С, которая включает сложную электротехническую установку.

Задачей изобретения является создание способа электропрогрева бетона, который обеспечивает повышение прочности, водонепроницаемости, коэффициента трещиностойкости и прочности наружного слоя бетона.

Данная задача решается благодаря тому, что в способе электропрогрева бетона в зимних условиях, включающего его прогревание с помощью электронагреваемых матов и размещение на поверхности свежеотформованной бетонной смеси защитного покрытия, на наружный слой свежеотформованной бетонной смеси наносят ряд насечек в произвольно выбранном их порядке и утапливают в него смесь из просушенного мелкозернистого материала, после чего в качестве защитного покрытия накладывают на этот наружный слой двойную, склеенную по периметру пленку, верхняя часть которой выполнена сплошной, а нижняя часть перфорирована с площадью перфорации 30-70%. В наружный слой свежеотформованной бетонной смеси утапливают смесь из просушенного мелкозернистого материала, содержащую портландцемент, песок и микрокремнезем, а пленочное покрытие обрабатывают гидрофобным составом.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

В незатвердевшем бетоне делают насечки в произвольно выбранном порядке и утапливают в него сухую смесь из мелкозернистого материала, состоящую из портландцемента, песка и микрокремнезема, взятых в пропорции 1:3 (цемент:песок) и микрокремнезема 30% от массы цемента, путем ее уплотнения при давлении 2,5 кгс/м² с использованием катка в течение 4 мин.

Под теплозащитный электроподогреватель укладывают двойную, склеенную по периметру пленку из полиэтилентерефталата толщиной 250 мкм, нижний слой которой перфорирован с площадью перфорации - 50%. Между внутренними слоями пленки наносят слой гидрофобной жидкости, например ГКЖ-10.

Технический результат от использования предлагаемого способа заключается в следующем.

В отличие от применения сплошной пленки применение двойной пленки, склеенной по периметру и имеющей в нижней части перфорацию, позволяет получать следующие преимущества: созревание бетона происходит с образованием высокопрочных структур и комплексов в условиях достаточного содержания влаги в период его твердения. После утапливания сухой смеси “порландцемент-наполнитель” в бетон происходит некоторое увеличение пластической прочности бетонной смеси. Образуется слой гидросиликата кальция CаO·SiО₂ в результате взаимодействия гидрата окиси кальция Са(ОН)₂ и активного кремнезема SiО₂. Оксид кремния при его гидролитической олигомерации в молекулярной форме является центром микрокристаллизации силикатной фазы, что позволяет снизить проницаемость и повысить прочность верхнего слоя бетона. Развитая поверхность микрокремнезема SiO₂ (удельная поверхность 19900 см²/г) является центром тончайших и активных поверхностных центров-оксидов, которые адсорбируют гидратационные соединения. За счет этого обеспечиваются повышенные адгезионные контакты между вяжущим и поверхностью минеральных материалов. При этом происходит модификация поверхностного слоя, что ведет к повышению качества бетона, выражающегося в повышении физико-механических свойств материала. Возникающий “парниковый” эффект от применения сплошной пленки дополняется эффектом применения перфорированной пленки - создания нормального температурно-влажностного режима для полной гидратации цемента и образования насыщенного полимолекулярного гидрофобного слоя в бетоне в результате химической термофиксации поверхностно-активного вещества на адсорбенте. При этом обеспечивается более равномерное распределение температуры по объему разогреваемой конструкции. Такой способ принципиально отличается от существующих объемно-поверхностным воздействием на наружный поверхностный слой свежеуложенного бетона.

Примеры выполнения способа

При изготовлении образцов использовали портландцемент марки 500 ДО-Н, мелкозернистый кварцевый природный песок, щебень из гравия, микрокремнезем ТУ 555743-048-024953332-96, пленку полиэтилентерефталатную ПЭТ-Э толщиной 250 мкм и гидрофобизирующую жидкость ГКЖ-10.

Составы исследуемых бетонов приведены в табл 1.

Таблица 1
Составы исследуемых бетоновНомер составаВид вяжущегоРасходы материалов, кг/м³цементпесокщебеньВ/Ц1Портландцемент М50022070012400,68233055512350,56345062011900,32

Были изготовлены бетонные образцы трех составов табл. 1 20×20×20 см по ГОСТ 10180-90. Кубы укрывали пленкой из полиэтилентерефталата толщиной 250 мкм. При этом часть образцов укрывали сплошной одинарной пленкой, вторую - без пленки, а третью часть - двойной - с перфорацией внизу. Двойную пленку изготавливали путем проклейки сплошной и перфорированной по периметру с прокладкой по периметру в 0,5 см пленки из того же материала. Общая площадь перфорации составляла 50%. Затем образцы подвергали прогреву нагревателем. Результаты испытаний приведены в табл. 2

Таблица 2
Изменение физико-механических свойств бетонов№№пл.*Физико-механические свойства бетоновПредел прочности при сжатии, МПаВодонепроницаемость, атиКоэффициент трещиностойкостиПредел прочности при сжатии наружного слоя, МПАНомер составаНомер составаНомер составаНомер состава1231231231231а15,025352460,60,650,714,924,533,92617,027,537,54580,660,680,7217,027,536,73в20,029,042,05690,70,750,7820,029,041,94г22,0324567100,80,820,8521,629,542,85д24,0354778120,90,920,9522,031,043,46е13,518,726,2460,670,670,713,319,027,07ж17,027,036,75670,690,720,7517,126,935,9

* №пл. - это наличие пленочного покрытия: а) без пленочного покрытия, б) покрытие образцов сплошной пленкой, в) покрытие образцов двойной пленкой, нижняя пленка перфорирована на 50%, г) покрытие образцов двойной пленкой (нижняя пленка перфорирована на 50%) с предварительным втапливанием сухой смеси в незатвердевший бетон, д) покрытие образцов двойной пленкой (нижняя пленка перфорирована на 50%) с предварительным втапливанием сухой смеси в незатвердевший бетон и обработкой пленочного покрытия гидрофобизирующей жидкостью, е) прототип, ж) втапливание сухой смеси без покрытия.

Изучение водонепроницаемости бетона проводили на цилиндрах высотой 150 мм и диаметром 150 мм (ГОСТ 12730.5-84).Коэффициент трещиностойкости определялся по методике МИИта по формуле

Ктр=Rизг’/Rизг’’,

где Rизг’ - минимальный предел прочности при изгибе балочек, твердевших 28 суток в воде, а затем на воздухе с относительной влажностью ϕ=75%;

Rизг’’ - предел прочности при изгибе образцов той же серии сразу же после воды.

Предел прочности при сжатии наружного слоя определялся с помощью молотка Кашкарова. Влияние втапливания сухой смеси, состоящей из портландцемента, песка и микрокремзема / взятых в пропорции 1:3 (цемент: песок) и микрокремнезема 30% от массы цемента в незатвердевшую бетонную смесь осуществляли путем ее уплотнения при давлении 2,5 кг/см катком в течение 4 мин.

Влияние % перфорации нижней пленки на изменение прочностных свойств бетонов представлено в табл.3. В качестве исследуемых составов был выбран состав 5, табл.2

Таблица 3
Влияние % перфорации пленки на изменение физико-механических свойств бетона№%
*перф Физико-механические свойства бетоновПредел прочности при сжатии, МПаВодонепроницаемость, атиКоэффициент трещиностойкостиПредел прочности при сжатии наружного слоя, МПАНомер составаHoмep составаНомер составаНомер состава12312312312312017,227,837,54580,690,700,7317,527,936,823022,829,939,95690,850,870,8920,028,840,434023,233,343,068100,870,900,9121,629,941,445024,035,047,078120,90,920,9522,031,043,457024,335,546,688120,920,930,9622,331,543,668024,035,046,078120,90,90,9322,030,642

* в столбце показан процент перфорации нижней пленки.

Предлагаемый способ электропрогрева в зимних условиях предназначен для обогрева бетонных конструкций. Возможность осуществления предлагаемого изобретения отражена сведениями раздела заявки, подтверждающими возможность осуществления способа.

Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение прочности, водонепроницаемости бетона, трещиностойкости и прочности наружного слоя бетона в результате последовательно осуществляемых: изготовлении в свежеуложенном бетоне насечек; утапливании в свежеуложенный бетон сухой смеси; укладки под электронагреватель двухслойного пленочного покрытия с перфорацией нижней пленки от 30 до 70% и обработкой пленочного покрытия гидрофобной жидкостью.

Изобретение относится к строительству, а именно к способам зимнего бетонирования с использованием электропрогрева. Технический результат – повышение водонепроницаемости и прочности наружного слоя бетона. Способ включает прогревание с помощью электронагреваемых матов и размещение на поверхности свежеотформованной бетонной смеси защитного покрытия. При этом перед размещением защитного покрытия на наружный слой свежеотформованной бетонной смеси наносят ряд насечек в произвольно выбранном порядке и утапливливают в него смесь из просушенного мелкозернистого материала, после чего в качестве покрытия накладывают на этот наружный слой двойную, склеенную по периметру пластмассовую пленку, верхняя часть которой выполнена сплошной, а нижняя часть перфорирована с площадью перфорации 30-70%. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ электропрогрева бетона в зимних условиях, включающий его прогревание с помощью электронагреваемых матов и размещение на поверхности свежеотформованной бетонной смеси защитного покрытия, отличающийся тем, что перед размещением защитного покрытия на наружный слой свежеотформованной бетонной смеси наносят ряд насечек в произвольно выбранном порядке и утапливают в него смесь из просушенного мелкозернистого материала, после чего в качестве покрытия накладывают на этот наружный слой двойную, склеенную по периметру пластмассовую пленку, верхняя часть которой выполнена сплошной, а нижняя часть перфорирована с площадью перфорации 30-70%.2. Способ электропрогрева бетона в зимних условиях по п.1., отличающийся тем, что в наружный слой свежеотформованной бетонной смеси утапливают смесь из просушенного мелкозернистого материала, содержащую портландцемент, песок и микрокремнезем, а пленочное покрытие обрабатывают гидрофобным составом.