"Рекомендации по применению безгипсовых портландцементов с комплексными добавками для бетонирования монолитных конструкций в зимних условиях"
(утв. НИИЖБ Госстроя СССР 10.03.1989)

Печатаются по решению секции технологии бетонов НТС НИИЖБ Госстроя СССР от 28 января 1988 г.

Содержат основные положения по получению и применению бетонов на основе безгипсовых портландцементов и комплексных химических добавок для безобогревного бетонирования монолитных конструкций в условиях отрицательных температур (до минус 30 - 40 °C). Изложены требования к материалам, особенности подбора состава, приготовления, транспортирования и укладки бетонных смесей, а также выдерживания бетона в конструкциях. Даны указания по контролю качества и технике безопасности. Приведены сведения о добавках, рекомендации по определению их оптимальных дозировок и карта пооперационного контроля качества.

Для инженерно-технических работников строительных и проектных организаций, научно-исследовательских институтов и высших учебных заведений.

Настоящие Рекомендации разработаны впервые и содержат требования по бетонированию монолитных бетонных и железобетонных конструкций при отрицательных температурах (до минус 30 - 40 °C) безобогревным способом на основе применения безгипсового портландцемента и комплексных химических добавок.

Преимуществом предлагаемого способа зимнего бетонирования по сравнению с традиционным, основанным на применении обычных портландцементов и противоморозных добавок, является обеспечение хороших технологических свойств бетонных смесей, интенсивный рост прочности бетона (особенно в раннем возрасте) и значительное снижение расхода поташа.

Применение бетонов на основе безгипсового портландцемента позволяет значительно сократить теплоэнергетические, материальные и трудовые затраты, существенно повысить качество готовых конструкций, улучшить санитарно-гигиенические условия труда рабочих, снизить стоимость 1 м³ бетона.

Рекомендации составлены на основе теоретических и лабораторных экспериментальных исследований, а также обобщения опыта применения безгипсовых портландцементов в производственных условиях; определяют области применения, регламентируют порядок и особенности производства работ при опытно-промышленном внедрении новой ресурсосберегающей технологии.

Рекомендации разработаны ТУКС Минобороны (кандидаты техн. наук Л.А. Литвак, А.П. Артемов, И.Б. Рутковская, инженеры Б.Н. Карелин, Т.Г. Бубук, О.Р. Синельникова) совместно с НИИЖБ (д-р техн. наук, проф. Б.А. Крылов, кандидаты техн. наук О.С. Иванова, А.В. Лагойда) и Львовским политехническим институтом (д-р техн. наук, проф. Л.Г. Шпынова, кандидаты техн. наук М.А. Саницкий, Х.С. Соболь, Н.И. Петровская, инженеры О.Я. Шийко, Г.Я. Шевчук, И.М. Петрушко) при участии МИСИ им. В.В. Куйбышева (д-р техн. наук, проф. Ю.М. Баженов) и ЦНИИОМТП (канд. техн. наук Ю.А. Лоскутов).

С целью накопления и обобщения опыта применения бетонов на основе безгипсовых портландцементов данные о практическом использовании настоящих Рекомендаций и полученные при этом результаты, а также замечания и предложения по содержанию Рекомендаций просим направлять в НИИЖБ (лаборатория методов ускорения твердения бетонов).

При внедрении новых разработок НИИЖБ оказывает научно-техническую помощь на основе хозяйственных договоров и консультативную помощь с оплатой работ по гарантийным письмам.

Адрес института: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6.

1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на применение бетонов на основе безгипсового портландцемента (БГПЦ) и комплексных химических добавок (КХД) при безобогревном бетонировании монолитных и сборно-монолитных конструкций при отрицательных температурах (до минус 30 - 40 °C).

1.2. Безобогревный способ бетонирования монолитных конструкций в зимних условиях предполагает введение в состав бетона противоморозных добавок, обеспечивающих сохранение в нем жидкой фазы и твердение при отрицательных температурах. При этом использование БГПЦ позволяет существенно интенсифицировать рост прочности бетона при отрицательной температуре, особенно в раннем возрасте.

1.3. БГПЦ - портландцемент, получаемый путем помола клинкера или клинкера и минеральных добавок без введения регулятора схватывания - гипса.

Серийное производство БГПЦ может осуществляться на основе прямых договоров потребителей с цементными заводами. Качество этого цемента регламентируется ТУ 21-13-1-88 "Портландцемент безгипсовый" (см. Приложение 1).

1.4. КХД должны состоять из двух компонентов: поташа в количестве 2 - 10% массы цемента и замедлителя схватывания. В качестве последнего следует применять лигносульфонат технический (ЛСТ) или упаренную последрожжевую барду (УПБ) в количестве 0,4 - 1,8%, или нитрилотриметиленфосфоновую кислоту (НТФ) в количестве 0,05 - 0,15% массы цемента.

1.5. Бетонные смеси и бетоны на основе БГПЦ и КХД, по сравнению с бетонными смесями на обычном портландцементе без добавок и с аналогичными КХД, характеризуются следующими основными свойствами:

более низкой (на 10 - 20%) водопотребностью;

повышенной сохраняемостью <*>;

интенсивным набором прочности в раннем возрасте;

повышенной плотностью и однородностью структуры;

повышенной (на 1 - 2 марки) морозостойкостью и водонепроницаемостью.

--------------------------------

<*> Сохраняемость бетонной смеси - это свойство сохранять требуемую удобоукладываемость в течение заданного времени, от ее первоначальных значений после затворения до минимально допустимых по условиям качественного уплотнения.

Особенности механизма гидратации БГПЦ приведены в Приложении 2.

1.6. Применение БГПЦ и КХД для получения бетонов, интенсивно твердеющих при отрицательных температурах, позволяет:

существенно расширить область эффективного применения безобогревного способа зимнего бетонирования;

отказаться полностью или частично от трудо-, энерго- и материалоемких мероприятий по обеспечению благоприятного режима твердения бетона, снизить удорожание бетонных работ в зимних условиях;

сократить сроки достижения бетоном распалубочной и проектной прочности, увеличить оборачиваемость съемной опалубки;

обеспечить повышенную долговечность бетона в конструкциях;

значительно (в 1,5 - 2 раза) снизить расход дефицитной добавки поташа на 1 м³ бетона.

1.7. При использовании бетонов на основе БГПЦ и КХД бетоносмесительные узлы (БСУ) должны иметь отдельные силосы для приема и хранения БГПЦ, отделения приема, хранения, приготовления и дозирования КХД.

1.8. Бетоны на основе БГПЦ и КХД допускается применять в конструкциях с учетом ограничений на применение добавки поташа в соответствии с указаниями табл. 1.

--------------------------------

<*> Знак "+" - допускается; знак "-" - не допускается.

Примечание. Таблица составлена на основании "Руководства по применению химических добавок в бетоне" (М., Стройиздат, 1981).

1.9. Настоящие Рекомендации регламентируют вопросы применения БГПЦ и КХД для получения бетонов классов B7,5 - B30 (марок M100 - M400) из жестких, подвижных и высокоподвижных бетонных смесей.

1.10. При применении БГПЦ следует руководствоваться действующими инструктивно-нормативными документами с учетом особенностей, изложенных в настоящих Рекомендациях.

1.11. Расчетные характеристики бетонов на основе БГПЦ и КХД находятся на уровне характеристик бетонов, изготовленных на обычном портландцементе. При проектировании конструкций из бетонов на основе БГПЦ и КХД их расчетные характеристики могут приниматься в соответствии с действующими нормативными документами.

2.1. БГПЦ должен удовлетворять требованиям ГОСТ 10178-85 и следующим дополнительным требованиям:

массовая доля ангидрида серной кислоты не должна превышать 1%;

в качестве минеральных добавок, в зависимости от марки цемента, могут применяться доменный гранулированный шлак или известняк в количестве не более 15% по массе, а также опока в количестве не более 5% по массе;

не допускается замена части минеральных добавок другими специальными добавками (кренты, сульфоалюминатные и сульфоферритные продукты, обожженные алуниты и каолины и др.);

сроки схватывания БГПЦ не регламентируется.

2.2. Заполнители для бетонов на основе БГПЦ и КХД должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8267-82, ГОСТ 8736-77 и ГОСТ 10268-80.

2.3. Заполнители не должны содержать включений реакционноспособного кремнезема (опал, халцедон и др.).

Определение содержания включения реакционноспособного кремнезема в заполнителях следует производить по методикам, изложенным в ГОСТ 8735-75.

2.4. Вода для приготовления бетонной смеси и водных растворов добавок должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79.

2.5. Химические добавки должны удовлетворять требованиям действующих стандартов и технических условий. Характеристики добавок приведены в Приложении 3.

3.1. Назначение состава бетона на БГПЦ и КХД производится путем корректировки состава бетона на обычном портландцементе без добавок по ГОСТ 26006-86.

Подбор состава бетона на обычном портландцементе без добавок производится любыми способами, обеспечивающими получение бетона с заданными свойствами при минимальном расходе цемента.

3.2. Корректировка состава бетона заключается в определении оптимального количества компонентов КХД, снижении водосодержания смеси с учетом пластифицирующего действия добавки и установлении оптимальной доли песка в смеси заполнителей (при необходимости).

3.3. При использовании БГПЦ и КХД для бетонирования монолитных конструкций дозировка поташа назначается в зависимости от прогнозируемой средней температуры наружного воздуха, модуля поверхности конструкции и требуемой прочности бетона в заданные сроки по номограммам, приведенным в Приложении 4.

Ориентировочная дозировка замедлителя схватывания принимается в зависимости от требуемой сохраняемости бетонной смеси в соответствии с Приложением 5 и уточняется опытным путем.

3.4. При корректировке состава бетона приготовление бетонных смесей следует производить в условиях, максимально приближенных к производственным. Полученные данные следует проверять в производственных условиях.

3.5. Контрольные образцы бетона должны твердеть в условиях, максимально приближенных к условиям твердения бетона в конструкциях.

При подборе составов монолитного бетона температура выдерживания образцов ориентировочно может приниматься по табл. 2 в зависимости от прогнозируемой средней температуры наружного воздуха, модуля поверхности конструкций (см. Приложение 6) и коэффициента K теплопередачи опалубки и укрытий K. Значения коэффициента K для различных видов опалубки и укрытий приведены в Приложении 7.

3.6. При подборе состава бетона на основе БГПЦ и КХД следует учитывать его повышенную (на 50 - 100 кг/м³) плотность.

3.7. Окончательный состав бетона уточняется после определения подвижности и сохраняемости бетонной смеси, а также средней плотности и прочности бетона. Пример подбора состава бетона приведен в Приложении 8.

4.1. Приготовление бетонных смесей на основе БГПЦ и КХД может осуществляться на стационарных и перебазируемых бетонных узлах (заводах), оснащенных смесителями как принудительного, так и гравитационного действия.

4.2. Бетонные узлы (заводы) должны быть оборудованы отдельными силосами для хранения БГПЦ и отделениями для приемки, хранения, приготовления и дозирования химических добавок. В отделении следует иметь емкости для приготовления рабочих растворов добавок и расходные емкости для каждого компонента КХД.

4.3. Компоненты КХД вводятся в бетоносмеситель в виде водных растворов рабочей концентрации, принимаемой равной:

4.4. Приготовление водных растворов добавок рабочей концентрации следует производить при положительной температуре в тщательно очищенных и промытых емкостях. Объемы емкостей должны обеспечивать возможность приготовления добавок в количестве, необходимом для работы не менее одной смены.

4.5. При приготовлении растворов добавок для повышения скорости растворения рекомендуется использовать воду, подогретую до температуры 40 - 80 °C. Твердые ЛСТ дополнительно рекомендуется дробить.

4.6. Растворы добавок перед применением следует тщательно перемешивать. Запрещается применение растворов добавок с осадком нерастворившихся веществ.

4.7. Водный раствор компонента КХД считается пригодным к применению, если его концентрация соответствует заданной. Контроль концентрации водных растворов добавок рекомендуется осуществлять по плотности, определяемой ареометром (денсиметром). Зависимости концентрации раствора от его плотности для рекомендуемых компонентов КХД приведены в Приложении 9.

4.8. Перед введением в бетоносмеситель компоненты КХД следует смешивать друг с другом. Смешивание рекомендуется производить в дозаторе воды или в дозаторе химических добавок. Для лучшего смешивания компонентов КХД введение последних рекомендуется осуществлять в такой последовательности: замедлитель схватывания, поташ. При смешивании компонентов КХД в дозаторе воды расчетное количество воды затворения рекомендуется вводить в дозатор в последнюю очередь.

4.9. Каждый компонент КХД следует дозировать раздельно. Точность дозирования каждого компонента добавки не должна превышать +/- 2%. Запрещается компенсировать неточность дозирования одного компонента КХД увеличением или уменьшением количества другого компонента.

4.10. Очередность загрузки составляющих бетонной смеси в бетоносмеситель устанавливается в соответствии с действующими правилами, при этом введение КХД следует осуществлять с водой затворения.

4.11. Продолжительность перемешивания бетонной смеси назначается из условия обеспечения ее однородности и должна составлять:

для смесителей принудительного действия независимо от их объема - не менее 75 с;

для гравитационных смесителей объемом до 500 л - не менее 75 с;

то же, объемом более 500 л - не менее 115 с.

4.12. Температура бетонной смеси на выходе из бетоносмесителя не должна превышать 15 °C.

5.1. Транспортирование бетонных смесей на основе БГПЦ и КХД может осуществляться любыми транспортными средствами за исключением автосамосвалов, оборудованных кузовами с подогревом.

5.2. Максимально допустимая продолжительность транспортирования и укладки бетонных смесей на основе БГПЦ и КХД определяется их сохраняемостью, принимаемой в соответствии с Приложением 5.

При необходимости увеличения сохраняемости бетонных смесей рекомендуется приготавливать или транспортировать их по комбинированным схемам с введением поташа непосредственно перед укладкой бетона в конструкцию.

5.3. Укладку бетонной смеси в конструкцию следует производить непрерывно, что обусловлено, в частности, быстрым схватыванием бетонной смеси после вибровоздействия. В случае образования перерывов в бетонировании конструкции в течение времени, превышающего начало схватывания бетонной смеси, продолжение работ допускается после проведения мероприятий, предусмотренных СНиП 3.03.01-87.

5.4. Бетонные смеси на основе БГПЦ и КХД обладают повышенной вязкостью по сравнению со смесями на обычном портландцементе без добавок. Вследствие этого, для обеспечения высокого качества бетона в конструкции, рекомендуется увеличивать продолжительность виброуплотнения указанных смесей или использовать смеси с более высокой удобоукладываемостью. Необходимая продолжительность виброуплотнения устанавливается опытным путем в зависимости от формы и размеров конструкции, степени ее армирования, свойств бетонной смеси и способа уплотнения.

5.5. Выдерживание бетонов на основе БГПЦ и КХД в конструкциях осуществляется в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87. При непредвиденном понижении температуры наружного воздуха ниже расчетной (прогнозируемой) конструкцию необходимо утеплять до набора бетоном критической прочности.

5.6. Распалубливание и загружение конструкций следует производить только после определения фактической прочности бетона (по контрольным образцам, кернам или неразрушающими способами) с соблюдением требований, установленных действующими инструктивно-нормативными документами.

6.1. Контроль за производством работ и качеством бетона и конструкций осуществляется в соответствии с действующими нормативными документами, положениями настоящих Рекомендаций и картой пооперационного контроля качества, приведенной в Приложении 10.

6.2. При использовании бетонов на основе БГПЦ и КХД следует уделять особое внимание контролю качества приготовления бетонной смеси. При этом следует контролировать:

концентрацию водных растворов компонентов КХД и соответствие ее заданной величине;

точность дозирования растворов добавок рабочей концентрации и воды затворения;

продолжительность перемешивания бетонной смеси;

подвижность бетонной смеси по ГОСТ 10181.1-81 и изменение ее во времени.

6.3. При проверке прочностных характеристик бетона обязательным является испытание его на прочность при сжатии по ГОСТ 10180-78. Контроль других прочностных характеристик бетона производится при наличии соответствующих требований проекта.

6.4. При контроле прочности монолитного бетона наряду с изготовлением образцов, предназначенных для определения класса прочности бетона (твердение в нормальных условиях), следует дополнительно изготавливать серию из 9 образцов-кубов для испытания в следующие сроки по ГОСТ 10180-78:

3 образца - после установленного проектом срока выдерживания бетона до приобретения им заданной прочности;

3 образца - после достижения бетоном в конструкции положительной температуры и 28-суточного выдерживания его в нормальных условиях;

3 образца - перед загружением конструкции нормативной нагрузкой.

Перед испытанием образцы, хранившиеся на морозе, следует выдерживать в нормальных температурно-влажностных условиях в течение 2 - 4 ч для оттаивания бетона.

6.5. Контрольные образцы для определения прочности монолитного бетона должны храниться с теневой стороны конструкции и защищаться от непосредственного воздействия солнечных лучей, так как температура на солнечной стороне конструкции может на 5 - 15 °C превышать температуру бетона в тени. Аналогично должны выбираться места отбора кернов из конструкции.

7.1. При производстве работ с применением бетонов на основе БГПЦ и КХД необходимо соблюдать правила техники безопасности и производственной санитарии, изложенные в СНиП III-4-80 "Техника безопасности в строительстве", "Руководстве по применению химических добавок", а также в настоящем разделе.

7.2. К работе по приготовлению водных растворов КХД допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование и обученные безопасным методам работы. Не следует допускать к работе по приготовлению растворов добавок лиц с поражением век и глаз, а также имеющих повреждения кожного покрова (ссадины, ожоги и т.п.).

7.3. Рабочие, занятые приготовлением растворов добавок, должны быть обеспечены индивидуальными средствами защиты: спецодеждой из водоотталкивающей ткани, защитными очками, резиновыми сапогами и перчатками. При работе с кристаллическим поташом рабочие должны обеспечиваться противопыльными респираторами.

7.4. В отделении химических добавок следует предусматривать приточно-вытяжную вентиляцию.

7.5. Поташ является солью с сильно выраженными щелочными свойствами. Не следует допускать попадания растворов поташа, особенно концентрированных, в глаза и на кожу. В случае попадания на кожу раствора поташа его следует удалить, а затем промыть участок кожи водой с мылом.

7.6. В связи с повышенной электропроводностью бетонных смесей с добавкой поташа следует обращать особое внимание на исправность электроинструмента и электропроводки.

Настоящие Технические условия распространяются на портландцемент безгипсовый, предназначенный для получения быстротвердеющих бетонов сборных и монолитных конструкций различного назначения, для безобогревного бетонирования в условиях отрицательных температур, а также для цементирования скважин при низких (ниже 15 °C) температурах.

1.1. Портландцемент безгипсовый должен изготовляться в соответствии с требованиями настоящих Технических условий по технологическим регламентам, утвержденным в порядке, установленном министерством-изготовителем.

1.2. Портландцемент безгипсовый должен отвечать требованиям ГОСТ 10178-85 и следующим специальным требованиям:

1.2.1. По вещественному составу портландцемент безгипсовый подразделяют на виды:

портландцемент безгипсовый бездобавочный;

портландцемент безгипсовый с минеральными добавками.

1.2.2. При условном обозначении цемента после вида цемента согласно ГОСТ 10178-85 добавляется БГ (безгипсовый) и указывается номер настоящих Технических условий.

1.2.3. Сроки схватывания не нормируются.

1.2.4. Массовая доля ангидрида серной кислоты в цементе не должна быть более 1%.

1.2.5. Для портландцемента безгипсового, предназначенного для цементирования скважин при низких температурах, дополнительно определяют прочность при изгибе в возрасте 2 сут.

1.2.6. При производстве портландцемента безгипсового наряду с активными минеральными добавками допускается вводить при его помоле добавки-наполнители (карбонат кальция и др.) в количестве не более 20%. Суммарная массовая доля минеральных добавок в цементе должна быть не более 20% массы цемента.

1.2.7. Допускается введение в портландцемент безгипсовый при его помоле специальных пластифицирующих или гидрофобизирующих поверхностно-активных добавок в количестве не более 0,5%, а также для интенсификации процесса помола технологических добавок, не ухудшающих качества цемента, в количестве не более 0,8% массы цемента. При этом суммарная масса этих добавок не должна быть более 1% массы цемента в пересчете на сухое вещество добавок.

Пластифицированный или гидрофобный портландцемент безгипсовый должен поставляться по согласованию изготовителя с потребителем.

2.1. Портландцемент безгипсовый по степени воздействия на организм человека в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76 является умеренно опасным веществом и относится к 4-му классу опасности.

2.2. В производственных помещениях содержание цементной пыли не должно превышать 6 мг/м³ в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76.

2.3. Портландцемент безгипсовый является пожаровзрывобезопасным веществом, не образует токсичных соединений в воздушной среде и сточных водах в присутствии других веществ. В сточных водах дает слабощелочную реакцию.

2.4. Рабочие помещения должны быть оснащены вытяжной вентиляцией, элеваторы и шнековые транспортеры загерметизированы.

2.5. Лица, занятые на работах с цементом, должны быть обеспечены спецодеждой, фартуками, респираторами, защитными очками.

3.1. Приемку портландцемента безгипсового производят по ГОСТ 22236-85.

3.2. В документе о качестве следует дополнительно указывать массовую долю ангидрида серной кислоты , прочность при изгибе в возрасте 2 сут портландцемента безгипсового, предназначенного для цементирования скважин при низких температурах.

4.1. Определение физико-механических свойств портландцемента безгипсового производят по ГОСТ 310.1-76 - ГОСТ 310.3-76, ГОСТ 310.4-81 и дополнительные испытания на прочность при изгибе в возрасте 2 сут портландцемента безгипсового, предназначенного для цементирования скважин при низких температурах - по ГОСТ 26798.0-85 и ГОСТ 26798.2-85.

Перед испытанием в пробу безгипсового портландцемента в обязательном порядке вводится тонкомолотый двуводный гипс в количестве, принятом на предприятии-изготовителе при помоле обычного портландцемента по ГОСТ 10178-85.

4.2. Химический анализ клинкера и цемента производят по ГОСТ 5382-73. При этом массовую долю в клинкере оксида магния устанавливают по данным приемочного контроля производства.

5.1. Упаковку, маркировку, транспортирование и хранение портландцемента безгипсового производят по ГОСТ 22237-85.

6.1. Использование портландцемента безгипсового допускается только с комплексными добавками, включающими пластификаторы-замедлители схватывания и ускорители твердения. Порядок и особенности производства работ с использованием портландцемента безгипсового регламентируются рекомендациями по применению бетонов на безгипсовом портландцементе для возведения монолитных конструкций в зимних условиях.

7.1. Изготовитель гарантирует соответствие портландцемента безгипсового всем требованиям настоящих Технических условий при соблюдении правил его транспортирования и хранения при поставке в таре в течение 60 сут после отгрузки, а при поставке навалом - на момент получения цемента потребителем, но не более чем через 60 сут после отгрузки.

При твердении бетона на морозе гипс, вводимый в состав обычного портландцемента для регулирования сроков схватывания, играет негативную роль. Это проявляется в том, что при отрицательных температурах образование эттрингита - продукта гидратации трехкальциевого алюмината и гипса - практически прекращается из-за резкого снижения растворимости гипса. В связи с прекращением образования эттрингита большое количество воды, связываемое этим сильно обводненным гидратом, остается в свободном состоянии и переходит в лед, который разрушает структуру цементного камня. При оттаивании образование эттрингита возобновляется, что приводит к значительному увеличению объема твердеющего цементного камня и вторичному разрушению структуры. Кроме того, при использовании наиболее эффективной противоморозной добавки поташа гипс вступает с ним во взаимодействие:

Образующиеся в результате обменной реакции продукты ( и ) не являются противоморозными добавками и поэтому не обеспечивают гидратацию цемента при отрицательной температуре. В результате данной реакции часть поташа (приблизительно 4%) и гипс (5%) выводятся из процесса гидратации. Именно поэтому минимальная дозировка поташа для обеспечения твердения бетона на морозе по данным нормативных документов составляет 5% массы цемента.

В отсутствие гипса начинается интенсивная гидратация наиболее активного минерала цемента - , что приводит к быстрому схватыванию цементного теста и загустеванию бетонной смеси. Для практического использования БГПЦ целесообразно вместо гипса использовать комплексные химические добавки, состоящие из поташа и замедлителя схватывания и характеризующиеся высокой активностью на морозе.

Особенности гидратации БГПЦ с КХД, рассмотренные на основе добавки, состоящей из поташа и технического лигносульфоната (ЛСТ), заключаются в следующем.

После смешивания компонентов КХД происходит обменная реакция между ЛСТ, основу которых составляют кальциевые соли лигносульфоновой кислоты, и поташом с образованием лигносульфонатов калия и карбоната кальция. Первые имеют большее количество "активных" молекул лигносульфонатов, что усиливает пластифицирующее действие КХД по сравнению с применением однокомпонентной добавки ЛСТ. Карбонат кальция в начальный момент гидратации адсорбируется на поверхности , обладающего наиболее высокой адсорбирующей способностью в цементном клинкере, в результате чего на цементных зернах образуется пленка нерастворимого труднопроницаемого гидрокарбоалюмината кальция типа , выполняющая совместно с пленкой ЛСТ роль замедлителя схватывания.

По истечении определенного времени продукты гидратации разрушают пленку гидрокарбоалюминатов кальция, обнажая поверхность цементного зерна. Происходит интенсивная гидратация алюминатной фазы БГПЦ с образованием гексагональных гидроалюминатов кальция, являющихся структурообразующим элементом цементного камня. Дальнейший рост прочности обеспечивают продукты гидратации силикатов кальция. При этом образующийся в результате реакции гидроксид кальция, вследствие повышения растворимости при пониженной температуре, быстро подвергается карбонизации, т.е. выводится из жидкой фазы цементного теста. Уменьшение содержания в растворе гидроксида кальция вызывает дальнейшую гидратацию и поликонденсацию гидросиликатов кальция. Одновременно наблюдается интенсивная гидратация алюминатов и алюмоферритов кальция. Выделяющееся при этом тепло служит дополнительным фактором ускорения процесса гидратации.

Гидратация БГПЦ с КХД при отрицательной температуре способствует формированию плотной однородной структуры цементного камня с малым количеством пор, особенно капиллярных.

Поташ (П) представляет собой белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Соль с сильно выраженными щелочными свойствами. Должен удовлетворять ГОСТ 10690-73 "Калий углекислый технический (поташ)". В кислой среде разлагается с выделением углекислого газа. Поставляется в мешках из многослойной бумаги и должен храниться в местах, исключающих его увлажнение. Стоимость 1 т - 120 - 180 руб.

Лигносульфонат технический (ЛСТ) - побочный продукт переработки древесины на целлюлозу сульфитным способом. Представляет собой вязкую темно-коричневую жидкость 50%-ной концентрации, поставляемую в цистернах, и твердую темно-коричневую массу или порошок коричневого цвета, поставляемые в мешках. ЛСТ хорошо растворим в воде. Должен удовлетворять требованиям ОСТ 13-183-83 или ТУ 81-04-225-79. Стоимость 1 т - 30 - 70 руб.

Упаренная последрожжевая барда (УПБ) - отход производства при изготовлении кормовых дрожжей, смесь гумусовых веществ и минеральных солей. Представляет собой густую сиропообразную жидкость темно-коричневого цвета с запахом жженного сахара. Хорошо растворима в воде. Должна удовлетворять требованиям ОСТ 18-126-73. Поставляется в виде раствора 45%-ной концентрации в цистернах или бочках. Стоимость 1 т - 56 руб.

Нитрилотриметиленфосфоновая кислота (НТФ) - представляет собой белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Должна удовлетворять требованиям ТУ 6-02-1171-79 и ТУ 6-4919-80. Поставляется в картонных бочках (порошок) или в железнодорожных цистернах (водный раствор 50%-ной концентрации). Стоимость 1 т сухого вещества - 7000 руб.

Дозировка поташа (П) назначается по номограммам, приведенным на рисунке, в зависимости от прогнозируемой средней температуры наружного воздуха, модуля поверхности конструкции и требуемой прочности бетона в заданные сроки. Номограммы могут также использоваться для прогнозирования прочности бетона в конструкции в зависимости от фактической температуры наружного воздуха. Ключ для определения дозировок поташа приведен на рисунке, поз. б, для прогнозирования прочности бетона - поз. а, в.

Номограммы построены путем обработки регрессионных зависимостей прочности бетона от температуры наружного воздуха, модуля поверхности конструкций и дозировки поташа. При расчетах температура бетонной смеси в момент укладки в конструкции принята равной 10 °C, коэффициент теплопередачи опалубки K = 3,6 Вт/(м²·°C) (доска толщиной 40 мм). В качестве замедлителя схватывания использован ЛСТ в количестве 0,8 - 1,0% массы цемента. При более высоких дозировках замедлителя схватывания достигаемая прочность бетона в возрасте 7 и 14 сут может снижаться на 10 - 20%.

Примечание. Приведенная ориентировочная сохраняемость бетонных смесей справедлива для бетонов классов B22,5 - B30 (марок M300 - M400) из смесей с ОК = 8 - 10 см. При получении бетонов классов B7,5 - B15 (марок M100 - M200) из высокоподвижных смесей сохраняемость может увеличиваться на 15 - 30%.

Модуль поверхности конструкции определяется как отношение суммы площадей охлаждаемых поверхностей к объему конструкции V

Для упрощения подсчетов ниже приводится ряд формул, по которым можно определять конструкций различных очертаний:

а) для колонн и балок прямоугольного сечения со сторонами и , м

б) для колонн и балок квадратного сечения со стороной a, м

в) для конструкций кубической формы

г) то же, с формой параллелепипеда (со сторонами a, b, c, м)

отдельно стоящего

примыкающего к массиву

д) для плит и стен толщиной a, м

е) для сплошного цилиндра с диаметром d и высотой h, м

ж) для цилиндрической оболочки

где - наибольшая толщина стенки, м;

m - коэффициент, учитывающий заделку торцов оболочек пробками.

Для цилиндрических оболочек без заделки торцов - m <= 1, с пробкой на одном торце - m = 1,5 и пробками на обоих торцах - m <= 2.

Ориентировочные данные о некоторых видов конструкций представлены в следующей таблице.

Пример. Требуется подобрать состав монолитного бетона класса B22,5 (марки M300) на БГПЦ с КХД, состоящей из поташа и ЛСТ. Бетонная смесь с подвижностью 14 см, сохраняемость смеси - 55 мин. Бетон предназначен для укладки в конструкцию с .

Требуемая прочность бетона в возрасте 14 сут - 50% от проектной, средняя ожидаемая температура наружного воздуха за этот период - минус 20 °C, коэффициент теплопередачи опалубки K = 3,6 Вт/(м²·°C).

При подборе состава бетона будут использованы следующие материалы:

БГПЦ марки 500;

песок влажностью 5,0%;

щебень гранитный влажностью 1,5%;

поташ, 35%-ный раствор;

ЛСТ, 24%-ный раствор.

Расход материалов без учета их влажности на 1 м³ бетона, применявшегося в летних условиях, при подвижности бетонной смеси 3 - 4 см составляет:

Средняя плотность бетонной смеси - 2445 кг/м³.

Согласно номограмме (см. Приложение 4, рисунок, поз. б), дозировка поташа составляет 4% массы цемента. Ориентировочный расход ЛСТ определяем согласно Приложению 5 и принимаем в диапазоне 0,7 - 0,9% массы цемента.

Для выбора оптимальной дозировки ЛСТ приготовляются 3 замеса бетонной смеси с дозировкой КХД:

4% П + 0,7% ЛСТ;

4% П + 0,8% ЛСТ;

4% П + 0,9% ЛСТ.

При этом количество воды затворения подбирается из условия обеспечения требуемой начальной подвижности бетонной смеси с учетом пластифицирующего действия КХД. Для каждого состава бетона производится оценка сохраняемости бетонной смеси, а также прочности бетона при сжатии в возрасте 14 сут (температура выдерживания образцов принимается равной минус 15 °C в соответствии с табл. 2 раздела 3 настоящих Рекомендаций) и в возрасте 28 сут (твердение бетона в нормальных условиях).

Состав бетона и результаты испытаний представлены в следующей таблице:

Предъявляемым требованиям по подвижности и сохраняемости бетонной смеси, а также по темпу набора прочности бетона удовлетворяет состав N 2.

Окончательный состав бетона для экспериментальной проверки в производственных условиях с учетом влажности заполнителей, концентрации растворов компонентов КХД и увеличения доли песка в смеси заполнителей в расчете на 1 м³:

Средняя плотность бетонной смеси - 2486 кг/м³.