При производстве бетонных работ в условиях сухого жаркого климата для улучшения свойств бетонной смеси и повышения физико-механических характеристик бетона применяют различные химические добавки, в частности, ускорители твердения, пластифицирующие, пластифицирующе-воздухововлекающие или комбинации из них.
В начальный период твердения бетона на рост прочности оказывают влияние индивидуальные или комплексные свойства химических добавок.
В строительстве в обычных условиях эффект сильного замедлителя может быть использован для сохранения подвижности смеси во время транспортирования ее на большие расстояния. Однако экстремальные условия сухого жаркого климата прдъявляют определенные требования к прочности бетона, которую он должен иметь на период распалубливания бетонной конструкции и прекращения ухода за ним. Совмещение этих требований заставляет использовать комбинированные химические добавки.
Ускорители твердения бетона или комплексные химические добавки на основе ускорителей твердения в 2 раза сокращают время набора прочности по сравнению с бетоном без добавок.
Метод ускорения твердения бетона под покрытиями из полимерных пленок с использованием солнечной энергии можно широко применять для выдерживания бетонных монолитных конструкций на строительной площадке, а также при изготовлении сборных бетонных изделий в условиях открытых цехов и полигонов.
Термоизоляционное покрытие увеличивает продолжительность изотермического выдерживания бетона, благодаря чему за одни сутки бетон дополнительно набирает 10-15% R28
Практический интерес представляет применение комбинированного метода теплового воздействия на твердеющий бетон, включающего предварительный паро- или электроразогрев бетонной смеси и дальнейшее изотермическое выдерживание под пленкой при воздействии солнечной радиации. Прошедшая через пленку солнечная энергия аккумулируется в бетоне, поддерживая в течение светового дня равномерный температурновлажностный режим..
При укладке в формы предварительно разогретой до 50-55°С бетонной смеси и последующем твердении под прозрачной пленкой бетон набирает прочность в односуточном возрасте 74% R28 Такая технология тепловой обработки бетона почти в 9 раз снижает затраты пара и в 2-3 раза - расход электроэнергии.
Интенсивный набор прочности в первые 1-3 суток характерен при всех методах выдерживания бетона. Поэтому, после завершения отделки поверхности свежеуложенного бетона необходимо организовать уход за ним в начальный период формирования структуры цементного камня. При этом следует отметить, что методы ухода за бетоном влияют на рост послойной прочности: в первые сутки наиболее интенсивный рост прочности наблюдается в поверхностном слое, постепенно уменьшаясь по сечению образца. Разница в показателях по высоте составляет до 12% R28. На вторые сутки прочность бетона выравнивается по высоте и эта равномерность сохраняется в последующие сроки твердения. При предварительном разогреве бетонной смеси до 55°С процесс формирования структуры цементного камня по сечению конструкции значительно более равномерен.
Твердение бетона до 28-суточного возраста при постоянном уходе за ним с использованием для этих целей различных материалов выявило, что в этом случае прочность бетона на 15-30% превышает марочную. Прирост прочности объясняется температурными условиями, при которых происходит твердение бетона. При исследовании температурного режима установлено, что в этих условиях температура нагрева составляет 50~60°С. Область этих температур наиболее благоприятна для полной гидратации цемента. Таким образом, в 28-суточном возрасте фактическая прочность бетона, твердевшего в естественных условиях сухого жаркого климата при постоянном уходе за ним, составляет 1,15-1,3 марочной. В этом случае целесообразно либо снизить расход цемента для снижения прочности до марочной, либо использовать потенциальные возможности вяжущего для набора большей прочности.
Продолжительность ухода за бетоном или тепловое воздействие на него осуществляются до тех пор, пока он не приобретает определенной критической прочности, способной противостоять термовлажностным воздействиям окружающей среды без снижения потенциальной возможности набора прочности в 28-суточном возрасте.
Влияние продолжительности ухода за бетоном на его прочностные свойства сказывается, в основном, в поверхностном слое, через который происходят тепло- и массообменные процессы. Нижележащие слои в меньшей мере испытывают воздействия климатических условий сухого жаркого климата. Исследования послойной прочности показали, что минимальная величина критической прочности бетона поверхностного слоя равна 34% R28, для нижележащих - 13% R28 и менее. Время набора этой прочности составляет одни сутки, а с предварительным разогревом бетонной смеси при выдерживании бетона под полимерной пленкой - световой день.
В районах страны с сухим жарким климатом, особенно в пустынных и полупустынных, циклический нагрев солнечной радиацией в высокотемпературной сухой среде и охлаждение в течение суток в летнее время, большое количество переходов через нулевую температуру в осенне-весенний период года и воздействие низких температур зимой отрицательно сказываются на сформировавшейся структуре бетона. Степень влияния различных климатических условий на бетон определяют по способности его противостоять знакопеременным температурам окружающей среды.
Оценка структуры бетона может быть произведена по коэффициенту стойкости К представляющему собой отношение прочности бетона, полученной после испытания его на стойкость, к прочности контрольных образцов эквивалентного возраста, твердевших в камере нормального хранения.
Испытания бетона по морозостойкости и по стойкости к различным климатическим воздействиям резко континентального сухого жаркого климата приведены в табл. 8. Коэффициент по морозостойкости бетона на 26-29% превышает коэффициент стойкости, поэтому морозостойкость является недостаточной характеристикой, определяющей долговечность бетона при эксплуатации его в природно-климатических условиях районов с сухим жарким климатом.
Проведение испытаний на стойкость особо необходимо для бетона тонкостенных конструкций (оросительные каналы, аэродромные и дорожные покрытия и др.), постоянно подвергающихся воздействиям резко континентального сухого жаркого климата.
Кроме того, в условиях сухого жаркого климата при циклически изменяющихся температуре и влажности воздуха серьезным показателем качества затвердевшего бетона является его долговечность, которая в значительной степени определяется трещиностойкостью бетонных конструкций, так как возникающие при капиллярной усадке напряжения приводят к образованию трещин, а в последующем под влиянием погодных условий к ухудшению физико-механических свойств бетона.
Уход за бетоном с применением полимерных пленок, пен, полимеризующихся и гидрофобных композиций с соблюдением технологии выдерживания позволяет получить долговечные в эксплуатации бетонные конструкции. Причем наиболее перспективным направлением является одновременное проведение ухода за бетоном и пропитка его поверхности гидрофобными и полимеризующимися жидкостями.