Тепловая обработка является наиболее эффективным способом ускорения твердения бетона. Именно это качество явилось причиной ее широкого применения на заводах при производстве сборных бетонных и железобетонных изделий и на строительных площадках при возведении зданий и сооружений из монолитного железобетона.
Сущность воздействия температурного фактора на твердение бетона заключается в изменении химической активности воды. С повышением температуры она возрастает вследствие распада крупных ассоциатов из молекул воды на более мелкие. К тому же они становятся подвижнее и их взаимодействие с частицами цемента становятся интенсивнее, процесс гидратации вяжущего ускоряется. Это приводит к появлению новообразований, формирующих цементный камень и связывающих все компоненты в единый монолитный конгломерат - бетон.
При тепловой обработке твердение бетона настолько интенсифицируется, что представляется возможным обеспечить достижение проектной прочности примерно в 20-30 раз быстрее, чем при температуре 20°С. При температурах 80-90°С даже вводимые в цемент или в бетонную смесь добавки шлака проявляют химическую активность и в определенной степени приобретают свойства вяжущих.
Тепловая обработка бетона имеет довольно много разновидностей, отличающихся видом теплоносителя, подводом тепла, применяемыми генераторами выделения тепла.
Критерии определения эффективности прогрева бетона.
Основными критериями эффективности прогрева бетона являются: качество конструкции, расход энергии, сроки возведения объекта. Качество конструкции включает в себя широкое понятие - от внешнего вида до прочностных показателей бетона и долговечности. В построечных условиях контролируются прочностные характеристики и может проверяться морозостойкость стандартными методами.
Важным показателем является расход энергии на термообработку бетона. С целью снижения ее до технически обоснованного уровня выбираются наиболее целесообразные методы прогрева бетона и сроки распалубки конструкций, а также укрытия их неопалубленной поверхности паро- и теплоизоляцией. Автоматическое управление процессом прогрева в ближайшем будущем явится наиболее эффективным способом сокращения расходования электроэнергии на прогрев бетона.
Важное значение приобретают в современном строительстве сроки возведения объекта. Поскольку твердение бетона до достижения требуемой прочности занимает наибольшее время при производстве бетонных работ, то вполне естественно стремление к технически разумному его сокращению. Именно поэтому распалубка конструкций в зависимости от их вида и сроков загрузки, осуществляется при прочности бетона от 50 до 80% от проектной (в соответствии с требованием СНиП).
Бетон в конструкциях, распалубленный при прочности ниже проектной, в дальнейшем будет продолжать твердеть при положительной температуре и достаточной влажности и к моменту загрузки проектную прочность обычно приобретает. В этом случае характер нарастания прочности бетона после распалубки постоянно должен контролироваться. Если возникают опасения, что ко времени сдачи конструкции в эксплуатацию бетон проектную прочность не наберет, необходимо принять дополнительный прогрев конструкции с обязательным ее увлажнением.
К бетонам специальных конструкций, которые, например, во время эксплуатации подвергаются постоянному замораживанию в водонасыщенном состоянии и оттаиванию, истиранию или одностороннему напору жидкости помимо прочностных показателей предъявляются и другие требования, определяемые для них нормативными документами (морозостойкость, коэффициент фильтрации, водопроницаемость и др.).
Материалы для бетона.
В качестве вяжущего для бетонов, подвергаемых электротермообработке, могут использоваться: портландцемент, шлакопортландцемент, быстротвердеющий портландцемент. Применение глиноземистых цементов не желательно. Рекомендуется применять цемент с содержанием трехкальциевого силиката (C3S) не менее 50-60%, трехкальциевого алюмината (С3А) не более 9%, активных кремнеземных добавок в портландцементе (трепела, шлака и др.) не более 10%. Применение пуццоланового портландцемента допускается в случае, когда это необходимо по условиям службы конструкции (например, в агрессивных водах). Пластифицированные и гидрофобные цементы, а также добавки пластификаторов для бетонов, подвергаемых прогреву при температурах выше 50 С, могут использоваться только после предварительной проверки прочности и морозостойкости бетонов после принятых режимов прогрева.
Для бетонов, подвергаемых предварительному электроразогреву или форсированному электроразогреву в опалубке с повторным уплотнением, рекомендуется применять цементы с содержанием С3А не более 6%. При этом, независимо от содержания С3А в цементе следует обязательно производить предварительную лабораторную проверку потерь подвижности бетонных смесей при достижении заданной температуры разогрева.
Для улучшения электропроводности бетонных смесей и получения повышенной прочности, приобретаемой бетоном сразу после прогрева, допускается применение химических добавок-электролитов: хлористого кальция, хлористого натрия, нитрита натрия в количествах, не превышающих 0,5% от массы цемента.
В бетоны, подвергаемые электротермообработке, допускается введение других видов добавок (воздухо-вовлекающих, пластифицирующих) в количествах, разрешаемых действующими документами, если они обеспечивают требуемую прочность прогретого бетона.