Под массовым бетоном понимаются бетонные работы большого объема с большими размерами и граничными условиями, которые подвержены воздействию повышенных температур из-за более высокой скорости теплоты гидратации.
Высокая температура в бетоне приводит к высоким тепловым напряжениям, растрескиванию и снижению долговременного набора прочности. Следовательно, основным фактором, отличающим массовый бетон от обычного, является его тепловое поведение.
Массовое бетонирование для строительства плотин
Кредиты изображений: Brennan
Массивный бетон – это термин, связанный с большими конструкциями, заливаемыми бетоном на месте, такими как плотины, опоры мостов, фундаменты больших зданий и большие бетонные площадки (глубиной не менее 1 м).
В этой статье объясняются важные характеристики и состав массового бетона согласно Американскому институту бетона (ACI).
Характеристики массового бетона
Американский институт бетона (ACI 207.1R) определяет массовый бетон как “любой объем конструкционного бетона, в котором сочетание размеров отливаемого элемента, граничных условий, характеристик бетонной смеси и условий окружающей среды может привести к нежелательным тепловым напряжениям, растрескиванию, вредным химическим реакциям или снижению долговременной прочности в результате повышения температуры бетона из-за теплоты гидратации”.
При реакции гидратации в массовом бетоне выделяется огромное количество тепла. Отсутствие надлежащего способа отвода этого тепла приводит к увеличению разницы температур между внутренней и наружной поверхностью конструкции из массива, что в дальнейшем приводит к термическим напряжениям и трещинам.
Тепловые трещины обеспечивают доступ воздуха и воды к арматурной стали, что приводит к коррозии. Следовательно, термические трещины создают проблему долговечности.
Массовое бетонирование всегда проектируется и выполняется с акцентом на тепловое поведение, которое при игнорировании влияет на структурную целостность и монолитность конструкции. Ниже перечислены термические трещины, наблюдаемые в различных конструкциях из массового бетона:
Тип конструкции из массового бетонаФорма термической трещины Большой фундаментСлучайные трещины в виде картыСтеныСерия вертикальных трещин, более широких у основанияБалкиРавномерно расположенные трещины, перпендикулярные самому длинному размеру балки
При температуре более 160 oF образуются нестабильные продукты гидратации, называемые замедленным образованием эттрингита (DEF). DEF со временем расширяется вместе с бетоном, что приводит к образованию значительных трещин.
Контроль температуры в массовом бетоне
Основными факторами, которые могут влиять на температуру бетона, являются:
Методы предварительного охлаждения бетонных материалов для достижения более низкой максимальной температуры бетонной массы включают:
В соответствии с ACI 301,
Состав массового бетона – Стандарты ASTM
Характеристики цемента, пуццоланов, добавок, заполнителей и воды, используемых для изготовления массового бетона, следующие:
1. Цемент в массовом бетоне
Типы цемента, которые могут быть использованы для строительства из массового бетона, приведены в ACI 207.2R и 207.4R. Портландцемент (ASTM C150), смешанный цемент (ASTM C595) и гидравлический цемент (ASTM C 1157) являются одними из цементов, используемых для строительства из массового бетона.
Портландцемент может использоваться с пуццоланами или любым другим типом цемента для массового бетона. В ходе процесса замес производится отдельно на смесительной установке. Ограничение содержания цемента может снизить температуру и помочь достичь экономии.
2. Пуццоланы в массовом бетоне
Пуццоланы в массовом бетоне снижают внутреннее тепловыделение, улучшают обрабатываемость, снижают вероятность щелочно-агрегатной реакции и обеспечивают лучшую экономичность. Однако свойства пуццоланов различны. Поэтому их следует тестировать в сочетании с проектным цементом, чтобы определить их вклад в массовый бетон.
Классификация пуццоланов приведена в стандарте ASTM C 618.
3. Молотый гранулированный чугун доменной печи (ГГБС) в массовом бетоне
GGBS или шлакопортландцемент используется отдельно от портландцемента в массовом бетоне. Стандартные требования к шлакопортландцементу, используемому в бетоне, приведены в стандарте ASTM C 989.
Включение шлаков снижает скорость выделения тепла, так как они уменьшают скорость гидратации. Они также уменьшают проницаемость, расширение реактивных заполнителей и улучшают обрабатываемость.
4. Химические добавки в массовом бетоне
Важными химическими добавками, используемыми в массовом бетоне, являются воздухововлекающие, водоредуцирующие и редуцирующие. Подробные характеристики этих смесей приведены в ACI 212.3R и ASTM C494.
Химические добавки помогают снизить теплоту эволюции во время твердения бетона. Кроме того, они помогают повысить прочность, долговечность, устойчивость к истиранию и эрозии.
5. Агрегаты в массовом бетоне
Подробная информация о мелких и крупных заполнителях, используемых в строительстве, содержится в стандартах ASTM C125 и ACI 221R.
Сортировка мелких заполнителей влияет на обрабатываемость бетонной массы. Хорошая градация песка для массового бетона приведена в Таблице-2, согласно данным Бюро мелиорации США.
Крупный заполнитель, используемый для массового бетона, должен быть твердым, плотным, прочным, с частицами без покрытия.
6. Вода в массовом бетоне
Вода, используемая для затворения бетона, не должна содержать материалов, которые существенно влияют на реакцию гидратации портландцемента. Предельное содержание хлоридов в воде, используемой для различных строительных целей, указано в ACI 201.2R.
Более подробная информация о массовом бетоне содержится в ACI 301-20, “Спецификация на бетонные конструкции”, и ACI 207.1R-05, “Руководство по массовому бетону”.
Часто задаваемые вопросы
Что такое массовый бетон согласно ACI?
Американский институт бетона (ACI 207.1R) определяет массовый бетон как “любой объем конструкционного бетона, в котором сочетание размеров отливаемого элемента, граничных условий, характеристик бетонной смеси и условий окружающей среды может привести к нежелательным тепловым напряжениям, растрескиванию, вредным химическим реакциям или снижению долговременной прочности в результате повышения температуры бетона из-за теплоты гидратации”.
Какова желаемая температура бетонной массы согласно ACI?
В соответствии с ACI 301,
1. После укладки максимальная температура бетона в массе не должна превышать 160 oF для предотвращения DEF.
2. Разница температур между центром и поверхностью укладки не должна превышать 35 oF.
Какой тип цемента используется для массового бетона?
Типы цемента, которые могут быть использованы для строительства из массового бетона, приведены в ACI 207.2R и 207.4R. Портландцемент (ASTM C150), смешанный цемент (ASTM C595) и гидравлический цемент (ASTM C 1157) являются одними из цементов, используемых для строительства из массового бетона.
Ревибрация бетона: Воздействие на бетон и применение в строительстве
Требования к высокоэффективному бетону
Читайте далее:- Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.
- Что такое тепловая масса в пассивном солнечном здании?.
- Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
- 15 видов добавок, используемых в бетоне.
- ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДРОБЛЕНОГО ПЕСКА.
- Какие факторы влияют на обрабатываемость бетона?.
- Как природный пуццолан влияет на свойства бетона? [PDF].