Но бетон готовил еще одну загадку: иногда он способен обогревать самого себя! Чему же обязан бетон этим удивительным свойством? Оказывается, цементу. При химическом взаимодействии цемента с водой происходят такие реакции, в результате которых выделяется значительное количество теплоты. Повышение температуры при образовании бетона зависит от вида цемента и его количества в бетонной смеси. Наибольшее количество тепла при твердении бетона выделяет глиноземистый цемент, минимальное - шлакопортландццемент. И вот если бетонной смеси много, а поверхность его невелика, то бетон нагревается за счет этого тепла. Так бетон становится «самогревом»! Иногда этого тепла выделяется так много, что бетон может перегреться, он будет высыхать раньше, чем твердеть.

Бетон - «самогрев» может быть использован при зимнем бетонировании. Поэтому когда строят массивные бетонные конструкции, то в зимнее время воду и заполнители не подогревают и бетон не укутывают. Ему и так будет жарко! Но...

НЕ БОИТСЯ ЛИ БЕТОН ЖАРЫ?

Как быть, если термометр показывает выше 35є С? Как эта температура будет влиять на твердение бетона? Оказалось, бетон очень боится жары, так как при высокой температуре из бетона испаряется вода и прекращается твердение цемента. А в результате в бетоне и образуются трещины. Одновременно снижается прочность. Кроме того, некоторые цементы при температуре 35є С разлагаются; при этом прочность цементного камня уменьшается. Поэтому при бетонировании в южных районах России при высоких плюсовых температурах окружающего воздуха для нормального твердения бетона необходимо поддерживать требуемую влажность и защищать бетон от окружающей высокой температуры воздуха.

Пока температура не превышает 20 - 25є С, бетону необходима лишь влага. Поэтому в первые две недели после укладки бетон поливают водой и закрывают от ветра рогожей или матом. Если солнце сильно печет, то рогожа и маты защищают бетон от излишнего тепла.

Если же температура воздуха повышается выше 35є С, то уже нужны срочные меры по защите бетона от лучей солнца. Только в этом случае можно обеспечить нормальные условия твердения батона и получить заданную прочность!

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Проблема экономии энергоресурсов возникла во второй половине нашего столетия. В последние годы к ее решению начали подхо-дить на научной основе - комплексно и всеобъемлюще. Бездумное расходование природных ресурсов: угля, нефти, газа, вырубка ле-сов (испозование древисины как сырье для промышленности), постоян-но возрастающее потребление энергии - все это население планеты расходует на свои бытовые нужды, а бурно развивающаяся промышлен-ность - на технические.

Обострению этой проблемы способствовало поднятие цен на нефть и газ международными нефтяными концернами, что позволило им резко увеличить свои прибыли. Разразился так называемый энергети-ческий кризис. Сегодня как никогда встает вопрос об экономии энергоресурсов и рациональном их использовании во всех областях человеческой жизни.

В отечественной промышленности одним из значительных потре-бителей топлива и энергии является строительство, а среди его от-раслей - предприятия сборного железобетона, которых в стране нес-колько тысяч. Анализ работы этих предприятий показал, что потреб-ление ими энергии может быть существенно уменьшено. Почти в любом производстве имеются реальные резервы экономии энергии. Если выя-вить эти резервы и более рационально организовать технологичес-кие процессы, то потребление энергии можно сократить, по крайней мере, в 1,5 раза. Это даст народному хозяйству страны огромный экономический эффект.

Бетон, обладая многими замечательными качествами, в то же время относится к весьма энергоемким материалам. По данным ЦСУ, на производство 1 куб. м. сборного железобетона в среднем расходуется 470 тыс. ккал; на производство отдельных конструкций на полиго-нах, а также при несовершенных технологических процессах этот расход возрастает до 1 млн. ккал и более. Если учесть, что годовая потребность в энергоресурсах промышленности сборного железобето-на составляет примерно 12 млн. т условного топлива, то становится ясно, что даже небольшой процент его экономии высвободит большое количество топлива для других целей народного хозяйства. Потреб-ность в энергоресурсах для производства 1 куб. м сборных железо-бетонных изделий не учитывает расхода энергии, необходимой для производства составляющих бетона (цемента, заполнителей) и арма-туры, отличающихся еще большей энергоемкостью.

Рассматривая проблему рационального расходования энергии при производстве сборного железобетона с позиций народного хозяйс-тва, необходимо учитывать затраты энергии, расходуемой на произ-водство цемента и арматуры. Это наиболее дорогостоящие, дефицитные и энергоемкие материалы, и грамотное их использование, исключающее перерасход топлива, приведет к экономии энергоресурсов.

Экономия цемента - это одна из самых острых проблем совре-менного отечественного строительства. Существуют реальные пути уменьшения потребления цемента строителями.

Наибольший перерасход цемента наблюдается в бетонах, приго-товленных на некачественных заполнителях. Так, использование песчано-гравийных смесей влечет за собой увеличение расхода цемента до 100 кг/куб. м. Это делается только для того, чтобы получить бе-тонную смесь необходимой пластичности и обеспечить нужную марку бетона по прочности. Долговечность же его (в частности, морозос-тойкость), как правило, низкая, и бетонные конструкции при перемен-ном замораживании и оттаивании разрушаются довольно быстро При-готовление же бетона на чистых и фракционных заполнителях требу-ет наименьшего количества цемента и обеспечивает высокое качест-во конструкций.

Значительной экономии цемента можно достигнуть путем пра-вильного проектирования состава бетона, не завышая его марку, для того, чтобы бетон как можно скорее достиг требуемой прочнос-ти. Можно также существенно сократить расход цемента благодаря введению в бетонную смесь высокоэффективных пластифицирующих до-бавок (суперпластификаторов). Промышленность начала их выпускать специально для изготовления бетонов. К таким добавкам относится С-3,разработанная в НИИЖБе совместно с другими организация-ми. Благодаря разжижающему действию добавки С-3 становится воз-можным уменьшить расход цемента на 20% без ухудшения основных физико-механических характеристик бетона. Если учесть что при введении добавки сокращение расхода цемента на каждый кубометр сборных изделий в среднем составит 50-60 кг, то благодаря этому расход топлива значительно уменьшится.

На заводах имеют место заметные потери согласно расчетам на нагрев 1 куб. м бетона в стальной форме до 80 градусов (температура изотермического выдерживания) требу-ется примерно 60 тыс. ккал. Поскольку нагрев происходит постепен-но - со скоростью не более 20 градусов в час, то этот процесс не-минуемо сопровождается значительным выделением тепла в окружаю-щую среду. При исправном оборудовании, необходимом для термообра-ботки изделий, эти потери достигают 150 тыс. ккал, что в 2-2,5раза больше полезно затраченного тепла. При неисправном или небрежно эксплуатируемом оборудовании, а также при неоправданно завышенной длительности термообработки к потерям обязательным (планируе-мым)добавляются потери, непроизводительные Они колеблются в весь-ма широких пределах и на некоторых заводах достигают почти 200 тыс. ккал на куб. м бетона. Таким образом, суммарные теплопотери в несколько раз превышают количество тепла, затраченного на нагрев бетона с формой.

Сократить теплопотери при термообработке изделий можно не допуская неисправности в работе оборудования. Пропарочные ямные камеры очень часто работают с неисправны-ми крышками - не действуют или плохо действуют водяные затворы, в результате чего наблюдается перекос крышек, это приводит к боль-шим потерям пара. В цехе для работающих создаются неблагоприятные гигиенические условия, высокая влажность способствует быстрому корродированию металлических конструкций, оборудования. Избежать больших потерь тепла можно путем своевременного ремонта и профи-лактического осмотра камер.

Исследования, проведенные сотрудниками НИИЖелезобетона пока-зали, что суммарные потери тепла в ямных камерах в процессе обра-ботки изделий доходят до 70% от общего расхода тепла на термооб-работку изделий. Причина такого положения - устройство стенок и днища камер из тяжелого бетона, отличающегося высокой теплопрово-димостью. Положение это можно исправить только совершенствованием конструктивного решения камер. Такие решения разработаны ВНИИЖе-лезобетона.

Одно из таких решений заключается в замене тяжелого бетона керамзитобетоном. В этом случае можно снизить теплопотери пример-но на 50%.Если ограждения ямных камер делать из такого бетона, но с внутренними пароизоляцией и теплоизоляцией, то теплопотери мож-но снизить в 3 раза. Аналогичного эффекта можно добиться при уст-ройстве стен камер из тяжелого бетона с несколькими воздушными прослойками.

Серьезного внимания заслуживает стендовая технология изго-товления сборных плоских железобетонных плит. По этой технологии в виде пакета изготовляется сразу несколько изделий, разделенных тонкими прокладками из стального листа или пластика с вмонтиро-ванными в него электронагревателями. Расположенные между изделия-ми электронагреватели практически все тепло отдают в обе сторо-ны, т.е. изделиям, так что теплопотери в окружающую среду происхо-дят только через торцы, поверхность которых невелика.

Применение пакетного метода изготовления и термообработки плоских железобетонных изделий оказало большое влияние на орга-низацию всего технологического процесса производства сборного железобетона. Вместо обычных форм начали использовать формы с си-ловыми бортами и плоским дном, которые значительно менее металло-емки. Изменились и многие технологические операции. Все это спо-собствовало увеличению продукции на тех же производственных пло-щадях в 1,5-2 раза, уменьшению металлоемкости оборудования на 30-35%,повышению производительности труда на 10-15%.Но главное -появилась возможность резко снизить энергопотребление на тепловую обработку изделий. Есть все основания полагать, что пакетный спо-соб термообработки сборных железобетонных изделий по достоинству будет оценен производственниками и получит широкое применение на заводах ЖБИ.

В настоящее время разработан целый ряд методов электротермо-обработки бетона при изготовлении сборных железобетонных изделий на заводах. Одним из наиболее экономичных (с точки зрения затрат энергии) способов электротермообработки бетона является способ электропрогрева или электродного прогрева, т.е. включение бетона в электрическую цепь как бы в качестве проводника. При этом электрическая энергия превращается в тепловую непосредственно в самом бетоне ,что сводит к минимуму всякого рода потери. В зависи-мости от мощности электрического тока можно нагреть бетон до температуры 100 градусов, причем за любой промежуток времени - от нескольких минут до нескольких часов. Таким образом, появились ши-рокие возможности выбирать оптимальные режимы термообработки из-делий и благодаря этому обеспечить высокую производительность технологических линий.

В последние годы за рубежом широко рекламируется метод предварительного разогрева бетонных смесей непосредственно в смесителях с помощью пара: в смеситель загружаются заполнители и цемент и в процессе их перемешивания подается пар. Нагревая бе-тонную смесь, пар охлаждается и конденсируется. Количество поедаемого пара рассчитывается таким образом, чтобы после его полной конденсации водоцементное соотношение бетона соответствовало проектному. В смесителе бетонная смесь нагревается до температуры не более 60 градусов, после чего подается к месту формования из-делий.

ТЕХНОЛОГИИ ЭКОНОМИИ ЦЕМЕНТА

Цемент - один из наиболее широко применяемых, важных и дефи-цитных строительных материалов, и хотя в нашей стране ежегодно выпускается достаточное количество цемента, его нехватка постоян-но ощущается. Причина не только в том, что масштабы строительства огромны - в большей степени дефицит цемента зависит от его из-лишнего расхода при приготовление бетонов и растворов, от сверх-нормативных его потерь при транспортировке и хранении.

Одна из главных причин перерасхода цемента - необеспечен-ность высококачественными заполнителями и потеря им активности при неудовлетворительном хранении. Высокоактивные цементы при хранении в открытом виде (не в герметичной таре) быстро вступают в реакцию с содержащейся в воздухе влагой, в результате чего их марка снижается..

Неудовлетворенно обстоит дело и с транспортированием цемен-та. Перевозка цемента в крытых вагонах, навалом приводит при его разгрузке и перегрузке к значительным потерям. К тому време-ни, когда цемент дойдет до смесителя, потери его превышают норма-тивные (равные 1%)в несколько раз.

Специалисты считают, что можно сократить расход цемента (и при этом повысить качество и долговечность конструкций), если приготовлять бетон из чистых фракционированных заполнителей. Ор-ганизация производства таких заполнителей потребует значительных капиталовложений, но для народного хозяйства это значительно вы-годнее по сравнению с затратами на ремонты и замену железобетон-ных конструкций, часто выходящих из строя значительно раньше сро-ков, на которые рассчитана их эксплуатация. В зарубежной строительной практике ни одна фирма не производит бетон на заполните-лях одной фракции 5-20 мм. Например, в Финляндии он готовится на четырех фракциях чистого крупного заполнителя и двух фракциях -мелкого. При этом однородность выпускаемого бетона настолько вы-сока, что его прочность определяется по испытанию одного образ-ца: фирма, производящая бетон, гарантирует его марочную прочность.

Мощным средством экономии цемента являются химические добавки, и в первую очередь пластификаторы. До недавнего времени в нашей стране в качестве пластифицирующих добавок применялись разного рода отходя промышленности. Как правило, эффект от дейс-твия таких добавок был невысок, их химический состав часто не стабилен. Отечественная промышленность специально для бетонов на-чала выпускать эффективную пластифицирующую добавку - суперплас-тификатор С-3,котороая по своему действию не уступает лучшим за-рубежным образцам аналогичного класса, а по стоимости в 5-6 раз дешевле. При введении в бетон этой добавки можно сэкономить до 20% цемента (при неизменной пластичности бетонной смеси). Не сни-жая расход цемента и не увеличивая пластичности бетонной смеси, но, снизив ее водоцементное соотношение, можно повысить проч-ность бетона на 20-25%.

Эффективность цемента можно повысить (а, следовательно, сни-зить его расход), увеличив тонкость его помола. На предприятиях сборного железобетона для того, чтобы бетон как можно скорее дос-тиг распалубочной прочности, часто идут на завышение марки бетона путем увеличения расхода цемента. Можно избежать этого, если ис-пользовать вяжущее более тонкого помола: на таком вяжущем тверде-ние бетона в раннем возрасте производит быстрее. Можно сэкономить цемент и другим путем: ввести в цемент песок, известняк или ка-кой-либо другой наполнитель и с ним осуществить помол цемента. Од-нако, как показывают исследования, при этом марка вяжущего снижа-ется, хотя и не совсем в прямой пропорции от количества введенно-го заполнителя. Для получения бетона марок до 200 и даже выше та-кое вяжущее вполне приемлемо. В зависимости от количества введен-ного заполнителя (30-50%)можно сэкономить до 50% цемента. Эффект может еще большим если применить суперпластификаторы.

Определенные резервы уменьшения расхода цемента имеются в раздельной технологии приготовления бетонной смеси. Хотя этот ме-тод давно известен, однако до сих пор не нашел применения в тех-нологии бетона. Для получения желаемого эффекта прежде всего, не-обходимы высокоскоростные смесители емкостью, соответствующей ко-личеству раствора, необходимого на один замес бетонной смеси в обычном смесителе.

В Японии раздельный метод приготовления бетона применяется с успехом. Компактный турбулентный смеситель, необходимый для тако-го метода, смонтирован там непосредственно на основном бетоносме-сителе, и их производительность полностью увязана между собой.

Отмечается, что один из больных вопросов проблемы экономии цемента - его потери при транспортировании хранении, значительно превышающие нормативные. Нельзя допускать доставку цемента в ва-гонах навалом, разгружать его вручную, хранить навалом под навеса-ми и в сараях, транспортировать с большим количеством перегрузок с одного вида транспорта на другой. Особенно велики потери цемен-та при доставке в районы, где нет железных дорог и его приходится перегружать с железнодорожного транспорта на речной, а затем на автотранспорт. Этого можно избежать, если в такие районы достав-лять не цемент, а цементный клинкер, качество которого не теряется при транспортировании и хранении. На месте его можно помолоть и всегда иметь свежий цемент высокой активности.

Имеются и другие пути экономии цемента - применение высоко-качественных форм для контрольных образцов, учет последующего на-растания прочности бетона рациональные подборы составов бетонов и растворов, применение автоматических устройств по дозированию составляющих и т.д. Если все это внедрить в производство и пра-вильно использовать, проблема дефицита цемента была бы снята, так как это дало бы дополнительно не менее 30% цемента от производи-мого его объема.

ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

В зарубежном промышленном и гражданском строительстве бе-тон и железобетонные конструкции прочно занимают ведущее положе-ние по сравнению с другими материалами и конструкциями. Глав-ное, на что направлены внимание и усилия фирм, - обеспечить высо-кое качество изготовляемых и возводимых конструкций. Только с учетом этих требований они разрабатывают технологические реше-ния, требующие наименьших затрат труда, энергии и материалов. За рубежом экономия ресурсов ни в коем случае не должна нанести ущерб качеству и долговечности конструкций. Особое внимание уде-ляется качеству цемента и заполнителей.

В США для приготовления бетонов и растворов довольно широко применяются расширяющиеся цементы позволяющие получать изделия высокого качества, надежные и водонепроницаемые. Любопытно, что в основу разработки такого цемента легли исследования нашего уче-ного, профессора В.В. Михайлова, который предложил такие вяжущие еще в довоенное время (в отечественной практике они так и не нашли применения вплоть до 60-х годов, когда стало известно об их производстве в США). Некоторые из таких цементов носят название "М" в честь первой буквы фамилии В.В. Михайлова.

Как правило, фирма, выпускающая цемент, гарантирует его высо-кое качество и стабильность состава. Так, во Франции на мешках с цементом указываются не только его цена, но и состав, и все необходимые свойства. Во избежание путаницы и случайностей на произ-водстве на мешках с цементом ставится цветной штамп, удостоверяю-щий их содержимое (портландцемент, рапид-цемент и др.). Каждый вид цемента маркируется своим цветом (красным, синим, зеленым и др.). Это полностью исключает ошибки, которые могут привести к браку конструкций.

Особое внимание за рубежом уделяется химическим добавкам. В наибольшем объеме производятся добавки-суперпластификаторы (мель-мент и др.). По своему действию они близки к нашему суперпласти-фикатору С-3,однако стоимость их в несколько раз выше. Однако для получения бетонной смеси требуемой подвижности, помимо суперплас-тификатора, нужны еще фракционированные заполнители, хорошая сис-тема дозирования компонентов и строго выдерживаемый состав смеси. На заводских бетоносмесительных узлах в Финляндии, Франции и Германии, а также в других странах, действуют компьютерные систе-мы. Оператор, находясь в специально оборудованном помещении, пол-ностью изолированном от бетоносмесительного отделения, имеет на-бор перфокарт, рассчитанных не менее чем на 50 разновидностей бе-тонных смесей. Как только подошел очередной авто бетоновоз, води-тель по телефону сообщает оператору свои данные: какая смесь и в каком количестве ему нужна, название фирмы-потребителя и т.п. Опе-ратор вводит в компьютер необходимые данные, после чего автомати-чески включаются дозаторы и смесители. Авто бетоновоз без всякого промедления ставится под загрузку. После выдачи бетонной смеси оператор по передаточной трубе спускает водителю свернутый в трубочку счет, в котором компьютер отпечатал состав смеси, марку бетона, его количество и стоимость. Обычно вся операция занимает не более пяти минут.

За рубежом экономному расходованию ресурсов подчинена вся организация строительства, начиная с обеспечения строек бетоном и раствором и методы энергосберегающих технологий, применяемых в зарубежной практике, весьма рациональны и с точки зрения затрат материальных ресурсов, и обеспечения высокого качества конструк-ций и изделий.