26 Вопрос

Тепловыделение бетона обусловлено экзотермической реакцией между водой и цементом. Кроме того, теплота выделяется в результате смачивания водой цемента и заполнителей, что обусловлено понижением поверхностной энергии (поверхностного натяжения) на границе раздела фаз. В результате тепловыделения происходит саморазо­грев бетонных конструкций в первые несколько суток твердения бетона. В централь­ной части массивных бетонных блоков температура может достигать (60…80) °С, в то время как на поверхности за счет теплообмена с окружающим воздухом она мало отли­чается от температуры последнего. Перепа­ды температуры вызывают в бетонном массиве термические напряжения, приводящие к образованию трещин. Меры борьбы с термическим трещинообразованием подразделяются на два вида:

1) повышение трещиностойкости бетона за счет увеличения его деформативности и прочности при растяжении;

2) снижение температуры саморазогрева, что дости­гается уменьшением блоков бетонирования, снижением тепловыделения бетона, охлаждением заполнителей и воды затворения, пропусканием холодной воды по трубам, проложенным в бетоне.

К мерам по снижению тепловыделения бетона, главным образом, относятся: 1) использование цементов с пониженной экзотермией. 2) сокращение расхода цемента в бетоне.

значение в строительстве : Если для массивных сооружений экзотермия цемента вредна, то в двух других случаях она играет положительную роль. Для ускорения твердения бетона на строительстве и заводах ЖБИ осуществляют тепловую обработку изделий – пропаривание, электропрогрев и т. п. При этом тепловыделение, являясь дополнительным источником энергии, позволяет сократить энергозатраты. Применяемый в зимних ус­ловиях метод термоса основан на использовании теплоты твер­дения для поддержания положительной температуры бетона. Для экспериментального определения тепловыделения бетона применяются ка­лориметры трех типов: термосные, адиабатические и изотерми­ческие. При термосном методе часть выделяемой теплоты расходу­ется на нагрев образца, а другая часть рассеивается в окружающую воздушную или жидкостную среду с постоянной температурой. Температура образца в опыте сначала повышается (пока скорость тепловыделения достаточно велика), а затем, когда скорость теплопотерь начинает превышать скорость тепловыделения, – падает. При адиабатическом методе исключается теплообмен между образ­цом и средой и вся выделяемая теплота расхо­дуется на нагрев образца. Это достигается изменением температуры среды так, чтобы она в каждый момент равнялась тем­пературе образца, которая в процессе опыта непре­рывно возрастает. Когда процесс гидратации и тепловыделения закончится, повышение температуры прекратится, и она установится на достигнутом уровне. При изотермическом методе все выделяемое тепло отводится от образца в окружающую среду, температуру которой изменяют (сначала постепенно понижают, а затем повышают) так, чтобы температура об­разца оставалась постоянной. В этом случае скорость тепло­обмена равна скорости тепловыделения в каждый момент времени и все выделяемое тепло отводится в среду. Скорость тепловы­деления пропорциональна разности температур между образ­цом и средой.

Тепловыделение бетона Q характеризуют количеством теп­лоты в кДж, выделяемой 1 м3 бетона за время твердения. В среднем Q =(8-10)∙104 кДж/м3. Это значение зависит от расхода цемента Ц в бетоне. Независящей от Ц характеристикой является удельное тепловыделение цемен­та в бетоне, измеряемое в кДж на 1 кг цемента: q=Q/Ц