Несветаев Григорий Васильевич, профессор кафедры «Технология строительного производства», доктор технических наук, профессор
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Grigory V. Nesvetaev, Dr.Sci. (Engineering), Professor of the Construction Production Technology Department, Professor
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Корянова Юлия Игоревна, доцент кафедры «Технология строительного производства», кандидат технических наук
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Yuliya I. Koryanova, Cand.Sci.(Engineering), Associate Professor of the Construction Production Technology Department
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Введение. При возведении массивных монолитных железобетонных конструкций твердение бетона происходит в нестационарных температурных условиях, отличных от нормальных, что оказывает наряду с показателем массивности конструкции и рецептурными особенностями бетонов значительное влияние на кинетику прочности бетона. Следствием неоднородности температурного поля является различие прочностных и деформационных показателей твердеющего бетона в разных точках конструкции в одно и то же время, в итоге формируется неоднородное поле уровня напряжений. В связи с недостаточным объемом публикаций по вопросу прогнозирования прочности бетона в зависимости от времени и температурных условий твердения бетонов с учетом их рецептурных особенностей, исследования в данной области представляют актуальную задачу, исходя из чего целью работы является получение математической зависимости кинетики прочности различных бетонов от показателя приведенного времени твердения, необходимой для расчета термонапряженного состояния в ранний период твердения в нестационарных температурных условиях массивных железобетонных конструкций.
Материалы и методы. Использованы экспериментальные и расчетные данные авторов, а также результаты, представленные в опубликованных работах и нормативных документах. Произведена теоретическая оценка кинетики прочности бетонов в зависимости от типа цемента по кинетике твердения с учетом фактического тепловыделения твердеющего бетона и его температуры, в т. ч. нестационарной, основанная на следующих положениях: кинетика тепловыделения цемента может рассматриваться как показатель степени гидратации цемента и нарастания прочности; степень гидратации цемента в момент времени определяет пористость цементного камня, а прочность цементного камня и бетона определяется его пористостью.
Результаты исследования. Получена зависимость относительной прочности бетона от показателя приведенного времени твердения в нестационарных температурных условиях для бетонов, различающихся кинетикой твердения в нормальных условиях. Показана хорошая сходимость предложенной зависимости с результатами экспериментальных исследований и некоторыми нормативными документами.
Обсуждение и заключение. Развиты научные представления об оценке относительной прочности бетона, твердеющего в температурных условиях, отличных от нормальных, на основе гипотезы о зависимости кинетики твердения бетона от кинетики тепловыделения цемента с учетом степени зрелости бетона к «приведенному времени твердения». Зависимость целесообразно использовать при расчетах термонапряженного состояния массивных монолитных железобетонных конструкций в ранний период твердения. Показана и обоснована эффективность оценки кинетики прочности различных бетонов, твердеющих в нестационарных температурных условиях, по показателю «приведенное время». При получении показателя учитывались кинетика тепловыделения и величина общей пористости, определенной через показатель степени гидратации. Обосновано использование «приведенного времени твердения» в зависимости от степени зрелости для оценки относительной прочности бетона с учетом его рецептурных особенностей.
Introduction. During construction of the massive monolithic reinforced concrete structures, concrete hardening takes place in the unsteady abnormal temperature conditions, which, along with the massiveness of the structure and concrete recipe features, influence significantly on the concrete strength gaining kinetics. The non-homogeneity of the temperature field leads to the difference of the hardening concrete strength and deformation indicators in the different points of a structure at one and the same time, eventually resulting in formation of the non-homogeneous stress field. Due to the insufficient number of publications dedicated to the topic of forecasting the dependence of the strength of concrete on the time and temperature conditions of its hardening and recipe features, the research in this field becomes a relevant objective. Thus, the aim of the work is to determine a mathematical dependence of the strength gaining kinetics of different concretes on the reduced time of hardening parameter, the dependence which is necessary for calculating the thermal stress of the massive reinforced concrete structures at early-age hardening in the unsteady temperature conditions.
Materials and Methods. The data received during the authors’ experiments and calculations, as well as the data available in the existing publications and regulatory documents was used. Theoretical assessment of the concrete strength gaining kinetics, depending on the cement type hardening kinetics, was done. The assessment took into account the actual heat of hydration of the hardening concrete and its temperature, including the unsteady one, and was based on the following provisions: the kinetics of cement heat of hydration can be considered as the cement hydration degree and strength gaining indicator; the cement hydration degree in a given moment of time determines the porosity of a cement brick, and the strength of a cement brick and concrete is determined by the porosity thereof.
Results. The dependence of the relative strength of concrete on the reduced time of hardening parameter in the unsteady temperature conditions is determined for the concretes having different kinetics of hardening in the normal conditions. The good convergence of the proposed dependence with the results of experimental studies and some normative documents is shown.
Discussion and Conclusion. The scientific concepts on the relative strength assessment of the concrete, hardening in the abnormal temperature conditions, have been further developed based on the hypothesis of the concrete hardening kinetics dependence on the kinetics of cement heat of hydration, taking into account the degree of concrete aging per "reduced time of hardening". It’s worth to use this dependence for calculating the thermal stress of the massive reinforced concrete structures at early-age hardening. The efficiency of assessing the strength gaining kinetics of the various concretes, hard-ening in the unsteady temperature conditions, by using the "reduced time" parameter, has been shown and substantiated. The heat of hydration kinetics and the total porosity magnitude, determined by the hydration degree indicator, have been taken into account. The application of the "reduced time of hardening", depending on the concrete aging degree to assess the relative strength of concrete, with regard to its recipe features, has been substantiated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.