Файл: Михайлов В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 197
Скачиваний: 2
держится. Обнаружится большая усадка, которая явит
ся |
результатом не интенсивного образования цементно |
го |
камня, а исключительно возникновения капиллярного |
сжатия.!
Бетон при его хранении в обычных условиях после длительного хранения в воде (см. рис. 2.7) дает боль шую усадку по сравнению с таким же бетоном, твердею щим после изготовления в нормальных воздушных ус ловиях. Бетоны по сравнению с чистым цементным кам нем дают меньшую по размерам усадку в связи с сопро тивлением, оказываемым твердым заполнителем. Одна ко размер пор в бетоне н усадка его цементного камня не меньше, и это приводит систему в сильное напряжен ное состояние, когда в каждом промежутке между за полнителями возникают большие растягивающие напря жения, приводящие к появлению в нем микро- и макро трещин. Возникновение таких внутренних разрывов ве дет к тому, что жидкость, и в частности вода, легко про ходит через толщу бетона.
["Капиллярная теория усадки бетона долгое время поддерживалась п разделялась сравнительно малым чис лом ученых, и только в последнее время ее действитель ный физический смысл осознается все большим количе ством специалистов. Очень ценными в этом отношении являются высказывания в 1971 г. А. Е. Шейнина, кото рый считает, что начальная усадка при высокой отно сительной влажности окружающего воздуха (85—98%) вызывается преимущественно действием капиллярных сил. При меньшей относительной влажности усадка обу словливается как капиллярными силами, так и удале нием адсорбционно связанной воды из тоберморитового геля цементного камня. А. Е. Шейкин [126] считает очень трудным полностью исключить явление усадки бе тона, но полагает, что имеется ряд приемов, позволяю щих существенно уменьшить размеры усадки и снизить этим вредные ее последствия^
Последствия усадки цемента наглядно можно наблю дать при заделке цементным тестом или раствором фон танирующих щелей и трещин. Вследствие усадки либо тело цементного камня (раствора) заделки пересекает новая трещина, либо такая трещина возникает по по верхности примыкания раствора заделки и бетона со-, оружения. В этом случае совершенно невидимая на глаз трещина легко обнаруживается при подаче к месту за-
36'
делки воды — она выступает каплями и стекает струй ками.
Большие размеры усадки обычного бетона не позво ляют с гарантией зачеканнвать швы тюбингов, заделы вать стыки труб и гндроизолнровать поверхности. Усад ка бетона является отрицательным фактором для всех железобетонных сооружений (гидротехнических, мосто вых, дорожных), которые должны быть водонепрони цаемы и долговечны, а также для сооружений, работаю щих под динамической нагрузкой.
В любых и особенно большеразмерных железобетон ных конструкциях усадка бетона вызывает появление в
растянутой |
зоне бетона высоких напряжений и прежде |
|||
временных |
трещин, которые создают условия для филь |
|||
трации |
воды, а |
в |
резервуарах—утечки сохраняемой |
|
в них |
жидкости. |
В |
мостах, работающих при динамиче |
ской нагрузке, раскрываются усадочные трещины, рас тут прогибы и развивается коррозия арматуры. Усадка затрудняет замоноличивание сборных железобетонных конструкций в единую жесткую систему. Совместное действие усадки и изменений температуры приводит к растрескиванию дорожных бетонных покрытий и быст рому изнашиванию дорог. Усадка бетона не дает воз можности надежно и жестко закреплять машины на фундаментах: даже при очень тщательной подливке ра створа под плиту машины и вокруг фундаментных бол тов в результате усадки связь машины с фундаментом нарушается и машина быстро выходит из строя вслед ствие свободной вибрации.
Заделка трещин в бетонных сооружениях или прида ние водонепроницаемости обычным цементом является практически трудно осуществимой задачей, так как не минуемая усадка вызывает трещины или отделение ремонтного раствора. Подземные сооружения, предна значенные для эксплуатации под давлением, как прави ло, защищаются оклеечной изоляцией; однако ее выпол нение чрезвычайно затрудняется для фильтрующих по
верхностей, так как рулонный изоляционный |
материал |
не приклеивается к таким поверхностям. |
|
1 В настоящее время установлено, что, не |
уменьшая |
прочности бетона, усадка может быть снижена сокраще нием расхода цемента в результате перехода к жестким бетонам на более низком В/Ц, легким бетонам на пори стых заполнителях, бетонам на хорошо подобранных
3 *
и тщательно промытых заполнителях, бетонам на гидро фобных цементах пли на бетонной смеси с поверхност но-активными веществами. Полная компенсация усадки или реверсирование ее в расширение полностью достига ется применением расширяющихся п напрягающих це ментов.'
2.2. ХИМИЯ, ФИЗИКА И МЕХАНИКА ТВЕРДЕНИЯ АЛЮМИНАТОВ И СУЛЬФАТОВ КАЛЬЦИЯ В СРЕДЕ ГИДРООКИСИ КАЛЬЦИЯ
Известно, что алюминаты кальция при затворении
гидратируются |
в С 2 АН 8 и С 4 А Н 1 3 |
с гексагональной |
фор |
|||
мой кристаллов и СзАН6 с кубической формой |
кристал |
|||||
лов и приобретают ту или иную структуру |
в зависимо |
|||||
сти от температуры и содержания в воде извести. |
|
|
||||
Тройная система С — А — Н |
подверглась |
за |
послед |
|||
ние 25 лет основательному изучению. Результаты |
этих |
|||||
исследований |
можно |
представить в виде |
диаграммы |
|||
(рис. 2.10). |
|
|
|
|
|
|
Кривая ABC |
дает |
среднюю |
суммарную |
раствори |
||
мость гексагональных |
гидроалюминатов кальция |
и яв |
ляется суммой кривых приближений растворимости гек
сагональных |
С 2 АН 8 (кривая |
QRS) |
и |
0 4 А Н 1 3 |
(кривая |
|||||
TRV). |
Инвариантная точка R, лежащая между значения |
|||||||||
ми 0,5 |
и 0,6 |
г С и 0,1 и 0,15 |
г А, является пересечением |
|||||||
кривых |
QRS |
и TRV |
и |
соответствует |
|
составам |
CoAHs |
|||
и С 4 А Н 1 3 , взятых в |
равномолярном |
отношении. Долгое |
||||||||
время |
точка |
R принималась |
за точку |
гексагонального |
||||||
трехкальциевого гидроалюмината, существование |
кото |
|||||||||
рого в настоящее время отрицается. |
|
|
|
|
||||||
При концентрации извести, меньшей, чем это указа |
||||||||||
но точкой R, |
смесь твердых фаз состоит:преимуществен |
|||||||||
но из двухкальциевого |
алюмината, в то время |
как при |
||||||||
высокой |
концентрации |
четырехкальциевый |
алюминат |
составляет большую часть твердых фаз. Это очень хоро шо подтверждается микроскопическими и рентгеноско пическими исследованиями. Определяя показатели пре ломления выпадающей твердой фазы в области между кривыми QRS и TRV в порядке возрастающего молярно го отношения С : А в этой фазе от 2 до 4, получаем соот ветствующий рост показателя преломления от Л^=1,53 до Ng=\,55.
38
Постепенное нарастание показателя преломления от
нюдь |
не указывает |
па |
существование |
соеди |
нений, |
кристаллизующихся |
в |
произвольном |
молярном |
отношении, наблюдается лишь очень тесное и дисперсное
соединение |
двух- |
и |
четырехкальциевых |
гидроалюми |
||||||
натов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если представить структуру гексагональных гидро |
||||||||||
алюминатов |
кальция |
в |
виде |
слоев |
гидроокисей |
состав |
||||
ляющих их веществ, |
то |
2[С2АНз] |
можно |
записать как |
||||||
4 СН-2 АНз-2 Н3 > |
а С 4 А Н 1 3 как 4 СН - АН 3 - 2 Н3 . |
|
||||||||
|
0,6 |
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
^ |
0,5 |
/ |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
||
«о |
Ofi- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0,3 |
|
|
T j •кa; |
|
|
|
|
|
|
|
|
' «\ |
|
|
|
|
|
|
||
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н. 0,2 |
|
|
|
V . |
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
^ |
0,1 |
|
|
|
|
I |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
•и m |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0,1 0,2 |
0,3 |
|
0,5h0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 1,1 |
У 1,2 1,3 |
|
|
|
|
|
С |
в растворе |
6 |
г/л |
|
|
Рис. 2.Ю. Диаграмма растворимости основных веществ тройной системы С—А—Н
Исследование дифракционного отображения системы х-лучами показывает, что двух- и четырехкальциевые гидроалюминаты, имеющие почти одинаковую структуру, могут внутренне кристаллизоваться и давать массу из чередующихся слоев обоих составляющих так хорошо смешанную, что получаемые в итоге средние коэффици енты преломления и принимаются за единый коэффи циент.
В литературе неоднократно отмечалось, что оба вида гексагональных гидроалюминатов кальция имеют «фа мильное сходство» с точки зрения их дифракции. Ди фракция х-лучей дает для обоих гидроалюминатов одина-
О
ковое значение толщины суммы слоев, равное 8,8 А, что лишь подтверждает общность их структуры., Двухкаль-
39