Файл: Черкасов, Г. И. Введение в технологию бетона.pdf

равлического давления в порах и капиллярах, возникающего как результат отжатия воды льдом; б) различия .в коэффици­ ентах температурного расширения льда и составляющих бе­ той материалов; в) осмотического давления гелевой воды при замерзании воды в порах и повышении концентрации солен

впоровом растворе.

В'зависимости от состава, структуры бетона и условий за­

мерзания может преобладать влияние того или другого фактора, однако первопричиной разрушения бетона являет­ ся льдообразование. При применении плотных прочных и морозостойких заполнителей морозостойкость бетона опреде­ ляется характером пор в цементном камне.

Поскольку вода в гелевых порах практически не замер­ зает,, они неопасны для замерзающего бетона. Контракционные поры при обычных температурно-влажностных условиях твердения бетона представляют собой замкнутые пространст­ ва, заполненные воздухом. При замерзании бетона контракционные поры играют роль запасных резервуаров, в которые может отжиматься часть воды из капиллярных пор, что умень­ шает давление на стенки капилляров и способствует повы­ шению морозостойкости бетонов1.

Опасны открытые межпоровые капилляры, седиментационные полости и пустоты, возникающие вследствие недоуплотнения бетонной смеси. Вопрос о влиянии на морозостой­ кость крупных пор, образованных защемленным воздухом при уплотнении бетона, еще неясен, но их присутствие нежела­ тельно, так как они располагаются случайно и увеличивают неоднородность структуры бетона.

Для морозостойких бетонов рекомендуется применять алитовые низкоалюминатные цементы с содержанием мине­ ралов силикатов около 80% и трехкальциевого алюминята не более 6%.

'фПри проектировании морозостойкихбетонов необходимо получать наиболее плотный скелет заполнителей, уменьшаю­ щий возможность расслоений и седиментационных явлений в мпкрообъемах и способствующий уменьшению количества цементного теста-камня в бетоне.

1 Как указывает С. В. Шестоперов, контракционная пористость может быть вредна в тех случаях, когда под влиянием вакуума контракционные поры заполняются не воздухом, а водой: при подводном бетонировании и применении бетонов, обладающих высоким водосодержанием.

171

Хотя силикатный гель морозостоек, он не защищает от разрушения неморозостойкие плотные заполнители, мине­ ральные добавки и неморозостойкие алюминатные минералы цемента, что необходимо учитывать при оценке морозостой­ кости бетона.

При хорошем уплотнении можно избежать технологиче­ ских дефектов в структуре бетона; объем защемленного воз­ духа при этом не превысит 1:—2% объема бетона. Количество

•седиментационных пор можно уменьшить,* подобрав плотный скелет, вводя добавки ПАВ и применяя бетоны с малым во­ доцементным отношением. При этом основным дефектом структуры бетона, влияющим на снижение его морозостой­ кости, будет капиллярная пористость, уменьшить которую, можно за счет более полной гидратации1цемента и заполне­ ния капилляров цементным гелем. Капиллярная пористость - Пк бетона в процентах может быть вычислена по формуле Г. И. Горчакова

Как видно из формулы, капиллярная пористость бетона будет снижаться при уменьшении количества воды затворения, увеличении количества цемента и степени гидратации цемента. Получение бетона без капиллярных пор возможна при значении В/Ц = 0,5. Величины В/Ц и а, обеспечивающие получение бетона без капиллярных пор, представлены на графике (рис. 60). Следовательно, даже при полной гидрата­ ции цемента (а = 1 ) значение водоцементного отношения не должно быть более 0,5.

Из зависимости

может быть установлено, что для уменьшения капиллярной пористости бетона на 1% необходимо уменьшение количест­ ва щоды на 10 л/м3 либо увеличение количества цемента на

20—35 кг/м3.

Повышение расхода цемента ведет к удорожанию бетона и ухудшению его свойств, в частности, вследствие возраста­ ния усадочных явлений. Таким образом, для повышения мо­ розостойкости бетона необходимо снижать количество воды до 150—160 л/м3, что возможно при применении пластифици­ рующих добавок и интенсивном уплотнении смеси.

Степень гидратации цемента может быть повышена прове-

172

d .

Рис. 60. Теоретические зависимости между величинами В/Ц и а для получения бетона без капиллярных пор.

дением различных мероприятий по его активации, рассмот­ ренных в главе V. Она зависит также от времени твердения бетона (см. стр. 176).

При'надлежащем уходе :за бетоном, -обеспечивающем нор­ мальное протекание процессов твердения, морозостойкость' бетона повышается со временем.

Зависимость морозостойкости бетона от его пористости по экспериментальным данным Г. И. Горчакова представлена в табл. 30.

Как видно из* таблицы, хорошая морозостойкость бетона (Мрз = 240) достигается при значениях капиллярной порис­ тости менее 6%. По данным других исследований, уменьше­ ние капиллярной пористости бетона до 8% сопровождается относительно небольшим повышением морозостойкости, даль­ нейшее уменьшение капиллярной пористости приводит к зна­ чительному повышению морозостойкости': Наибольшая моро­ зостойкость наблюдалась у бетонов с капиллярной порис­ тостью от 0 до 3% •

173

Зависимость морозостойкости от капиллярной пористости бетона может быть приближенно выражена эмпирической, формулой

М рз= (12—пк)3,

где Мрз — число циклов замораживания; пк — капиллярная пористость в %■

Важнейшим технологическим-мероприятием для повыше­ ния морозостойкости бетона уже с определенными характе­ ристиками пористости является введение воздухововлекающих добавок СНВ, ЦНИПС-1, ГКЖ и др. в количестве 0,05—0,2% от веса цемента.

Добавки вовлекают в бетонную смесь микропузырьки воздуха размером 0,025—0,25 мм, которые создают в бетоне равномерно распределенные закрытые поры. Эти поры пре­ рывают капилляры, ограничивая последующее их насыщение водой. Часть капиллярных пор может закрываться вследствие испарения воды непосредственно в пузырьке воздуха, часть воздушных пор, располагаясь вблизи капилляров, Служит бу-

174

ферными емкостями для воды, фильтрующейся под давлени­ ем через стенки капилляров.

По данным отечественных и. зарубежных исследований, введение воздухововлекающих добавок может повысить мо­ розостойкость бетона на 300—700%.

Обычно для повышения морозостойкости бетона вовлека­ ют с помощью добавок 3—8% воздуха.

Воздухововлечение снижает прочность бетона, но при ма­ лом количестве вовлеченного воздуха (до 5%) прочность может даже повышаться за счет пластифицирующего дейст­ вия добавок на бетонную смесь. Объем вовлеченного воздуха и структура воздушных пор зависят от количества добавки,, характеристик заполнителей и состава бетонной смеси. Под­ бор количества воздухововлекающей добавки в каждом от­ дельном случае производят опытным путем.

Все приведенные рекомендации приемлемы и для повы­ шения морозостойкости пропаренного бетона. Однако полу­ чить достаточно морозостойкий бетон после пропарки можно только предельно уменьшив влияние термических деструк­ ций, т- е. применяя предварительное выдерживание изделий и медленный подъем температуры. При пропаривании коли­ чество видов цемента для получения морозостойких изделий может быть увеличено за счет использования шлакопортландцементов.

Подбор состава морозостойкого бетона может быть про­ изведен с учетом характеристик его пористости в такой по­

175

2 . Определяют оптимальный расход цемента, обеспечи­ вающий получение требуемой капиллярной пористости, по Формуле

2(В -10п к)

^а

Количество воды для получения бетонной смеси требуемой удобоукладываемости ориентировочно определяют по графи­ кам и таблицам, приведенным в главе III.

Значение степени гидратации а для лортландцементов можно принимать следующим:

Расход цемента, определенный из условия морозостойкос­ ти, должен быть не меньше, чем требуется для получения заданной прочности бетона, которую вычисляют по формуле

R6=A R „(-^±0,5):

3.Определяют расход заполнителей по формулам метода абсолютных объемов.

4.Экспериментально уточняют состав бетона. Для этого делают опытный замес и определяют удобоукладываемость смеси. Необходимо принять все меры для уменьшения водосодержания за счет оптимального соотношения фракций заполнителей, введения пластификаторов и т. д.

Если удобоукладываемость недостаточна и. ее нельзя по­

высить, не увеличивая количества воды, то увеличивают количество воды, памятуя, что для соблюдения требуемой морозостойкости на каждые лишние 10 л воды нужно увели­ чивать количество цемента на 20/а кг.

М-300 алитовый, С3Л меньше 6%. Заполнители удовлетворяют.,требованиям ГОСТ, песок средней крупности, щебень НК 20 ммДп=Тщ= 2.5,7о.п=7о.щ=

=1,5.

1.Находим по таблице 31 допустимую пористость Пк=6% .

2.По графику (рис. 5). ,В=170 л. По таблице а=0,58. Расход цемента

176