Вся библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

Строительство и ремонт

 Высокопрочный бетон


Быт. Хозяйство. Техника



 

2. МОРОЗОСТОЙКОСТЬ БЕТОНА

 

 

Прочность и деформативность затвердевшего бетона зависит в основном от его водонасыщения, разницы температур и количества циклов замораживания и оттаивания. С увеличением водонасыщения сверх предельной величины замерзающая в порах вода кристаллизуется. Из-за аномального расширения воды при переходе в лед и особенно из-за невозможности ее отжатия в свободные объемы пор в бетоне появляется избыточное внутреннее давление. Такое давление может создавать предельные растягивающие напряжения в стенках пор и приводить к существенным изменениям структуры бетона, снижающим его прочностные свойства.

Снижение прочности бетона после его оттаивания наблюдается лишь при его водонасыщении выше определенной величины, которая, в свою очередь, имеет закономерную связь со степенью понижения отрицательной температуры. В. М. Москвин, М. М. Капкин и Л. Н. Антонов предлагают называть наименьшую величину водонасыщения объема пор бетона, при которой обнаруживается относительное снижение его прочности в замороженном состоянии и абсолютное снижение прочности оттаявшего после замораживания бетона, критическим водонасыщением. Предполагается, что эта величина может быть достигнута не только при водонасыщении бетона перед замораживанием, но и в результате перераспределения поровой воды в замерзающем бетоне в виде пара жидкости по законам миграции.

Согласно данным тех же авторов влияние степени водонасыщения на прочность бетона при его замораживании и оттаивании можно проследить на рис. 72, из которого видно, что с увеличением водонасыщения прочность Охлажденных до —40 и —60° С образцов возрастает лишь до определенной величины и затем относительно снижается. Максимальное значение прочности является функцией количества содержащейся в порах бетона воды и степени понижения температуры. После оттаивания прочность бетона существенно  уменьшается.





Прозвучивание призм, водонасыщенных и замороженных до температуры — 10 и —30° С, также свидетельствует о наличии деструктивных изменений в бетоне этих призм.

Н. Н. Губонин, В. М. Каган и Б. И. Пинус также отмечают, что длительное действие переменных отрицательных температур приводит к постепенному снижению прочности бетона. По данным этих авторов, за время действия только отрицательных температур в течение зимнего периода снижение прочности бетона марки 300 составило около 10%, а у бетона марок 500—700—5%. Отмечается, что бетоны, имеющие большую прочность и меньшую влажность перед замораживанием, лучше сопротивляются длительному действию переменных отрицательных температур.

Возможность водонасыщения бетона в основном зависит от его строения. В свое время СВ. Шестоперов [107] выдвинул гипотезу о так называемом «направленном струк-турообразовании». Морозостойкость бетона он связывает с возникновением воздушных «буферных» пространств в капиллярах цементного камня, являющихся результатом контрактации.

В. В. Стольников также считает, что основной путь проникания воды в бетон зависит от системы капилляров. Поэтому следует улучшать структуру бетона за счет уменьшения общей пористости и формирования в нем закрытой пористости вместо открытой.

О. Я. Берг [12] отмечает, что в процессе разрушения бетона при его замораживании и оттаивании существенную роль играет граница микроразрушения RT и верхняя

условная граница появления микротрещин RX- Поэтому в бетоне, напряжения в котором находятся в зоне между параметрическими точками R® и R?, структура нарушается и  морозостойкость снижается.

С целью проверки этого положения в ЦНИИС [66] были проведены специальные опыты. Призмы-близнецы из бетона марки 600 размером 10x10x40 см были разделены на две группы: одни призмы загружали до напряжений Rl, а другие не загружали. После цикличного замораживания и оттаивания образцов установлено, что призмы, последовательно загруженные до возникновения в них границы

Rr, начиная примерно со 100 циклов замораживания, разрушались более интенсивно, чем незагруженные. Это свидетельствует о том, что микротрещины, возникшие при предварительном нагружении, способствовали при цикличном замораживании и оттаивании более интенсивному разрушению бетона.

Позднее А. А. Гончаров и Ф. М. Иванов, изучая морозостойкость бетонов, пришли к выводу, что в образцах, нагруженных до напряжений R°r, морозостойкость выше (см. рис. 15), чем эталонных (ненагруженных), и в несколько раз меньше при загружении образцов до напряжений, близких  к Rl.

В. М. Москвин и А. М. Подвальный также отмечают существенное изменение морозостойкости бетона под влиянием силовых воздействий от внешней нагрузки.

Высокопрочные бетоны, изготовленные по оптимальной технологии, как правило, имеют более равномерную структуру, минимальную пористость и вследствие этого пониженную водопроницаемость. При работе таких бетонов под нагрузкой, R® и R% возникают при больших напряжениях, чем в обычных бетонах и особенно низкомарочных. В связи с этим высокопрочные бетоны имеют повышенную морозостойкость.

Как и в обычных бетонах, в которых поры образуются при избыточном количестве воды в цементном тесте, в высокопрочных бетонах можно создавать искусственные замкнутые поры путем вовлечения воздуха в процессе перемешивания бетонной смеси. Для этого в бетонную смесь добавляют органические структурообразующие добавки в виде смолы, нейтрализованной воздухововлекающей СНВ. В последнее время получили распространение комплексные добавки, содержащие кроме СНВ и ССБ стабилизирующий компонент ДК [25] и кремнийорганические соединения ГКЖ-94. Применение ГКЖ-94 способствует вовлечению воздуха в бетонную смесь и образованию замкнутых пор очень малого диаметра.

Искусственное образование такого вида пор увеличивает долговечность бетона при многократном замораживании и оттаивании. Применение как первой, так и второй добавки значительно повышает водонепроницаемость и морозостойкость бетонов и в то же время не снижает их прочности [25].

Бетоны с добавкой СНВ и ГКЖ-94 были использованы при возведении сооружений в зоне Баренцева моря [59] и конструкций Красноярской ГЭС [50]. Довольно длительный срок службы этих конструкций свидетельствует об их повышенной морозостойкости. Поскольку такие добавки не снижают прочностных и деформативных свойств высокопрочных бетонов, их следует применять в конструкциях, возводимых в суровых климатических условиях.

    

 «Высокопрочный бетон»       Следующая страница >>>

 

Смотрите также: Бетон и строительные растворы  Исходные материалы  1.1. Минеральные вяжущие вещества  1.2. Заполнители  1.3. Вода  1.4. Определение потребного количества материалов  Строительные растворы  2.1. Свойства строительных растворов  2.2. Виды строительных растворов  2.3. Приготовление строительных растворов  2.4. Составы  Бетоны  3.1. Виды бетона  3.2. Свойства бетона  3.3. Приготовление бетонного раствора  3.4. Составы  3.5. Шлакобетон  3.6. Опилкобетон






Rambler's Top100