Научная статья на тему 'Повышение морозо стойкости цементного бетона'

Повышение морозо стойкости цементного бетона Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

CC BY
84
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
Бетон / добавка / морозостойкость / долговечность / пористость / плотность / непроницаемость / прочность / Concrete / additive / frost resistance / durability / porosity / density / impermeability / strength

Аннотация научной статьи по технике и технологии, автор научной работы — Батяновский Эдуард Иванович, Гуриненко Наталья Сергеевна, Корсун Андрей Михайлович

В статье приведены основные гипотезы морозной деструкции цементного бетона, рассмотрено влияние температурных колебаний и воздействий на бетон статической и динамической (ударной) нагрузок на физико-механические свойства бетона с химическими добавками для повышения его морозостойкости. Представлены результаты исследований по повышению морозостойкости бетона за счет увеличения плотности и непроницаемости структуры. Экспериментально показано, что введение воздухововлекающих добавок дляповышения морозостойкости бетона эффективно для бетонов низких классов (до С30/37), прочностью на сжатие до 50 МПа и водопоглощением по массе более 4,0%. Морозостойкость бетона большей непроницаемости и прочности целесообразно повышать, за счет максимального снижения начального водосодержания и качественного уплотнения. Этот вывод подтверждают приведенные в статье экспериментальныеданные, так как «механизм» морозной деструкции цементного бетона многофакторный, а рост его плотности (непроницаемости) и прочности обеспечивают более высокую способность сопротивляться «силовым» воздействиям, связанным с многократно повторяющимися знакопеременными деформациями бетона, а также действием внешних нагрузок, накоплением усталостных явлений, гидродинамики фильтрации жидкости под влиянием изменяющихся температурных полей и прочего.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Increasing frost resistance of cement concrete

The article presents the main hypotheses of frost destruction of cement concrete,considers the influence of temperature fluctuations and the effects on concrete of static and dynamic (shock) loads on the physical and mechanical properties of concrete with chemical additives to increase its frost resistance. The article presents the results of studies on increasing the frost resistance of concrete by increasing the density and impermeability of the structure. It has been shown experimentally that the introduction of air-entraining additives to increase the frost resistance of concrete is effective for concretes of low classes (up to C30 / 37), compressive strength up to 50 MPa and water absorption by weight of more than 4.0%. It is advisable to increase the frost resistance of concrete of greater impermeability and strength, due to the maximum decrease in the initial water content and high-quality compaction. This conclusion is confirmed by the experimental data given in the article, since the "mechanism" of frost destruction of cement concrete is multi-factor, and the growth of its density (impermeability) and strength provide a higher ability to resist "force" effects associated with repeated alternating deformations of concrete , as well as the action of external loads, the accumulation of fatigue phenomena, the hydrodynamics of fluid filtration under the influence of changing temperature fields, etc.

Текст научной работы на тему «Повышение морозо стойкости цементного бетона»

УДК 666.97; 693.54

ПОВЫШЕНИЕ МОРОЗО СТОЙКОСТИ ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА

Батяновский Эдуард Иванович д.т.н., профессор, Белорусский национальный технический университет, +375296438791, bat47@mail.ru

Гуриненко Наталья Сергеевна к.т,н., доцент, Белорусский национальный технический университет, +375293173060, ngurinenko@gmail.com

Корсун Андрей Михайлович

магистр технических наук, научный сотрудник, Белорусский национальный технический университет,

Минск (Беларусь), +375297031851, niil-bism@mail.ru

Аннотация. В статье приведены основные гипотезы морозной деструкции цементного бетона, рассмотрено влияние температурных колебаний и воздействий на бетон статической и динамической (ударной) нагрузок на физико-механические свойства бетона с химическими добавками для повышения его морозостойкости. Представлены результаты исследований по повышению морозостойкости бетона за счет увеличения плотности и непроницаемости структуры.

Экспериментально показано, что введение воздухововлекающих добавок дляповышения морозостойкости бетона эффективно для бетонов низких классов (до С30/37), прочностью на сжатие до 50 МПа и водопоглощением по массе более 4,0%. Морозостойкость бетона большей непроницаемости и прочности целесообразно повышать, за счет максимального снижения начального водосодержания и качественного уплотнения.

Этот вывод подтверждают приведенные в статье экспериментальныеданные, так как «механизм» морозной деструкции цементного бетона многофакторный, а рост его плотности (непроницаемости) и прочности обеспечивают более высокую способность сопротивляться «силовым» воздействиям, связанным с многократно повторяющимися знакопеременными деформациями бетона, а также действием внешних нагрузок, накоплением усталостных явлений, гидродинамики фильтрации жидкости под влиянием изменяющихся температурных полей и прочего.

Abstract. The article presents the main hypotheses of frost destruction of cement concrete,considers the influence of temperature fluctuations and the effects on concrete of static and dynamic (shock) loads on the physical and mechanical properties of concrete with chemical additives to increase its frost resistance. The article presents the results of studies on increasing the frost resistance of concrete by increasing the density and impermeability of the structure.

It has been shown experimentally that the introduction of air-entraining additives to increase the frost resistance of concrete is effective for concretes of low classes (up to C30 / 37), compressive strength up to 50 MPa and water absorption by weight of more than 4.0%. It is advisable to increase the frost resistance of concrete of greater impermeability and strength, due to the maximum decrease in the initial water content and high-quality compaction.

This conclusion is confirmed by the experimental data given in the article, since the "mechanism" of frost destruction of cement concrete is multi-factor, and the growth of its density (impermeability) and strength provide a higher ability to resist "force" effects associated with repeated alternating deformations of concrete , as well as the action of external loads, the accumulation of fatigue phenomena, the hydrodynamics of fluid filtration under the influence of changing temperature fields, etc.

Ключевыеслова: Бетон, добавка, морозостойкость, долговечность, пористость, плотность, непроницаемость, прочность

Keywords: Concrete, additive, frost resistance, durability, porosity, density, impermeability, strength

Введение. Гипотезы морозной деструкции бетона.

В процессе изучения морозостойкости цементного бетона представлено множество гипотез о причинах и механизме его постепенного разрушения при периодическом замерзании - оттаивании в насыщенном жидкостью состоянии, обобщенно изложенных в работе [1].

Наиболее простым объяснением разрушения бетона в таких условиях считали давление воды, замерзающей в его порах, что учитывается и в современных гипотезах, но только это физическое явление не может полностью объяснить процесс разрушения бетона. Накопление результатов исследований с 30-х годов ХХ века, когда Ю.А. Нилендердал научную классификацию пустот и трещин в бетоне, выделив пустоты, образовавшиеся при укладке (каверны, воздушные поры, водные поры), и трещины, возникшие в результате силовых воздействий, и их развитие Н.А. Поповым [2], С. В. Шестоперовым [3], В. В. Стольниковым [4], Г.И. Горчаковым[5] и многими другими исследователями выявило влияние на морозостойкость и долговечность бетона не только абсолютной величины пористости, но и физического характера пор - разобщенные они (замкнутые) или сообщающиеся.

Развитием теории влияния на морозостойкость бетона характера его пористости явилась гипотеза Т. Пауэрса «об интервале пор» [6, 7], на основании которой с целью повышения морозостойкости в бетоне создают искусственную замкнутую пористость (добавками СНВ, СДО, кремнийорганических жидкостей и современных «поризаторов», которые фактически получают на основе этих веществ).

Обобщая эти гипотезы можно предположить, что механизм постепенного разрушения структуры бетона, подвергаемого попеременному замораживанию и оттаиванию в насыщенном водой состоянии, представляет собой комплексное сочетание деструктивных факторов, включая: давление льда при кристаллизации свободной воды; гидродинамические воздействия при ее перемещении (миграции) под влиянием градиента тепла и влагосодержания (термовлагопроводности); гидростатическое давление защемленной в тупиковых порах и дефектах структуры жидкости; напряжения, возникающие от разницы температурных деформаций составляющих бетона и цементного камня (т.е. на макро- и микроуровне, в зонах контакта как цементного камня с заполнителями, так и между кристаллогидратными новообразованиями в цементном

камне); усталостные (постепенно увеличивающиеся) дефекты структуры от многократно повторяющихся знакопеременных деформаций; понижение со временем концентрации растворенных в «поровой» жидкости продуктов гидролиза цемента, как за счет образования нерастворимых в воде кристаллогидратов (отражение продолжающейся реакции цемента с водой), так и из-за «подсоса» жидкости развивающимися дефектами структуры в период оттаивания образцов. что увеличивает содержание свободной воды в объеме бетона, и др.

При использовании хлористых солей-антиобледенителей (при эксплуатации дорожных покрытий и мостостроительных конструкций) или испытательных солевых растворов (в процессе испытаний бетона на морозостойкость в 5%-ом растворе №С1) действие указанных факторов на бетон дополняется [8-12]: кристаллизационным давлением накопившейся соли, образовавшейся в результате перенасыщения ее раствора в малых по объемам дефектах структуры цементного камня, а также в зонах его контакта с заполнителями в бетоне и в порах (трещинах) зерен заполнителя; усилением процесса миграции жидкой фазы и ростом влагоемкости бетона; возникающим напряженным состоянием на уровне микроструктуры цементного камня из-за локально проявляющегося эффекта от перепада (градиента) температур, сопровождающего процесс «очагового» растворения - кристаллизации соли;понижением температуры замерзания раствора соли, в сравнении с водой, что способствует глубокому проникновению жидкой фазы в дефекты структуры все меньшего сечения, углубляет развитие процесса массопереноса соли и усиливает эффект деструкции бетона в целом.

В реальных условиях эксплуатацииразрушающее воздействие солей-антиобледенителей не прекращается и при положительной температуре окружающей среды. Попеременное увлажнение-высушивание, изменение температуры (даже в пределах суток) вызывают соответствующие многократно повторяющиеся деформации бетона, побуждают проявление процессов растворения - кристаллизации попавшей в его поры соли с образованием кристаллогидратов, увеличивающихся в объеме, а также эндокринного эффекта, то есть, сопровождается постоянным деструктивным воздействием на бетон. Оно дополняется тем, что бетон разнообразных дорожных покрытий подвергается интенсивному механическому воздействию: истирающим, сжимающим, изгибающим, ударным нагрузкам различной интенсивности и значений, которые многократно повторяются во времени, приводят к ускоренной морозной деструкции бетона [13]. Успешно сопротивляться такому комплексному химико-физическому воздействию способен только бетон высокой плотности, непроницаемости и прочности.

Материалы для бетона и общая методика исследований

В исследованиях использовали материалы со следующими характеристиками.

В качестве вяжущего вещества - портландцемент марки ПЦ 500 по ГОСТ 10178, соответствующий классу СЕМ I 42,5 N по СТБ ЕН 197-1..Крупный заполнитель для бетона - щебень гранитный (Микашевичи) фракций 5...10 мм и 5...20 мм, прочностью (по дробимости) > 110 МПа, насыпной плотностью р0 ~ 1380 кг/м3 и 2410 кг/м3, плотностью

зерен р30 ~ 2700 кг/м3, соответствующий требованиям ГОСТ 8267-93; щебень кубовидный фракций 2.. .4 мм, 4.. .6 мм, прочностью (по дробимости) > 110 МПа, насыпной плотностью р0 ~ 1400.1420 кг/м3, плотностью зерен р30 ~ 2700 кг/м3, соответствующий требованиям СТБ 1311-2002Мелкий заполнитель - природный (мытый) песок, с модулем крупности Мк ~ 2,6.2,8, насыпной плотностью р0 = 1550 кг/м3; плотностью зерен рз0 ~ 2650 кг/м3, соответствующим требованиям ГОСТ 8736-93.Сульфат натрия (Na2SO4; СН) кристаллизационный, по ГОСТ 21458-75 - белое, порошкообразное, кристаллическое вещество, без запаха.Сульфат алюминия (Al2(SO4)з; СА) по ГОСТ 12966-85 - твердое, белое, кристаллическое вещество, без запаха. Добавка-гиперпластификаторСтахемент 2000-М Ж 30 (Ст) - пластифицирующая добавка для бетонных смесей и растворов. По эффективности пластифицирующего действия относится к пластифицирующим добавкам I группы согласно СТБ 1112-98. Сертификат соответствия требованиям СТБ 1112-98 «Добавки для бетонов» № BY /112 03.1.3 ГА 1764.Добавка выпускается по ТУ ВУ 800013176.004-2011 в виде раствора 30 %-ой концентрации..Добавка-гиперпластификаторРеламикс ПК (ТУ BY 190679156.002-2013) -поликарбоксилатныйсуперпластификатор, относится к пластифицирующим добавкам I группы согласно СТБ 1112-98Микрокремнезем(МК)- в соответствии с требованиями СТБ EN 197-1-2015 с содержанием аморфного диоксида кремния не менее 85 % по массе; удельная поверхность £удМК > 3,0 м2/г). Ультрадисперсный микрокремнезем(УДМК)-диоксид кремния осажденный, соответствующий ТУ 2168-002-14344269-2009 «Ковелос 35/05т» с содержанием аморфного диоксида кремния не менее 98 % по массе; удельная поверхность £удМК > 350 м2/г.

Вода для затворения и последующего твердения бетона, удовлетворяющая требованиям СТБ 1114-98.

Результаты экспериментальной оценки морозостойкости бетона Морозостойкость «рядового» по прочности бетона. Оценили (рисунок 1) на составах таблицы 1 при замораживании (50.55) °С) в 5 % - ом растворе №С1по ГОСТ 10060-

95.

Таблица 1

Составы «рядового» бетона

Состав Цемент, кг/м3 Песок, кг/м3 Щебень, кг/м3 Вода, кг/м3 Пласти фикато р, кг/м3 Микрокр емнезем, кг/м3 Микро поран, кг/м3 Плотность смеси, кг/м3

1. Микропоран + Стахемент 2010 430,0 697 1117 162 2,15 0 0,301 2423

2.Реламикс ПК 430,0 697 1117 120 6,45 0 0 2590

3.Стахемент 2000М 430,0 697 1117 130 4,30 0 0 2515

4.Реламикс ПК + 5% МК 408,5 697 1117 120 6,45 21,5 0 2627

5.Реламикс ПК + 10% МК 387,0 697 1117 140 2,15 43,0 0 2644

Особенностью эксперимента было сопоставление примененного при этом состава (№1) бетона (цемента - 430 кг., песка - 697 кг., щебня (фр. 5...20 мм.) - 1117 кг., подвижность смеси марки «Ш»), включающего пластификатор и воздухововлекающую добавку (см. таблицу 1) и составов №2 и №3, включающих пластифицирующую добавку без введения воздухововлекающей, при прочих равных условиях: расходу твердофазных материалов и консистенции (подвижности) смеси. Основное отличие было в формирующейся структуре бетона - с созданием дополнительной пористости за счет введения воздухововлекающей добавки и без нее. В составы №4 и №5 с исследовательской целью был снижен на 5% и 10% расход цемента, взамен ввели равное количество микрокремнезема.

О 10 20 30 40 50 60 70 Количество циклов

Рисунок 1. - Результаты испытаний

Из данных рисунка 1видно снижение прочности бетона (как исходной в начале испытаний, так и после 30 циклов (на >34%)) при введении в состав воздухововлекающей добавки в видемикропорана. Кроме этого, водопоглощение (по массе) бетона с микропараном составило примерно 5 %, а для составов без этой добавки до (2...2,5) %. Здесь следует отметить, что снижение после 30 циклов прочности бетона с поризующей добавкой до ~ 31 МПа означает полную потерю эксплуатационной надежности. Уровень прочности бетона остальных составов в 60.70 МПа способен обеспечивать ее длительный период. Этот вывод подтверждает визуальная оценка состояния структуры бетона испытанных образцов. К 30-ти циклам испытаний структура бетона с поризующей добавкой (состав №1) рыхлая, очевидна ее деструкция по всему объему образцов. Нарушения структуры образцов составов №№2 - 5 имеются только в поверхностных слоях бетона, т.е. деструкция плотного, непроницаемого материала проявляется в частичных нарушениях цементного камня внешнего контура образцов, при сохранении исходной

(плотной) структуры в объеме бетона после 30, а для состава №2 после 50-ти циклов испытаний.

Кроме отмеченного, очевиден прирост прочности образцов бетона в процессе испытаний состава с высокоэффективным пластификатором («Реламикс ПК»). Необходимо отметить, что в этомслучае начальное водосодержание бетона равнялось: (В/Ц)б~ 0,27, средняя плотность близка к 2600 кг/м3 и водопоглощение по массе < 2 %, т.е. высока непроницаемость бетона.

Из результатов исследований следует, что введение в состав бетона добавки -поризатора едва ли не в два раза (с 80.90 МПа до 45.50 МПа) снизило прочность бетона проектного (28 суток) возраста при проведении экспериментов с соблюдением правила равноподвижности бетонной смеси и «прочих равных условий»по режиму твердения бетона.

Также очевидно, что состав бетона с воздухововлекающей добавкой обеспечил расчетный уровень морозостойкости, соответствующий марке «Г200» и установленной по действующим для бетона дорожного назначения правилам.

Одновременно экспериментальные данные свидетельствуют о том, что бетон без воздухововлекающей добавки, но с использованием эффективного пластификатора (в частности Реламикс ПК), обеспечившего существенный рост плотности, непроницаемости и прочности, только после 50.55 циклов снизил прочность до уровня 40.45 МПа. Можно ожидать, что в эксплуатационных условиях дорожного полотна материал с таким уровнем прочности обеспечит ему эксплуатационную надежность.

Морозостойкость бетона, подверженного действию механических нагрузок.Исследования осуществили на двух партиях образцов. Для первой партии циклическое замораживание-оттаивание вели по 3-му методу ГОСТ 10060-95 как для дорожного бетона с охлаждением образцов (70х70х70 мм) до - (50.55) °С и оттаивание при 18+2 °С в жидкости, но вместо 5 % водного раствора в емкостях использовали водопроводную воду. На этом этапе исследований исключили влияние солевого воздействия на бетон.

Вторую партию образцов бетона подвергали стандартным испытаниям замораживанием-оттаиванием по 3-му методу ГОСТ 10060-95 при температуре -(50. 55) °С в 5 % - ом растворе

Статическую механическую нагрузку на образцы бетона имитировали однократным загружением их после оттаивания (через каждые 5 циклов замораживания-оттаивания) под прессом с усилием, примерно до 20; 30; 50 и 70 % от прочности бетона в проектном возрасте (28 сут.), а при испытаниях на солестойкость - с такой же периодичностью и усилиями, но после насыщения в растворе соли. Уровень нагрузки в МПа для образцов мелкозернистого бетона соответствовал (/ст,2в ~44МПа) 10;20;25;30 МПа; для образцов бетона со щебнем (/сш,28 ~53 МПа) соответственно: 15;25;30;35 МПа.

Динамическую (ударную, сосредоточенную) механическую нагрузку на оттаявшие (насыщенные в растворе соли) образцы бетона имитировали 10-ю ударами копра -плотномера динамического (СТБ 1242-2000; масса груза ~ 2,5 кг; высота падения -

300 мм; точка касания - острие конуса с углом при вершине 60 град.) по одной из их поверхностей (верхняя грань при последующем определении прочности на сжатие) через каждые 5 циклов замораживания-оттаивания (насыщения-высушивания).

На рисунках 2 - 3. приведены графические зависимости, отражающие выявленную тенденцию изменений прочности бетона. а)

б) МШ

0 10 20 30 40 50 60

а - мелкозернистый бетон; б - бетон со щебнем

Рисунок 2. - Тенденция изменения прочности контрольных (Р=0) и основных

образцов бетона естественного (под пленкой) твердения под воздействием циклического замораживания-оттаивания в среде-воде при * = - (50...55) °С и

механической нагрузки

Топ, МПа

О 10 20 30

Рисунок 3. - Тенденция изменения прочности контрольных (Р=0) и основных образцов мелкозернистого бетона естественного (под пленкой) твердения под воздействием циклического замораживания-оттаивания в растворе соли при * =

- (50...55) °С и механической нагрузки

Следует отметить, что после первых 10.20 циклов замораживания-оттаивания в растворе соли или в воде и до 10 циклов испытаний на солестойкость(в статье не приведены) прочность образцов бетона (до уровня статической нагрузки в 10.20 МПа для мелкозернистого бетона и в 15.25 МПа для бетона со щебнем) несколько возрастает. Причем это явление имеет место (особенно при глубоком охлаждении) только в бетонах с достаточно высокой плотностью структуры. При циклическом замораживании-оттаивании бетона (например, достигшего проектной прочности и характеризующегося степенью гидратации цемента в 60.70 % при водопоглощении по массе в 3.4 %, как в нашем случае) все же продолжают развиваться (хотя и медленно) реакции гидратации цемента. Одновременно с этим явлением знакопеременные температурные воздействия вызывают деструктивные процессы. В результате на начальном этапе испытаний превалирует эффект побуждения гидратационного процесса, выражающийся в росте прочности бетона. С течением времени начинают преобладать деструктивные явления, которые в наших экспериментах усилены за счет механического воздействия периодически прикладываемой к образцам нагрузки. Под ее воздействием возникают напряжения в объеме цементного камня (особенно в зонах контакта его с заполнителями), приводящие к микротрещинообразованию и снижению прочности бетона. В случае использования при замораживании-оттаивании раствора соли эффект начального роста прочности бетона в процессе испытаний имеет место, но менее значителен и кратковременен, т.к. на более раннем этапе проявляется деструк-тивное влияние соли.

Сопоставление данных о влиянии на изменения прочности бетона статически приложенной нагрузки и ударной свидетельствует, что отрицательное воздействие динамической ударной нагрузки примерно соответствует (по фактическим данным снижения прочности бетона) уровню статической нагрузки более 60 % (т.е. ее уровню, соответствующему верхней границе трещинообразования бетона [14]). На наш взгляд, это

связано с тем, что и в первом, и во втором варианте воздействия на бетон механическими нагрузками появляются микротрещины в структуре бетона, развитие которых усугубляется действием знакопеременных температур и деформаций, а также других ранее упоминавшихся факторов при замораживании-оттаивании бетона. При этом «точечно» приложенные динамические нагрузки даже более опасны (с позиций обеспечения долговечности бетона), чем статические.

Высокопрочный бетон.Эксплуатационные характеристики высокопрочного бетона (/ош.28 ~ 100-110 МПа)с полифункциональной добавкой: водопоглощение по массе, водонепроницаемость (по воздухопроницаемости), морозостойкость (3-й метод испытаний в солевой среде) определяли по методикам действующих нормативных документов (таблица 2).

Состав бетона с полифункциональной добавкой номинально был одинаков, но при равноподвижной бетонной смеси характеризовался В/Ц = 0,34 долей ед., а также на ~ 5 % большим расходом твердофазных компонентов, так как его средняя плотность была большей (рсм ~ 2530 кг/м3), чем у бетона без добавки (рсм~ 2420 кг/м3).

При этом водонепроницаемость оценивали по воздухопроницаемости с помощью прибора типа «Агама-2Р» по ГОСТ 12730.5-84, на сериях (6 штук) образцов-кубов с ребром 150 мм, а морозостойкость - на сериях образцов-кубов с ребром 100 мм.

Таблица 2. - Результаты оценки эксплуатационных свойств высокопрочного бетона

Характеристика состава бетона (класс по прочности на сжатие) Водопо глощен ие по массе, % Водонепроницаемо сть (по воздухопроницаемо сти) Морозостойкость

аг, см3/с Марка ЭД' Количество циклов насыщения в 5 %-ном растворе №С1 (1-ый метод) Марка р***

1. Высокопрочный бетон* 2,4 0,0094 W20 37** (1000) Б1000

2. Высокопрочный бетон с полифункциональной добавкой* 2,0 0,0066 W20 37** (1000) Б1000

* Состав № 1 - с 1 % пластификатора (Ст) и 10 % традиционного микрокремнезема; состав № 2 - с полифункциональной добавкой 1 % Ст + 0,5 % СН + 0,25 % СА + + 1 % УДМК.

** Эксперимент прекращен, но образцы бетона не имеют дефектов и их прочность практически на уровне исходной (т. е. контрольных образцов до начала испытаний). *** Марка по морозостойкости приведена для бетона общестроительного назначения

В процессе испытаний на морозостойкость высокопрочного, особо плотного бетона был подтвержден факт достаточно продолжительного по времени (рисунок4) роста

прочности образцов под влиянием попеременного замораживания-оттаивания.

Объяснение этому явлению было дано в исследованиях [15-17] по установленному факту роста прочности образцов особо плотного бетона «сухого формования» при циклическом замораживании-оттаивании с использованием среды - воды (1-й метод по ГОСТ 10060.0-95). Причиной роста прочности бетона является своеобразное развитие (углубление) процесса гидратации цемента в таких условиях, сопровождающееся медленным ростом количества новообразований, дополнительным уплотнением и упрочнением реакционных каемок вокруг непрогидратировавшихчастиц цемента.

н

I

и

Е.

с

и

Рисунок. 4.-Изменение прочности на сжатие высокопрочного бетона в процессе испытаний на морозостойкость

В работе [15] период роста прочности бетона при испытаниях в среде - воде составил 400-600 циклов замораживания-оттаивания, затем началось медленное снижение прочности, но и через 1000 циклов она превышала начальную на ~ 6,0 %.

В нашем случае, несмотря на то, что используется среда - 5 %-ный раствор №С1 и замораживание при I ~ минус 55 °С, эта тенденция в целом повторяется. Особенно, если соотнести результаты испытаний с таковыми для «среды - воды» (т. е. по 1-му методу оценки морозостойкости). На наш взгляд, в обоих случаях общность отмеченной тенденции изменения прочности особо плотного бетона в процессе испытаний на морозостойкость базируется на примерном соответствии параметров его структуры. В рассмотренных случаях, при разнице в условиях и времени проведения испытаний, бетон характеризовался практическим равенством величины водопоглощения по массе (~ 2,0 %) и водонепроницаемостью марки W20. То есть структурное строение (соответственно, пористость и проницаемость) цементного камня в бетоне было примерно на одном уровне, что и отразилось в результатах испытаний.

Заключение. Введение в состав бетона воздухововлекающих добавок безусловно способно обеспечить его морозостойкостьна уровне марки «Т200» и даже «Р300» при испытаниях в солевой среде. С целью дальнейшего повышения морозостойкости бетона рационально добиваться одновременного повышения его плотности и непроницаемости наряду с высокой прочностью. Оптимальное сочетание этих факторов способно обеспечить устойчивость цементного бетона к комплексному воздействию деструктивных

Испытательные циклы в солевой среде, цикл

эксплуатационных факторов.

Выявленные закономерности влияния механических нагрузок позволяют понять причины ускоренной деструкции бетона, подверженного в процессе эксплуатации комплексному воздействию среды, усиленному их действием.

Оценка морозостойкости цементного бетона по снижению прочности на 5% от исходной для высокопрочного бетона не рациональна. Очевидно, что снижение прочности от 80.90 МПа и более на 5% (т.е. на 4,0.4,5 МПа) при практически полном сохранении структуры и целостности материала, а также прочности на уровне в 75.85 МПа не соотносится с потерей эксплуатационной надежности. Очевидно, что такой бетон будет обеспечивать ее длительный период. В этой связи представляется необходимым в современных условиях критически переоценить требования действующих нормативов об обязательном введении в состав бетона дорожного назначения воздухововлекающих добавок. Естественно, что для этого необходимо провести многоплановые и объемные исследования проблемы повышения морозостойкости бетона с учетом возможностей, которые обеспечивают современные химические и минеральные добавки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бондарович, А. И. Влияние комплексных физико-механических воздействий на структуру и морозостойкость вибропрессованного тяжелого бетона [Электронный ресурс] : диссертация ... канд. техн. наук : 05.23.05 / А. И. Бондарович ; Белорусский национальный технический университет. - Минск, 2015.

2. Попов, Н.Д., Невский, В.А. К вопросу об усталости бетона при многократных циклах чередующихся воздействий окружающей среды / Н.Д. Попов, В.А.Невский // Тр. МИСИ им. В.В. Куйбышева. Сб. № 15. - М., 1957.-е. 73-90.

3. Шестоперов, С.В. Цементный бетон в дорожном строительстве / С.В. Шестоперов -М.: Дориздат, 1950. - 132 с.

4. Стольников, В.В. Исследования по гидротехническому бетону/ В.В.Стольников - М.: - Л.: Госэнергоиздат. 1953. - 330 с.

5. Горчаков, Г.И., Капкин, М.М., Скрамтаев, Б.Г. Повышение морозостойкости бетона в конструкциях промышленных и гидротехнических сооружений. - М.: Стройиздат, 1965. - 195 с.

6. Powers, Т.С. Working hypothesis for further studies of frost resistance of concrete / T.CPowers // J. Am. Coner. Inst., 1945, № 4. - v. 16.

7. Powers, Т.С., Helmuth RA. Theory of volume changes in hardened portlandсemеnt paste during freezing / Т.С. Powers, RA. Helmuth // Proceedings Higway Research Board, 1953: -v. 32.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8. Батяновский, Э.И. Особо плотный бетон сухого формования / Э.И. Батяновский - M.: НП ООО «Стринко», 2002. - c. 103-108.

9. Москвин, В.М., Иванов, Ф.М. Алексеев, С.Н. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты / В.М. Москвин, Ф.М. Иванов, С.Н. Алексеев - М.: Стройиздат, 1980. - 536 с.

10. Ахвердов, И.Н., Станишевская, И.В. Механизм разрушения пористых материалов при насыщении их солями / И.Н. Ахвердов, И.В. Станишевская // ДАН БССР. - Минск, 1967. - Т. 11, № 4. - c. 320-323.

11. Иванов, Ф.М. Защита железобетонных транспортных сооружений от коррозии / Ф.М. Иванов - М.: Транспорт, 1968. - 175 с.

12. Шалимо, М.А. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии / М.А. Шалимо - Мн.: Выш. Шк., 1986 г. - 200 с.

13.Батяновский, Э.И., Бондарович, А.И. Оценка эксплуатационной долговечности тяжелого бетона по критерию «остаточной» морозостойкости / Э.И. Батяновский, А.И. Бондарович // Автомобильные дороги и мосты, 2010, № 2 (6). - c. 49-59.

14. Берг О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. М.: Госстройиздат, 1962. - 96с.

15. Батяновский, Э. И. Основы технологии изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций с применением сухих бетонных смесей :дис. ... докт. техн. наук : 05.23.05; 05.23.08 / Э. И. Батяновский. - Минск, 2002. - 351 л.

16.Zakirjanovich, K. J., Karimjonovich, K. S., & Gulomjanovich, A. I. (2021). Periodic volatile modes in the working organ of a cotton purifier. NVEO-NATURAL VOLATILES & ESSENTIAL OILS Journal| NVEO, 10763-10769.

17. Холмирзаев, Ж. З., Кучкоров, С. К., & Эксанова, С. Ш. (2020). УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧЕГО ОРГАНА ОЧИСТИТЕЛЯ ХЛОПКА. КОНЦЕПЦИИ И МОДЕЛИ УСТОЙЧИВОГО ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ, 137

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.