CC BY
100УДК 972.53
Л.М. ДОБШИЦ, д-р техн. наук (levdobshits@yandex.ru)
Российский университет транспорта (127994, г. Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9)
Пути повышения долговечности бетонов
Долговечность бетонов может быть существенно повышена при условии обоснованного назначения проектных требований к бетону, правильного выбора материалов для его приготовления, подбора состава бетонной смеси с учетом заданных свойств, соблюдения технологии приготовления, укладки, уплотнения и ухода за бетоном в процессе его активного твердения и эксплуатации. Приведены рекомендации для достижения наилучших результатов по каждому из перечисленных пунктов. Отмечено, что сопротивление бетона деструкции будет тем активнее, чем выше его непроницаемость, на которую влияет величина открытой пористости и размер пор. Показано, что низкая морозостойкость еще одна причина недостаточной долговечности бетона и железобетона. Подробно рассмотрены причины и механизм образования различных видов пор: резервных, контракционных, замкнутых, условно замкнутых, открытых.
Ключевые слова: долговечность, бетонная смесь, деструкция, пористость, морозостойкость, водонепроницаемость, бетон, железобетон. Для цитирования: Добшиц Л.М. Пути повышения долговечности бетонов // Строительные материалы. 2017. № 10. С. 4-9.
L.M. DOBSHITS, Doctor of Sciences (Engineering) (levdobshits@yandex.ru)
Moscow State University of Railway Engineering (9, bldg. 9, Obraztsova Street, 127994, Moscow, Russian Federation)
Ways to Improve the Durability of Concretes
Durability of concretes can be significantly improved under the condition of reasonable assignment of design requirements for concrete, correct choice of materials for its preparation, selection of concrete mix with due regard for the specified properties, compliance with the technology of preparation, placing, compaction, and care for concrete in the process of its active hardening and operation. Recommendations for achieving the best results for each of listed items are presented. It is noted that the concrete resistance to destruction will be more active, the higher its impermeability, which is affected by the value of the open porosity and sizes of pores. It is shown that the low frost resistance is another reason for insufficient durability of concrete and reinforced concrete. Reasons and mechanism of formation of various types of pores (reserve, contraction, closed, conditionally closed, open) are considered in details.
Keywords: durability, concrete mix, destruction, porosity, frost resistance, water impermeability, concrete, reinforced concrete.
For citation: Dobshits L.M. Ways to improve the durability of concretes. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 10, pp. 4-9. (In Russian).
Срок службы промышленных, гражданских и транспортных сооружений определяется десятками лет. В связи с этим их расчет и проектирование ведутся с такими коэффициентами запаса, что позволяет выдерживать прилагаемые к ним все возрастающие во времени нагрузки в расчетные сроки эксплуатации. Однако многие сооружения начинают разрушаться и требуют ремонта задолго до истечения расчетного срока их службы. Причина таких явлений — низкая долговечность, обусловленная различными видами коррозионного разрушения материалов элементов и конструкций сооружений. В связи с этим, в настоящее время во всем мире в области теоретического и практического материаловедения особое внимание уделяется выявлению причин и предотвращению коррозионного разрушения строительных материалов для повышения долговечности и, как следствие, увеличению срока службы конструкций и сооружений.
В современных условиях одними из основных конструкционных материалов для изготовления промышленных, гражданских и транспортных сооружений являются бетон и железобетон. Бетоны, имеющие по сравнению с обычно используемыми в строительной практике улучшенные эксплуатационные и прочностные свойства, часто называют высокофункциональными бетонами. Такие бетоны имеют повышенные водонепроницаемость ^ 10—12), морозостойкость ^300—600) и другие эксплуатационные свойства и находят все большее применение. Это связано с тем, что долговечность бетона определяется его способностью противостоять как внешним (атмосферным), так и внутренним (химическим и физическим реакциям) воздействиям. При этом в обоих случаях воздействия сопротивление бетона деструкции будет тем активнее, чем выше его непроницаемость.
Следовательно, одним из важнейших факторов, определяющих долговечность бетона, является его во-
донепроницаемость. Другим фактором, определяющим способность бетона противостоять деструктивным процессам, является морозостойкость, т. е. способность противостоять циклам попеременного замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии. Морозостойкость и водонепроницаемость хотя и имеют существенные особенности, во многом зависят от одних и тех же параметров бетона. В связи с этим многие способы повышения одного из этих свойств бетона положительно отражаются на другом.
Как известно, под водонепроницаемостью бетонов понимают их способность не пропускать через свою толщу воду или водные растворы различных веществ. При этом абсолютно водонепроницаемым бетон может стать только при полной гидроизоляции его поверхности со стороны прилагаемого давления жидкости. Это связано с тем, что фильтрация воды через бетон и цементный камень происходит не только при больших избыточных давлениях жидкости (0,1—1 МПа), но и при очень малых (до 0,1 Па) [1]. В связи с этим в [1] отмечено, что практически водонепроницаем такой бетон, у которого скорость внешней диффузии (испарений с поверхности) превосходит скорость внутренней (подвод воды поверхности). С таких позиций получение практически водонепроницаемого бетона становится технически возможным и практически осуществимым. Водонепроницаемость бетона обусловлена тем, что бетон является капиллярно-пористым телом, в котором капилляры образуют взаимосвязанную систему, проницаемую для жидкостей, в частности воды. При твердении уложенного бетона вследствие гидратации цемента проницаемость бетона резко уменьшается, так как уменьшается общая пористость, а самое главное, система пор становится дискретной. Как правило, увеличение общей пористости бетона приводит к снижению его водонепроницаемости, однако ее влияние не является
4
октябрь 2017
Таблица 1
Морозостойкость полностью водонасыщенных бетонов
№ серии Величина В/Ц Коэффициент морозостойкости после числа циклов
1 3 5 10
1 0,4 0,9 0,7 0,54 0,41
2 0,45 0,8 0,7 0,45 0,33
3 0,5 0,72 0,65 0,42 0,25
4 0,55 0,65 0,6 0,4 0,25
столь простым и однозначным, так как большое влияние на водонепроницаемость оказывают величина открытой (или интегральной) пористости Пи и размер этих пор (распределение пор по радиусам).
Чем выше степень гидратации цемента а, тем больше степень разобщения порового пространства цементного камня. Следовательно, в процессе твердения часть открытой пористости, разобщаясь продуктами твердения цемента (цементным гелем), переходит в замкнутую, т. е. образуется замкнутая пористость Пз. Таким образом, повышение а снижает общую и интегральную пористость, увеличивает замкнутую и, как следствие, повышает водонепроницаемость бетона. Кроме того, продукты гидратации цемента, заполняя поровое пространство цементного камня, уменьшают средний радиус капилляров, так как объем продуктов гидратации — цементного геля примерно в 2,1 раза больше объема цемента, вступившего в реакцию, что также способствует увеличению водонепроницаемости.
Вторым важнейшим фактором, определяющим водонепроницаемость бетона, является величина водо-цементного отношения В/Ц. Повышение значения В/Ц снижает водонепроницаемость бетона, так как увеличиваются общая и открытая пористость бетона и среднее значение величины радиуса капилляров цементного камня. Влияние В/Ц на водонепроницаемость носит обратно пропорциональную зависимость. Водонепроницаемость цементного камня при значении В/Ц до 0,4 близка к нулю; при В/Ц = 0,45 коэффициент фильтрации равен 3-10-12 см/с; при возрастании В/Ц более 0,45 водонепроницаемость резко снижается; при В/Ц=0,7 коэффициент фильтрации достигает значений 1,2-10-10 см/с. Это объясняется следующим. Как известно, величина общей пористости бетона По (в %) описывается уравнением [2]:
По = Ц/10(В/Ц—0,23-а)+(1—б)-100, (1)
где В и Ц — расходы воды и цемента в кг на 1 м3 бетона соответственно; б — степень уплотнения бетонной смеси.
Из уравнения (1) следует, что при постоянном расходе цемента на 1 м3 бетона и а, общая пористость является функцией величины В/Ц, следовательно, при увеличении В/Ц возрастает По и снижается водонепроницаемость бетона. В то же время увеличение расхода цемента свыше 350—400 кг/м3 бетона при постоянном значении В/Ц увеличивает общую пористость и снижает водонепроницаемость бетона. Кроме того, с увеличением расхода цемента возрастает удельный объем цементного камня в единице объема бетона и, следовательно, возрастает удельный объем пористой части бетона. Также с увеличением расхода цемента снижается трещиностойкость цементного камня, особенно после термовлажностной обработки (ТВО), и в процессе эксплуатации бетона появляются усадочные трещины, которые повышают общую и интегральную пористость, что снижает водонепроницаемость и морозостойкость бетона. Усадочные трещины будут образовываться во
всех случаях твердения бетона, кроме абсолютно водного твердения. Однако такое твердение чрезвычайно редко наблюдается на практике.
Второй причиной недостаточной долговечности бетона и железобетона является их низкая морозостойкость. Разрушение бетона, находящегося в водонасы-щенном состоянии, при попеременном замораживании и оттаивании вызывается рядом причин. Однако основная из них — фазовый переход находящейся в бетоне жидкости в твердое агрегатное состояние при понижении температуры окружающей среды. Это приводит к увеличению объема льда, образующегося из существовавшей жидкой фазы, и возникновению напряжений в цементном камне.
Напряжения, возникающие при этом в бетоне, столь велики, что должны разрушить цементный камень, если все поры в бетоне заполнены жидкостью. Это подтверждают проведенные автором исследования. Были изготовлены четыре серии бетонных образцов размером 10x10x10 см, приготовленных из бетонной смеси состава Ц:П:Щ=1:2:3 при различных В/Ц. Часть образцов после твердения 28 сут в воде насыщалась водой под вакуумом, а затем образцы испытывались на морозостойкость по основному методу ГОСТ 10060—95. Оставшиеся образцы твердели все время до испытаний в воде (табл. 1). Как следует из полученных результатов, коэффициент морозостойкости, равный отношению прочности образцов после испытаний на морозостойкость к прочности водонасыщенных образцов, уже после первого цикла испытаний составляет 0,8—0,9, а после трех циклов снижается до 0,65—0,7, т. е. бетон считается не выдержавшим испытание на морозостойкость уже после трех циклов испытаний. При этом происходит значительное снижение массы образцов. Особенно существенно снижение прочности у бетонов, имеющих В/Ц более 0,4, а с увеличением В/Ц снижение прочности идет более интенсивно.
Способность бетона противостоять разрушению при многократном замораживании и оттаивании в во-донасыщенном состоянии объясняется присутствием в его структуре резервных пор, не заполненных водой, в которые может отжиматься часть воды в процессе замораживания под действием давления растущих кристаллов льда.
Причины и механизм образования таких пор заключаются в том, что процессы гидратации цемента сопровождаются химической контракцией. Эти поры имеют высокий капиллярный потенциал, и если они контактируют с более крупными порами и капиллярами, то кон-тракционные поры заполняются влагой, а более крупные поры и капилляры частично или полностью обезвоживаются. Такое обезвоживание может происходить в том случае, если обезвоживаемые поры со всех сторон окружены (блокированы) порами геля, т. е. в эти крупные поры не может поступать влага из других пор или из окружающей среды.
Как показывают результаты многих исследований [3—5], образование контракционных пор начинается через небольшой промежуток времени после начала
jj. ®
октябрь 2017
5
Таблица 2
Морозостойкость бетонов
Состав добавки, % массы цемента Коэффициент морозостойкости при числе циклов замораживания-оттаивания
50 100 200 250 300
Без добавок 0,9 0,85 0,75 0,65 0,51
0,01 0,89 0,75 0,62 0,55 -
затворения цемента водой. При этом контракция проявляется тем в большей степени, чем ниже В/Ц и быстрее формируется жесткий каркас цементного камня. Более быстрое формирование жесткого каркаса будет происходить при надлежащем химико-минералогическом составе цемента, при введении специальных добавок, способствующих образованию и росту кристаллических образований.
Такие условно замкнутые поры, частично или полностью обезвоженные под действием контракции, будут являться тем «резервом», в который может отжиматься поровая жидкость кристаллами льда при замораживании бетона. Следовательно, в первом приближении можно считать, что объем «резервных» пор бетона при абсолютном его уплотнении равен объему контракци-онных пор.
Жидкость, перемещающаяся в резервные поры под действием кристаллов льда, не будет вызывать появления гидростатического давления до тех пор, пока все резервные поры не будут ею заполнены. Таким образом, все технологические приемы, способствующие образованию условно замкнутых пор в бетоне, будут повышать морозостойкость бетона. К их числу относятся следующие: снижение величины В/Ц путем введения пластификаторов и применения совершенных методов уплотнения бетонной смеси; повышение степени гидратации цемента; выбора его надлежащего химико-минералогического состава и некоторые другие.
Кроме резервных пор, образовавшихся вследствие контракции, в бетоне могут возникать условно замкнутые поры, образующиеся от воздухововлечения в бетонную смесь. Такие поры могут выполнять функцию резервных пор, если со всех сторон окружены порами геля; в противном случае эти поры становятся открытыми, при погружении бетона в жидкость они обводняются и, естественно, снижают морозостойкость бетона.
Автором проведены экспериментальные исследования, которые подтверждают вышесказанное. Бетонные образцы размером 10x10x10 см были изготовлены из бетонной смеси состава Ц:П:Щ=1:2:3 при В/Ц=0,7. Образцы первой серии не имели добавок, а образцы второй серии содержали добавку СНВ в количестве 0,01% массы цемента. Результаты по определениям морозостойкости, проведенные по основному методу ГОСТ 10060—95, приведены в табл. 2.
Как следует из приведенных данных, введение воз-духововлекающих добавок в бетон, имеющий В/Ц=0,7, не только не повысило морозостойкость, но и привело к существенному снижению. Это объясняется тем, что поры, образовавшиеся от введения СНВ, при таком большом В/Ц не блокированы цементным гелем и увеличивают не условно замкнутую, а открытую пористость бетона. Как показывают расчеты и эксперименты [4], повышение морозостойкости путем введения воздухововлекающих добавок может быть эффективным только для бетонов, имеющих В/Ц не более 0,62.
Другой вид пор бетона — открытые (интегральные) поры естественно играют противоположную роль, так как с увеличением их удельного объема возрастает объем жидкости, переходящий в лед при замораживании бетона. Чем больше этот объем, тем раньше исчерпается возможность бетона противостоять морозной де-
струкции при попеременном его замораживании и оттаивании.
На величину морозостойкости бетонов оказывает влияние целый ряд факторов, однако, как видно из вышесказанного, основным, определяющим является соотношение между объемами условно замкнутых Пу.з и интегральных Пи пор. Таким определяющим параметром является критерий морозостойкости Кмрз, который описывается уравнением [4, 5]:
Км
П., / 0,09 ■ Пи.
(2)
Проведенными исследованиями [4—6] установлено, что между морозостойкостью бетонов и критерием морозостойкости существует тесная корреляционная связь, в связи с чем этот критерий может использоваться для прогнозирования и ускоренного определения морозостойкости.
Анализ факторов, определяющих водонепроницаемость и морозостойкость бетонов, показывает, что долговечные бетоны могут быть получены только при выполнении целого комплекса технологических мероприятий, осуществляемых на всех стадиях изготовления и службы сооружений [7] в направлении состав — строение — свойства.
Первая стадия — выбор материалов и проектирование состава бетона.
Правильному выбору материалов для получения долговечных бетонов уделялось внимание многими исследователями [4, 5, 8, 9], и этот вопрос тщательно изучен, в связи с чем на нем подробно останавливаться не будем. Необходимо только отметить, что при выборе вяжущего для получения водонепроницаемого и морозостойкого бетона к нему предъявляются различные требования. Так, для водонепроницаемого бетона рекомендуется [8] применять глиноземистый цемент, пуц-цолановый и шлакопортландцемент, что не рекомендуется для получения морозостойкого бетона [4, 9]. При этом существенное значение имеет и содержание минералов С3А и C4AF. В обычном портландцементе, в частности, содержание С3А рекомендуется [3, 10, 11] ограничивать величиной 7%. Установлено [7], что и при высоком содержании в цементе С3А и C4AF можно получить высокоморозостойкие бетоны (до F=400—500 и более), но только при введении специальных добавок и строгом контроле за качеством приготовления, укладки и ухода за бетоном во время его твердения. Кроме того, для получения водонепроницаемого бетона рекомендуется применять цементы более тонкого помола [8, 13], а для морозостойких бетонов тонкость помола должна ограничиваться величиной 300—350 м2/кг [3, 4].
В связи с тем, что для получения долговечных бетонов необходимо обеспечение одновременно высоких водонепроницаемости и морозостойкости, оптимальным представляется ограничение величин С3А<7% и удельной поверхности цемента до 350 м2/кг.
Одним из путей повышения водонепроницаемости, морозостойкости и прочности бетонов является использование смешанных вяжущих с суперпластификаторами нового поколения и наполнителями.
Подбор состава водонепроницаемого бетона заключается в получении такой плотности, чтобы коэффици-
научно-технический и производственный журнал Л-}
октябрь 2017 Ы- . ] ■ * '
ент фильтрации был не более 1,2-10-10 см/с [8]. Методы подбора такого состава приведены в ряде работ, в частности в работах [13].
При подборе состава морозостойкого бетона в первую очередь необходимо решить вопрос о правильном назначении проектной (нормативной) морозостойкости. Такой вопрос связан с тем, что бетон, имеющий проектную (часто довольно высокую) морозостойкость, во многих сооружениях разрушается задолго до конца проектного срока их эксплуатации. К сожалению, до настоящего времени не существует единой методики назначения морозостойкости, в связи с чем различными СНиПами для одних и тех же условий предъявляются различные требования по морозостойкости бетона.
Для назначения проектной морозостойкости Мрз можно воспользоваться формулой [4, 12]:
МН3 = ГНДЗ,
(3)
где Г — нормативный срок службы сооружения, годы; Н — нормативное (расчетное) число циклов в год; Д — коэффициент суровости условий эксплуатации сооружения; З — коэффициент условий работы бетона.
Не претендуя на абсолютную точность и правомерность, назначение нормативной морозостойкости по формуле (3) позволяет учитывать большинство факторов, влияющих на число циклов замораживания и оттаивания испытываемых бетоном сооружений в процессе их эксплуатации, и самозалечивание бетона во время службы. Расчеты, выполненные по формуле (3), показывают, что величина нормативной морозостойкости во многих случаях должна быть повышена по сравнению с назначаемой в настоящее время.
Перед подбором состава бетона на заданную морозостойкость необходимо провести прогнозирование возможности ее получения. Для этого можно воспользоваться зависимостью Мр^(Кмрз) [4, 5] и определить требуемую величину Кмрз по нормативной морозостойкости. Значение Кмрз, полученной по этой зависимости, сравнивают с величиной Кмрз, полученной по формуле (2). В этом случае величины Пу.з и Пи определяют расчетным путем. Если расчеты покажут, что требуемая морозостойкость бетона на данных материалах и применяемой технологии не может быть получена, то уже на этой стадии необходимо ввести необходимые коррективы в состав бетона и технологию его приготовления. На этой стадии подбора состав бетона можно рассчитать по формуле (4). Минимальный расход цемента Цмир для получения требуемой нормативной морозостойкости МНрз, определенной по формуле (3):
Цм,
Кмрз [В+(1—6)1000]/[а(0,27Кмр+0,46)]. (4)
мрз
Подбор состава бетона на требуемую морозостойкость начинают с определения максимального значения В/Ц, при котором будет обеспечена Мррз по формуле (3) из выражения В/Ц=0,456а/Кмрз+0,27/а, и сравнения полученного значения с максимальной величиной В/Ц, обеспечивающей получение требуемого класса бетона по прочности. Из полученных значений В/Ц выбирают наименьшее и его принимают для дальнейших расчетов. Далее подбор состава бетона ведут методом построения зависимости удобоукладываемости от раздвижки зерен песка цементным тестом [14].
Следующей стадией является приготовление бетонной смеси.
Расчеты, проведенные при проектировании составов высокодолговечных (высокофункциональных) бетонов, показывают, что обеспечение заданной морозостойкости невозможно осуществить только правильным подбором состава бетона и для этого требуются
другие технологические приемы. При этом такие приемы должны обеспечивать одновременное повышение и морозостойкости и водонепроницаемости.
На основании вышесказанного автором предложены некоторые способы повышения этих свойств бетонов.
Один из них заключается во введении в бетонную смесь при ее приготовлении специальных добавок, повышающих морозостойкость и водонепроницаемость бетонов [13, 15]. Такой новой многофункциональной добавкой может служить добавка «МИКС» (ТУ 5743-005-8373815—07), позволяющая получать бетоны не только высокой прочности, в том числе в ранние сроки твердения, но и высокой долговечности. Добавка «МИКС» пластифицирует бетонную смесь, имеет в своем составе центры кристаллизации новообразований, что способствует быстрому нарастанию пластической прочности при относительно невысоких температурах, и обладает демпфирующими компонентами, «гасящими» трещины, образующиеся в бетоне. Таким образом, можно значительно снизить или вообще отказаться от ТВО бетонов. Автором разработана технология приготовления бетонов при мягких режимах ТВО [16], что позволило снизить интенсивность тепломассопереноса, величины термических напряжений и напряжений от непроявившейся капиллярной усадки.
Плавное нарастание прочности твердеющим бетоном и значительно меньшее негативное влияние ТВО при мягких режимах позволяют избежать появления в бетонах термических напряжений, кристаллизационного давления растущих новообразований, возникновения микродефектов, являющихся концентраторами напряжений и зародышами будущих трещин. Кроме того, применение этой технологии позволяет экономить до 20% цемента, что дает не только ощутимый экономический эффект, но и позволяет снизить пористость бетона. А это, в свою очередь, повышает: стойкость бетонов к попеременному увлажнению и высушиванию, водонепроницаемость, водостойкость и морозостойкость бетонов.
Большое влияние на долговечность сооружений оказывает технология изготовления изделий и конструкций.
Для повышения долговечности сборных и монолитных конструкций из бетона и железобетона от действия жидких агрессивных сред разработан эффективный метод гидроизоляции и защиты бетона герметиками нового поколения. Он заключается в комбинированном способе защиты путем создания на поверхности конструкций защитного покрытия материалами на минеральной основе и в пропитке поверхности данными материалами. Для этого разработан материал на минеральной основе «Герсмесь» с высокими строительно-технологическими, защитными и эксплуатационными свойствами, установлена возможность его применения с противоморозными добавками для работ при отрицательной температуре. Материал имеет химическое родство с бетонной основой, повышает водонепроницаемость до W 50 и имеет прочность до 40 МПа.
Другим направлением повышения долговечности протяженных монолитных конструкций сложной конфигурации, сооружаемых на месте, является разработка специальных технологий приготовления, укладки, уплотнения и ухода за твердеющим бетоном. Таким примером может служить технология изготовления барьерных ограждений транспортных сооружений.
Следующим этапом обеспечения высокой долговечности бетонов является контроль соответствия полученных свойств бетонов требованиям проектного задания. Определение водонепроницаемости бетонов не вызывает больших проблем и может быть осуществлено за
< \ научно-технический и производственный журнал
IK-Vi'.^- ЯЛУ октябрь 2017
7
7—10 сут. При этом необходимо отметить, что бывают случаи, когда бетон конструкций, имеющий по результатам лабораторных испытаний водонепроницаемость до W 8—10, проницаем при значительно меньших давлениях воды. По мнению автора, это обусловлено различием условий при испытании в стандартных условиях (по ГОСТ 12730.5—84) и работой бетона в реальных условиях, когда на конструкцию оказываются и другие воздействия, в частности вибрация. В этом случае свойства воды меняются, ее вязкость значительно понижается, и вода может проходить сквозь структуру бетона по порам и капиллярам такого малого диаметра, которые до такого воздействия были водонепроницаемыми.
Наибольшую сложность вызывает определение морозостойкости бетонов. Стандартные методы определения этого свойства, регламентированные ГОСТ 10060—95, позволяют получать результаты только через несколько месяцев после изготовления бетона (первый основной метод) или требуют наличия в лабораториях мощного холодильного оборудования. В связи с этим затрудняется оперативный контроль морозостойкости бетонов, и в случае, когда морозостойкость оказывается менее требуемой по проекту, невозможно своевременно внести коррективы в состав бетона и ликвидировать брак.
Морозостойкость затвердевшего бетона может быть оперативно оценена ускоренным способом с помощью критерия Кмрз. При этом обеспечивается высокая корреляция между морозостойкостью, определенной по методу ГОСТ, и морозостойкостью по критерию Кмрз (коэффициент корреляции находится в пределах 85—98%). Этот способ, разработанный специалистами МИИТа, позволяет прогнозировать морозостойкость бетонов как без добавок, так и бетонов с добавками, когда температура замораживания достигает -50оС, т. е. в том случае, когда практически вся поровая жидкость бетона при его замораживании переходит в лед [4, 6, 7].
Последней стадией получения долговечных бетонов является уход за ними в процессе эксплуатации. Как показывают проведенные исследования [4, 17], возможно повысить долговечность бетонов в несколько раз путем периодического вакуумирования бетонов, прошедших некоторое число циклов попеременного замораживания и оттаивания.
Исследования проводились на образцах размером 10x10x10 см, изготовленных из бетонных смесей состава Ц:П:Щ=1:2,5:3 при В/Ц=0,55.
Экспериментальные исследования показали, что эффективность и периодичность вакуумирования зависят от начальной морозостойкости бетонов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что оптимальным временем вакуумирования является 0,25—1 ч, а разряжением — остаточное давление 0,01 МПа. Такой способ ухода за бетоном позволяет значительно увеличить его морозостойкость и повысить долговечность транспортных конструкций и сооружений.
Изложенные пути и способы повышения долговечности бетонов позволяют изготавливать конструкции и возводить сооружения, которые могут эксплуатироваться расчетные сроки без ремонтов и восстановления и при относительно невысоких расходах на их содержание. При этом необходимо отметить, что долговечность бетонов может быть существенно повышена только при условии выполнения всего комплекса мероприятий, описанных выше, в направлении состав — структура — свойства, начиная с обоснованного назначения проектных требований к бетону, включая правильный выбор материалов для его приготовления, подбор состава бетонной смеси на заданные свойства, технологию приготовления, укладки, уплотнения, и заканчивая уходом за бетоном в процессе его активного твердения и эксплуатации.
Список литературы
1. Мощанский Н.А. Плотность и стойкость бетонов. М.: Госстройиздат, 1951. 251 с.
2. Шейкин А.Е. Строительные материалы. М.: Стройиздат, 1988. 432 с.
3. Кунцевич О.В. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений Крайнего Севера. Л.: Стройиздат, 1983. 132 с.
4. Шейкин А.Е., Добшиц Л.М. Цементные бетоны высокой морозостойкости. Л.: Стройиздат, 1989. 128 с.
5. Шейкин А.Е., Добшиц Л.М. О связи критерия морозостойкости с реальной морозостойкостью бетонов // Бетон и железобетон. 1981. № 1. С. 19—20.
6. Шейкин А.Е., Добшиц Л.М., Баранов А.Т. Критерии морозостойкости ячеистых бетонов автоклавного твердения // Бетон и железобетон. 1986. № 5. С. 31-32.
7. Добшиц Л.М. Основы повышения долговечности бетонов для транспортных сооружений. Обеспечение качества железобетона транспортных сооружений: Научные труды ОАО ЦНИИС. М.: ОАО ЦНИИС, 2006. Вып. 236. С. 51-62.
8. Давидсон М.Г. Водонепроницаемый бетон. Л.: Лен-издат, 1965. 98 с.
9. Колокольникова Е.И. Долговечность строительных материалов (бетон и железобетон). М.: Высшая школа, 1975. 159 с.
10. Горчаков Г.И. Повышение морозостойкости и прочности бетона. М.: Промстройиздат, 1956. 107 с.
11. Шестоперов С.В. Долговечность бетонов. М.: Авто-трансиздат, 1976. 267 с.
12. Шейкин А.Е., Добшиц Л.М. О назначении марки бетона по морозостойкости. Обеспечение качества железобетонных конструкций в суровых климатических условиях и вечномерзлых грунтах. Тезисы докладов Всесоюзной конференции. Якутск: ИПО ЦНТИ, 1988. С. 136-138.
13. Добшиц Л.М., Клибанов А.Л., Федунов В.В. Технология получения высокопрочных, экологически чистых, долговечных бетонов с ранними сроками набора прочности // BicHUK ОдесьKoi держaвноi академш будивницства та архитектури. 2009. Вып. № 35. С. 131-135.
14. Авторское свидетельство1558882 (СССР). Способ определения состава тяжелого бетона / Шейкин А.Е., Добшиц Л.М. Заявл. 8.07.1997. Опубл. 23.04.1990. Бюл. № 15.
15. Патент РФ № 2308429. Комплексная добавка для бетонных и растворных смесей / Добшиц Л.М., Федунов В.В., Круглов В.М., Свиридов О.С. Ломоносова Т.И., Хижняк В.М. Заявл. 10.04. 2006. Опубл. 20.10.2007. Бюл. № 29.
16. Патент РФ № 2319681. Способ изготовления бетонных и железобетонных изделий / Добшиц Л.М., Круглов В.М., Свиридов О.С., Ломоносова Т.И., Крикунов О.И., Федунов В.В. Заявл. 25.09.2006. Опубл. 20.03. 2008. Бюл. № 8.
17. Авторское свидетельство 1502545 (СССР), Способ удлинения сроков эксплуатации бетонных и железобетонных элементов / Шейкин А.Е., Добшиц Л.М., Верников А.Я., Прудовский Д.М. Заявл. 2.12.1986. Опубл. 23.08.1989. Бюл. № 31.
References
1. Moshchansky N.A. Plotnost' i stoikost' betonov [Density and firmness of concrete]. Moscow: Gostoyizdat. 1951. 251 p.
2. Sheykin A.E. Stroitel'nye materialy [Construction materials]. Moscow: Stroyizdat. 1988. 432 p.
8
октябрь 2017
3. Kuntsevich O.V. Betony vysokoi morozostoikosti dlya sooruzhenii Krainego Severa [Concrete of high frost resistance for constructions of Far North]. Leningrad: Stroyizdat, 1983. 132 p.
4. Sheykin A.E., Dobshits L.M. Tsementnye betony vysokoi morozostoikosti [Cement concrete of high frost resistance]. Leningrad: Stroyizdat, 1989. 128 p.
5. Sheykin A.E., Dobshits L.M. About communication of criterion of frost resistance with real frost resistance of concrete. Beton i Zhelezobeton. 1981. No. 1, pp. 19—20. (In Russian).
6. Sheykin A. E., Dobshits L.M., A.T. Baranov. Criteria of frost resistance of cellular concrete of autoclave curing. Beton i Zhelezobeton. 1986. No. 5, pp. 31—32. (In Russian).
7. Dobshits L.M. Bases of increase in durability of concrete for transport constructions. Ensuring quality of reinforced concrete of transport constructions. Scientific works of JSC TSNIIS. Moscow: JSC TSNIIS, 2006. Issue 236, pp. 51—62. (In Russian).
8. Davidson M. G. Vodonepronitsaemyi beton [Waterproof concrete]. Leningrad: Lenizdat, 1965. 98 p.
9. Kolokolnikova E.I. Dolgovechnost' stroitel'nykh materi-alov (beton i zhelezobeton) [Durability of construction materials (concrete and reinforced concrete)]. Moscow: Vysshaya shkola, 1975. 159 p.
10. Gorchakov G.I. Povyshenie morozostoikosti i prochnosti betona [Increase in frost resistance and durability of concrete]. Moscow: Promstroyizdat, 1956. 107 p.
11. Shestoperov S.V. Dolgovechnost' betonov [Durability of concrete]. Moscow: Avtotransizdat, 1976. 267 p.
12. Sheykin A.E., Dobshits L.M. About purpose of brand of concrete on frost resistance. Ensuring quality of rein-
forced concrete designs in severe climatic conditions and permafrost soil. Theses of reports of the All-Union conference. Yakutsk: IPO TsNTI, 1988, pp. 136-138. (In Russian).
13. Dobshits L.M., Klibanov A.L., Fedunov V.V. Tekhno-logiya of receiving high-strength, environmentally friendly, durable concrete with early terms of set of durability. Visnik Odeskoi Derzhavnoi Akademii Budivnitsstvo that to Orchitecture. 2009. No. 35, pp. 131-135.
14. Avtorskoe svidetel'stvo 1558882 (USSR). Sposob opre-deleniya sostava tyazhelogo betona [Way of determination of composition of heavy concrete]. Sheykin A.E., Dobshits L.M. Declared 7.8.1997. Published 4.23.1990. Bulletin No. 15. (In Russian).
15. Patent RF No. 2308429. Kompleksnaya dobavka dlya betonnykh i rastvornykh smesei [Complex additive for concrete and the rastvornykh Mixes] Dobshits L.M., Fedunov V.V., Kruglov V.M., Sviridov O.S., Lomono-sova T.I., Hizhnyak V.M. Declared 10:04. 2006. Published 10.20.2007. Bulletin No. 29. (In Russian).
16. Patent RF No. 2319681. Sposob izgotovleniya betonnykh i zhelezobetonnykh izdelii [Way of production of concrete and concrete goods]. Dobshits L.M., Kruglov V.M., Sviridov O.S., Lomonosov T.I., Krikunov O.I., Fedu-nov V.V. Declared 9.25.2006. Published 20.03.2008. Bulletin No. 8. (In Russian).
17. Avtorskoe svidetel'stvo1502545 (USSR). Sposob ud-lineniya srokov ekspluatatsii betonnykh i zhelezobeton-nykh elementov [Way of lengthening of terms of operation of concrete and reinforced concrete elements]. Sheykin A.E., Dobshits L.M., Vernikov A.Ya., Prudov-sky D.M. Declared 12.2.1986. Published 8.23.1989. Bulletin No. 31. (In Russian).
г. Веймар (Германия) 12-14 сентября 2018 г.
20* Ibauttil
г. 1-1 ]£ ■ л rtlir.J
Институт строительных материалов им. Ф.А. Фингера (FIB) университета Bauhaus-Universität г. Веймар (Германия) организует 20-й Международный конгресс по строительным материалам
Международный конгресс по строительным материалам IBAUSIL проводится в г. Веймаре с 1964 г. и за это время стал авторитетным форумом для научного обмена между исследователями университетов и промышленных предприятий с востока и запада.
Основные темы конгресса
• Неорганические вяжущие вещества; • Стеновые строительные материалы / содержание
• Бетоны и долговечность бетонов; сооружений / переработка материалов.
Официальные языки конференции - немецкий, английский Заявки об участии с докладами в конгресс принимаются до 1 ноября 2017 г. Подробности вы найдете на сайте: www.ibausil.de
www.ibausil.dewww.ibausil.dewww.ibausil.dewww.ibausil.de
j j. ®
октябрь 2017
9
