Корзина
+38067-760-76-88
Самопроизвольное затягивание трещин
Контакты
ПП Будпостач: газобетон и газоблок по оптовой цене
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или физического лица-предпринимателя.
+38067548-64-12kyivstar
+38067760-76-88kyivstar
+38066087-53-08мтс
+38066260-00-01МТС
+38044567-53-57укртелеком
Александр Здоров, Дарья, Виктория, Надежда, Оксана.
УкраинаКиевул. Бориспольская 10 ком 6 (Дом культуры Днепр) напротив радио завода02140
Карта

Самопроизвольное затягивание трещин

Самопроизвольное затягивание трещин

Самопроизвольное затягивание трещин,Известно, что трещины в цементном камне в определенных условиях самопроизвольно затягиваются. А. Р. Шуляченко указывал на серьезное значение этого явления для восстановления структуры бетона, подвергающегося агресс

Самопроизвольное затягивание трещин

Известно, что трещины в цементном камне в определенных условиях самопроизвольно затягиваются. А. Р. Шуляченко указывал на серьезное значение этого явления для восстановления структуры бетона, подвергающегося агрессивным воздействиям среды. Известны опыты Г. К- Дементьева по сращиванию разорванных восьмерок из цементного теста, проведенные им еще в 1928 г. Лоер и Слейт исследовали самопроизвольное затягивание при испытании образцов цементного теста на растяжение. Изучалось восстановление прочности образцов через 7; 28 и 90 суток пребывания в сухих или влажных условиях, а также определялся состав связующего материала путем химического и петрографического анализов.

Пропонуємо купити піноблоки в Закарпатті за кращими цінами

Было установлено, что трещины в цементном камне затягиваются только в присутствии воды. При хранении в воде половинки разорванных образцов срастались, причем прочность сцепления составляла в зависимости от срока выдерживания от 6 до-25% прочности образцов в соответствующем возрасте. Успешнее затягивались трещины, образовавшиеся в начальные сроки твердения. Попеременное увлажнение и высушивание влияет отрицательно, понижая прочность сцепления.

Чем заделать трещины в бетоне

Авторы пришли к выводу, что связующий материал полностью состоит из кристаллов карбоната кальция и гидрата окиси кальция. Не было обнаружено аморфных продуктов гидратации цемента. Самопроизвольное затягивание объясняется миграцией гидрата окиси кальция, получающегося при гидролизе трехкальциевого силиката, из внутренних частей цементного камня к поверхности излома. Миграции и накоплению гидрата окиси кальция в трещине способствует, по мнению авторов, карбонизация гидроокиси, понижающая ее концентрацию на поверхности излома. Введение в портландцемент 15% золы, связывающей известь, отрицательно сказалось на прочности сцепления при хранении образцов в воде.

Самопроизвольное затягивание трещин способствует восстановлению монолитности структуры бетона и уменьшению его проницаемости. Теоретическое и экспериментальное исследование усадки и растрескивания цементирующего материала, находящегося в сцеплении с природным камнем, позволило сделать вывод о том, что уменьшение влажностных деформаций усадки и набухания способствует повышению морозостойкости бетона.

Влажностные и температурные деформации оболочки

При оптимальных дозировках гипса (2-3% в пересчете на S03) цементно-песчаный раствор имел наибольшую морозостойкость и в то же время наименьшую суммарную влажностную деформацию, равную сумме деформаций усадки и набухания. Добавка гипса является регулятором морозостойкости и влажностных деформаций.

Таким образом, микроструктурные напряжения в бетоне обусловлены различной деформацией составляющих бетона при изменении его влажности и температуры, а также при кристаллизации воды в порах.

Влажностные и температурные деформации оболочки и зерна изменяются при замерзании бетона. Замораживание цементного камня, полностью насыщенного водой, вызывает его расширение. Расширение оболочки при замерзании влияет так же, как и набухание при увлажнении. Однако замораживание гораздо опаснее, так как вызывает значительно большие деформации оболочки.

Для сохранения конструктивных качеств железобетона особенно важное значение имеет обеспечение контакта между стальной арматурой и бетоном.

Сплошность контакта между бетоном и сталью имеет особенно важное значение для долговечности железобетонных конструкций. Появление трещин в бетоне уменьшает его стойкость в агрессивных условиях и ухудшает его защитные свойства по отношению к арматуре. Трещины, образовавшиеся в бетоне, снижают также несущую способность и жесткость железобетонных конструкций.

Условия совместной работы стальной арматуры и бетона при тепловых воздействиях изучены еше недостаточно.

Чем заделать трещины в бетоне

Условия совместной работы стальной арматуры и бетона

Общепризнано, что коэффициенты температурного расширения бетона и стали мало различаются между собой и наличие арматуры не может заметно повлиять на величину температурных напряжений в железобетонных конструкциях. Считается, что железобетон и при отрицательных температурах и в условиях нестационарного теплового режима ведет себя как гомогенный материал.

Исследования, проведенные под руководством В. М. Москвина в Центральной лаборатории коррозии НИИЖБа, показали, что существующие представления нуждаются в некотором уточнении.

Вода, содержащаяся в порах цементного камня, при замерзании увеличивается в объеме, вызывая расширение бетона. Расширение наблюдается в некотором температурном интервале, зависящем от предшествующих температурно-влажностных воздействий на бетон определенного состава и возраста. Температура, при которой происходит расширение бетона во время замораживания, и величина такого расширения в конечном счете определяются степенью заполнения водой пор и трещин.

При воздействии отрицательных температур на насыщенную водой железобетонную конструкцию резко нарушается соответствие между температурными деформациями бетона и стали. При замерзании водонасыщенный бетон расширяется, в то время как стальная арматура сжимается. В результате в железобетонной конструкции возникают значительные собственные напряжения. Несоответствие по знаку деформаций бетона и арматуры при повторяющихся знакопеременных воздействиях приводит к нарушению сплошности структуры железобетона ― появлению микротрещин в самом бетоне и в зоне контакта его с арматурой.

Несоответствие деформаций бетона и стальной арматуры при температурных воздействиях на железобетон может вызываться также резким различием их коэффициентов температуропроводности. Когда тепловой поток направлен параллельно арматуре, различие коэффициентов температуропроводности стали и бетона может вызвать появление опасных для бетона местных температурных напряжений. Численная оценка этих напряжений требует в каждом случае специального расчета.

Чем заделать трещины в бетоне

Давление воды, замерзающей в порах цементного камня

Миграция воды в бетоне способствует ее скоплению в открытых порах, расположенных вблизи охлаждаемой поверхности. Поэтому разрушение бетона начинается с поверхности. Характерно, что оно вначале носит локальный характер. Сначала появляется местное разрушение в виде пятен шелушения и поверхностных трещин. Шелушение распространяется по поверхности бетона и он разрушается. В неоднородном материале, каким является бетон, обводнение пор поверхностного слоя происходит неравномерно, поэтому отрыв поверхностного слоя бетона (в виде шелушения) или его разрыв (образование поверхностных трещин) наблюдается вначале в немногих точках.

Необходимо рассмотреть условия, создающиеся вблизи капилляра цементного камня при замерзании заполняющей его воды.

Анализ напряжений, возникающих в цементном камне при замораживании, является пока только качественным, поскольку капилляры не имеют правильной геометрической формы, материал отличается неоднородностью строения, а физико-механические свойства льда изменяются в широких пределах в зависимости от температуры и других условий. Тем не менее зависимости, полученные при анализе, представляют определенный интерес, так как помогают выявить направленность явлений и причины растрескивания бетона при замораживании.

Валента вычислил величину напряжений в стенках цилиндрического капилляра с непроницаемыми стенками, заполненного водой, допуская, что при замерзании воды возникает только растяжение стенок капилляра вдоль оси. С принятым в этом расчете допущением нельзя согласиться, поскольку оно полностью игнорирует радиальное давление замерзающей воды.

В настоящей работе для вычисления давления замерзающей воды и величины напряжений в стенках капилляра использовано классическое решение задачи о распределении напряжений в стенках цилиндрической трубы, испытывающей действие равномерно распределенного внутреннего давления (задача Ламе).

Чем заделать трещины в бетоне

Рассмотрен участок цилиндрического капилляра, размер которого вдоль оси капилляра равен единице.

Для определения величины внутреннего давления, возникающего при замерзании воды в макрокапилляре, применен метод вычисления давления на поверхности соприкасания составных цилиндрических трубок.

Для анализа приняты следующие предпосылки. Внутренний стержень из замерзшей воды при свободном расширении имел бы радиус, однако наружный цилиндр из цементного камня обжимает внутренний стержень, уменьшая указанный радиус таким образом, увеличение внутреннего радиуса капилляра цементного камня.

Это выражение дает возможность предположить, какова должна быть предельная толщина стенок капилляров данного радиуса в цементном камне с определенными свойствами при данной скорости кристаллизации воды. Эта идея иллюстрируется графической интерпретацией условия.

Деформации цементного камня и раствора при замораживании и оттаивании

Предельная величина интервала зависит от ряда факторов: размера пор, физико-механических свойств цементного камня и скорости замораживания.

Полученные зависимости позволяют сделать вывод, что главными факторами, определяющими величину напряжений в стенках капилляров цементного камня при замерзании воды, являются степень заполнения капилляров водой, проницаемость стенок по отношению к воде, скорость замораживания и параметры, характеризующие внутренние размеры капилляров и толщину их стенок. Повышению морозостойкости цементного камня способствует уменьшение капиллярной пористости и наличие мелких равномерно распределенных воздушных контракционных пор, недоступных для воды при нормальном давлении. Как показывают результаты проведенного анализа, скорость замораживания при испытании образцов цементных материалов на морозостойкость должна быть стандартизована.

Исходя из общего понятия прочности материалов как способности деформироваться без разрушения при воздействии внешних сил, Н. А. Попов определил общее понятие стойкости материала как «способность его переносить без разрушения деформации (как общие, так и локальные), возникающие вследствие физико-химического взаимодействия материала с окружающей средой».

Используя это общее понятие стойкости материала, можно определить морозостойкость как свойство насыщенного водой бетона переносить без разрушения деформации (как общие, так и локальные), возникающие при действии попеременного замораживания и оттаивания.

Чем заделать трещины в бетоне

Коэффициент термического расширения цементного камня, раствора и бетона

Между тем развитие деформаций цементного камня, раствора и бетона при замораживании, а также влияющие на них факторы изучены недостаточно. Известно лишь несколько зарубежных работ, где рассматриваются деформации бетона при замораживании, но температура замораживания в большинстве случаев не была ниже -30°С.

В. М. Москвин и М. М. Капкин изучали деформации цементного камня при более низких отрицательных температурах, до -70°С. Величину деформаций цементного камня определяли в лабораторной термокамере с автоматическим регулированием температур.

Образцы с установленными (в процессе изготовления) в торцах упорами-фиксаторами обертывали полиэтиленовой пленкой и герметично запаивали, чтобы предохранить бетон от испарения воды и усадки, и устанавливали в специальные штативы с индикаторами.

Для стабильной работы индикаторов трущиеся части их вращающихся механизмов смазывали антифризным маслом. Образцы в штативах с индикаторами помещали в шкаф термокамеры при комнатной температуре. Шкаф герметически закрывали и в нем автоматически устанавливалась температура 20°С, при которой образцы выдерживали до прекращения деформаций, что фиксировалось индикаторами. Температуру понижали ступенями с интервалом в 5 или 10°. Образцы размером 7х7х22 см в течение каждого изотермического периода выдерживали в камере 2-2,5 ч.

Для принятой схемы замера линейных деформаций цементного камня показания индикаторов зависят от деформации испытываемого образца и от изменения длины стального штатива.

Коэффициент термического расширения стали штативов определяли экспериментально, для чего в один из штативов вместо испытываемого образца вставили кварцевую трубку ― эталон длиной, равной длине образца, и записали показания индикатора.

Экспериментальные точки строго легли на прямую, наклон которой характеризует коэффициент линейного расширения стали. Этот эксперимент одновременно подтвердил правильность и стабильность показаний индикаторов при работе в условиях низких температур.

Исследовали цементный камень, приготовленный из сульфа-тостойкого портландцемента марки 500. Для испытаний брали образцы, твердевшие в течение месяца в нормальных условиях и насыщавшиеся водой двое суток.

Чем заделать трещины в бетоне

Влияние низких отрицательных температур на деформацию на арматуры в железобетоне

Такие деформации можно условно разделить на три вида в соответствии с температурными интервалами.

Деформации первого вида в зависимости от В/Ц цементного камня укладываются в температурный интервал от +20 до -15°С;

деформации второго вида ― от -10 до -40°С;

деформации третьего вида ― от -35 до -65°С.

В основу этого деления положено условие воздействия деформаций на арматуру в железобетоне. Например, деформации первого и третьего вида могут создавать в арматуре напряжения растяжения, а деформации второго вида ― сжимающие напряжения.

Во время испытаний изучалось также влияние низких отрицательных температур на развитие остаточных деформаций. Для этого образцы из цементного камня испытывали по ранее описанной методике с той лишь разницей, что при обратном ходе кривой выдерживание при данной температуре (во время повышения температуры) было в 2-3 раза более длительным, чем при прямом ходе кривой. Это делалось потому, что одинаковая температура по всему сечению образца при обратном ходе кривой (при оттаивании) устанавливается значительно медленнее.

Результаты этих исследований приведены на рис. 34. Из рисунка видно, что при оттаивании цементного камня наблюдаются значительные остаточные деформации, которые возрастают с увеличением В/Ц.

В работе Н. А. Попова, Г. И. Горчакова и И. И. Лифанова температурные деформации цементно-песчаного раствора изучались с помощью дилатометра, разработанного и построенного в научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических измерений П. Г. Стрелковым и И. И. Лифановым. В этой работе применялись образцы с сформировавшейся структурой.

Размер пор геля

В капиллярах радиусом порядка 0,022 мк не наблюдалось аномалии в расширении воды, в связи с чем Н. Н. Федякин сделал вывод, что структура жидкости в этих капиллярах остается постоянной.

Размер пор геля примерно на один порядок меньше диаметра этих капилляров (равного 0,04 жк), а размер контракционных пор примерно такого же порядка. На основании данных, полученных Н. Н. Федякиным, можно предполагать, что вода геля и вода в контракционных порах цементного камня не увеличивается в объеме при охлаждении бетона. Следовательно, удлинение влажных образцов цементных растворов при замораживании вызвано расширением воды преимущественно в капиллярных порах, являющихся макрокапиллярами. Таким образом, для повышения морозостойкости необходимо уменьшение объема макрокапилляров, имеющих радиус более 0,1 мк (более 1000 А).

По классификации А. В. Лыкова различают микро- и макрокапилляры в зависимости от длины свободного пробега молекул газа, составляющей при нормальном барометрическом давлении примерно Ю-5 см. В микрокапиллярах с радиусом меньше 10~5 см (0,1 мк) перенос газообразного вещества происходит в виде эффузии (молекулярного течения);в макрокапиллярах, имеющих радиус больше Ю-5 см, этот перенос осуществляется диффузионным путем. Поры геля и контракционные поры являются микрокапиллярами.

Исследования Т. Ф. Боровик-Романовой, М. И. Сумгина выявили зависимость температуры замерзания воды от размера капилляров. М. И. Сумгин получал тонкие пленки воды расплющиванием водопроводной воды между отшлифованными стеклянными пластинками. Опыты показали, что температура перехода воды в лед при прочих равных условиях тем ниже, чем тоньше слой воды. Этот вывод согласуется с опытами Т. Ф. Боровик-Романовой. Вместе с тем было выявлено, что замерзание воды в тонких слоях зависит как от температуры, так и от продолжительности замораживания.

Чем заделать трещины в бетоне

Дилатометрическая кривая

Результаты опытов М. И. Сумгина, проведенных со стеклянными пластинками, нельзя непосредственно перенести на цементный камень. По нашему мнению, они могут быть использованы лишь для суждения о качественной связи дилатометрической кривой, которая аналогична кривой / на рис. 35, с размером пор в цементном растворе. Скачкообразное удлинение образцов в интервале температур от -5 до -8°С было вызвано переходом в лед воды, находившейся в крупных капиллярных порах (диаметром порядка 8-10 мк и более). При температуре -20, -25°С вода переходит в лед в более мелких порах (порядка 5-1,5 мк), что вызывает постепенное увеличение деформаций удлинения образца до второго максимума. Второй максимум на кривой «температура- деформации» (в интервале от -40 до -50°С), видимо, связан с увеличением объема воды в тонких капиллярных порах (размером порядка 0,2-1 мк). Уменьшение деформаций цементного раствора при замерзании достигается снижением В/Ц и обеспечением влажных условий твердения, благоприятствующих более полной гидратации цемента. Эти мероприятия способствуют уменьшению объема капиллярных пор (макропор) и почти полному устранению деформаций в температурном интервале от -5 до -10°С.

Таким образом, дилатометрическая кривая «температура ― деформация» является характеристикой строения и морозостойкости цементного раствора, отражающей наличие в растворе разных по размеру и качеству пор. С помощью дилатометрической кривой можно выявить наличие наиболее опасных крупных капиллярных пор, которые вызывают разрушение цементного раствора (и бетона) в случае частой смены температур даже при небольших морозах (около -10°С).

Исследования несущей способности железобетонных конструкций

В настоящее время экспериментальные исследования несущей способности железобетонных конструкций ведутся при нормальных (близких к комнатным) температурах, поэтому результаты этих исследований полностью могут быть распространены на конструкции, которые работают при температуре не ниже -5° С. При более низкой температуре в железобетоне возникают дополнительные напряжения, не учитываемые до последнего времени при расчетах железобетонных конструкций.

Исследования показали, что при температуре ниже -30° С возникают значительные внутренние напряжения, вызванные разницей в термических деформациях стали и бетона. Поэтому для точного расчета железобетонных конструкций, предназначенных для работы при отрицательных температурах, необходимо проводить испытания в эксплуатационных условиях.

Игнорирование этих условий может привести к значительным деструктивным процессам как в бетоне, так и в железобетоне в целом, а также к изменению напряжений в арматуре при применении предварительно напряженных конструкций.

Чем заделать трещины в бетоне

Миграция воды в бетоне

Миграция (перемещение) влаги в растворах и бетонах изучалась в таких условиях,, когда один конец призматического образца находился в теплой воде, а другой подвергался попеременному замораживанию. Миграция влаги в постоянных условиях изучалась в других работах.

Теория миграции разработана советскими учеными А. Ф. Лебедевым, П. И. Андриановым, Н. А. Цытовичем и М. И. Сумгиным, А. В. Лыковым и др.

В замерзающем бетоне влага находится и мигрирует в виде пара, жидкости и льда. По А. Ф. Лебедеву, миграция влаги в виде пара является самой общей формой ее движения в природе. Согласно Н. А. Цытовичу и М. И. Сумгину основной причиной миграции пара является разность упругостей пара, создающаяся вследствие разности температур, а также вследствие различной кривизны менисков в порах.

В замерзающем бетоне миграция воды в виде пара может происходить в специфических формах. В процессе замораживания возможно передвижение водяного пара при постоянных температурах от переохлажденной воды ко льду с переходом перегоняемого пара сразу в лед. Причинами перемещения жидкой воды в бетоне являются сила тяготения и капиллярное давление, а в напорных конструкциях также одностороннее гидростатическое давление. Вместе с тем вода в замерзающем бетоне может передвигаться под влиянием напряжений, возникающих вследствие расширения части ее объема, переходящего в лед.

Эта форма миграции воды исследована М. И. Сумгиным в его теории пучения грунтов. Физическая сторона явления состоит в том, что вследствие приращения объема кристаллизующейся воды не замерзшая еще вода может перемещаться в некотором направлении, т. е. «может быть гидростатически нагнетена из рядом лежащих мест». Если система замкнутая, то развивающееся гидростатическое давление приводит к пучению грунта, как это бывает в районах вечной мерзлоты или в тех случаях, когда роль вечной мерзлоты играет водонепроницаемый подстилающий слой.

Н. А. Цытович и М. И. Сумгин предусматривали возможность перемещения влаги в грунтах под влиянием сил кристаллизации. Растущий кристалл льда как бы притягивает молекулы воды из своей гидратной оболочки, цельность которой сохраняется за счет «притягивания» в гидратный слой молекул свободной воды.

Миграция льда возможна под действием внешних сил и напряжений, которые возникают в материале при его замерзании и могут быть, по Б. П. Вейнбергу, причиной плавления части льда, находящегося в местах, характеризующихся повышенным давлением и пониженной температурой.

Часть выводов и закономерностей, полученных в смежных областях науки, могут быть применены к бетонам и растворам, которые имеют капиллярные поры, доступные для воды.

Градиент влажности и градиент температуры

А. В. Лыков обосновал основные соотношения тепло- и влагообмена. Если внутри влажного материала существует градиент влажности и градиент температуры, то влага будет перемещаться как в силу градиента влажности (влагопроводность), так и благодаря градиенту температуры (термовлагопроводность). Оба процесса перемещения влаги (под влиянием градиентов влажности и температуры) при замораживании проходят одновременно.

В числе экспериментальных работ, посвященных изучению миграции воды в природных и искусственных каменных материалах, можно указать работы Б. В. Залесского, Р. Е. Брилинга, А. И. Конопленко и др.

Данные, полученные разными исследователями в лабораторных условиях, показывают, что миграция воды усиливается при увеличении градиента температур, а также под влиянием попеременного многократного замораживания и оттаивания и увеличения длины образца.

Мы стремились приблизить опыты к реальным условиям службы бетона в зоне переменного уровня воды.

Образцами служили растворные и бетонные призмы 5x5x32 см. Для изготовления бетонных призм применяли мелкозернистый щебень с наибольшим размером зерен 10 мм. До испытания образцы выдерживали на воздухе с относительной влажностью 90-100%. Перед испытанием боковые поверхности призм покрывали расплавленным парафином. Подготовленные образцы помещали в ящик, причем нижний конец призмы все время испытания находился в ванночке с водой комнатной температуры (17 и 19°С).

После установки образцов промежутки между ними заполняли сухими опилками. Верхний конец образца замораживали твердой двуокисью углерода, которая помещалась в ванну, расположенную под крышкой ящика.

Замеры температуры воздуха у верхнего конца образцов показывали, что через 1/2-2 ч температура снижается до минус 25-30° С. При этой минимальной температуре образцы выдерживали 4 ч. Затем крышку и ванну с охлаждающим агентом убирали, и верхние концы образцов оттаивали на воздухе при 17 и 19°С. Только в одном случае (при испытании образцов из цемента К-Ю) вместо твердой двуокиси углерода применили охлаждающую смесь из льда и поваренной соли (состав 1:2 по весу). При этом температура у верхнего конца образцов была минус 12-14°С.

После того как верхние части образцов проходили заданное число циклов замораживания и оттаивания, определяли весовым способом распределение влаги по высоте призм. По окончании последнего замораживания образцы вынимали из ящика и тщательно очищали от парафина и разбивали на шесть кусков примерно одинаковой длины. Каждый кусок сразу взвешивали (обозначим этот вес GM). Затем определяли вес куска Gp после выдерживания его в камере влажного хранения на воздухе с относительной влажностью 90-100% до достижения равновесной влажности. Наконец, определяли вес куска G0 после его высушивания при температуре 105-110°С до постоянного веса.

Чем заделать трещины в бетоне

Образцы на цементе Г-10 прошли 20 циклов замораживания; бетонные призмы имели наибольшую влажность в нижнем и верхнем участках. Снизу образцы насыщались путем капиллярного всасывания. Верхняя часть образцов, находившаяся в условиях попеременного замораживания и оттаивания, имела повышенную влажность вследствие миграции влаги к охлаждаемому концу. Данные опыта указывают на необратимый характер миграции влаги при попеременном замораживании и оттаивании, что обусловило ее накопление в порах холодной части призмы.

В образцах из раствора 1:2,28, который соответствовал растворной части бетона, характер распределения влаги по высоте после испытания сохраняется таким же, что и у бетонных образцов.

При испытании образцов из раствора 1:6 миграция влаги к охлаждаемому концу была особенно ясно выражена. После 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания на верхней грани выступила влага, замерзшая в виде линзы.

При выдерживании в камере влажного хранения равновесная влажность бетонных образцов была в среднем около 3,1%, образцов из раствора 1 : 2,28 ― около 6,3%, а из раствора 1:6 ― около 3%. Здесь, по-видимому, сказалась разница в размерах и характере пор у «жирных» и «тощих» строительных растворов.

При испытании образцов по указанной выше методике прирост влажности (по сравнению с равновесной влажностью) на отдельных участках бетонных образцов и образцов из раствора 1:2,28 был одного порядка ― в пределах 0,7 ― 2%. В тех же самых условиях испытания прирост влажности образцов из раствора 1:6 был значительно большим и составлял 5,4-7,6%.

Серия образцов из портландцемента прошла 30 циклов. Температура воздуха при охлаждении верхнего конца была минус 12 и 14°С, т. е. условия замораживания были более мягкими, чем в предыдущем опыте.

Однако, как показывают опытные данные, перераспределение влаги происходило и в данном случае. Максимальную влажность в конце испытания имели верхние участки образцов, подвергавшиеся попеременному замораживанию и оттаиванию. После 24 циклов на верхней грани образцов из раствора 1:6 было заметно выделение воды. Образцы данной серии имели большую величину равновесной влажности при выдерживании во влажной комнате, чем образцы из портландцемента Г-10. Различие в способности удерживать гигроскопическую влагу, по-видимому, объясняется строением капиллярных пор цементного камня, на которое оказывает влияние химико-минералогический состав цемента.

Характер разрушения бетона при действии попеременного замораживания и оттаивания

Многообразие явлений, сопутствующих действию среды на бетон, проявляется в различных формах разрушения, которые рассмотрены ниже. Это дает возможность выделить в сложном процессе воздействия среды на бетон главную причину его разрушения.

1. Поверхностное разрушение, начинавшееся в виде шелушения поверхности бетона и развивавшееся в дальнейшем в виде отслаивания. Наблюдалось в естественных условиях службы бетона и при лабораторных испытаниях морозостойкости бетонных образцов. Этот распространенный вид разрушения связан с миграцией влаги в бетоне, направленной к охлаждаемой поверхности.

2. Постепенное разрыхление бетона, сопровождавшееся увеличением его объема, повышением водопоглощения, снижением прочности и модуля упругости. В начальной стадии не всегда появлялись внешние признаки разрушения. Такой вид разрушения наблюдался у пластичных бетонов на портландцементах с повышенным количеством трехкальциевого алюмината (10- 14%), а также на пуццолановых портландцементах и шлако-портландцементах, содержавших добавку кислого гранулированного доменного шлака. Разрыхление обусловлено большой капиллярной пористостью бетона.

3. Внезапное («взрывное») разрыхление бетона, который вначале хорошо противостоял попеременному замораживанию и оттаиванию. В ряде испытаний бетона на тонкомолотых портландцементах после 100-120 циклов замораживания наблюдалось резкое понижение прочности и модуля упругости, указывающее на ухудшение структуры бетона. В дальнейшем разрушение бетона происходило довольно быстро. Такой характер разрушения связан, скорее всего, с большой усадкой тонкомолотых цементов.

4. Местное («очаговое») разрушение бетона, вызванное расслоением бетонной смеси, наличием неморозостойких зерен и комков глины в заполнителе и другими причинами. Наблюдалось в натурных и лабораторных испытаниях бетонов, а также при систематических обследованиях цементно-бетонного покрытия дороги.

5. Растрескивание бетона, сопровождавшееся его распадением на отдельные куски. К данному виду можно отнести разрушение пропаренного пластичного бетона с B/Z/ = 0,55, помещенного в зону переменного уровня морской воды. Растрескивание обусловлено, по-видимому, дефектами, возникшими в бетоне во время пропаривания.

Чем заделать трещины в бетоне

При испытании на морозостойкость образцов-призм из цементного камня, изготовленного с В/Ц = 0,44...0,49, наблюдалась специфическая форма разрушения. Призмы разрушались быстро ― через 30-60 циклов замораживания и оттаивания. Поверхностного шелушения или отслаивания на этих образцах не было, однако уже после 20 циклов были обнаружены отколы ребер и углов в виде линз. В дальнейшем количество отколов увеличивалось и уже к 30 циклам на некоторых образцах образовалась своеобразная «шейка», примерно на середине длины, и призмы распались на две половинки. Характер разрушения этих образцов объясняется большой пористостью и значительным водопоглощением цементного камня. При переходе поглощенной воды в лед развивается большое внутреннее давление, вызывающее откалывание тех частей образца, которые промерзают в первую очередь (углы, ребра).

Для получения морозостойкого бетона недостаточно нормировать величину общей пористости (или коэффициента плотности), так как не имеется достаточно закономерной связи между морозостойкостью и общей пористостью. Равным образом величина В/Ц, взятая вне связи с расходом материалов и процессом гидратации, не является критерием плотности и морозостойкости бетона.

Морозостойкость плотноуложенного бетона

Для суждения о строении плотноуложенного бетона необходимо разложить общую (суммарную) пористость на составляющие, выделяя отдельно поры капиллярные, контракцнонные и поры геля, так как различные поры по-разному влияют на морозостойкость бетона.

Экспериментальные исследования установили отрицательное влияние капиллярной пористости на морозостойкость бетона и положительное влияние увеличения отношения контракционной пористости к капиллярной.

Морозостойкость плотноуложенного бетона повышается при уменьшении объема капиллярных пор (макропор) и при увеличении отношения объема контракционных пор к объему капиллярных пор.

Плотный бетон можно определить как бетон с минимальным объемом капиллярных пор, в идеальном случае равном нулю. В таком бетоне преобладают контракционные поры и поры геля.

Для вычисления характеристик пористости применены формулы, основанные на данных о физическом строении цементного камня и формах связи воды в нем. Формулы дают возможность не только вычислить относительный объем пор разного вида, но и проследить его изменение в процессе гидратации цемента.

Наряду с расходами воды и цемента в формулы входит показатель степени гидратации цемента, который учитывает влияние химико-минералогического состава и тонкости помола цемента, а также «производственных» факторов (приготовления, условий и сроков твердения бетона) на характеристики пористости бетона.

Экспериментальные данные использованы для выявления таких характеристик пористости, которые позволяют получать бетон заданной морозостойкости.

Чем заделать трещины в бетоне

Натурные испытания цементов и бетонов

Зависимость морозостойкости бетона от характеристик пористости является закономерной. Исследования показали, что уменьшение капиллярной пористости всегда сопровождалось уменьшением деформаций и миграции влаги при замерзании бетона, а также способствовало уменьшению усадочных явлений, что в свою очередь повышало трещиностойкость.

Расчет характеристик пористости при условии соблюдения технологии изготовления бетона и ухода за ним обеспечивает получение бетона требуемой морозостойкости.

Выявление связи между морозостойкостью и характером пористости бетона дало возможность использовать теоретические положения для проектирования состава морозостойкого бетона.

I. Цель и условия испытаний

Натурные испытания проводились с целью выбора цементов и бетонов, стойких в суровых условиях службы. Вместе с тем результаты проведенных испытаний использованы для проверки зависимости морозостойкости бетона от характеристик пористости и учтены в рекомендациях по проектированию состава морозостойких бетонов.

Натурные испытания проводились в заливе одного из северных морей. Стенд для натурных испытаний был расположен в зоне переменного уровня морской воды. Находившиеся на стенде бетонные образцы в период одного цикла прилива-отлива в течение 5,5-б ч полностью затоплялись морской водой и в продолжение 6-7 ч находились на воздухе. Таким образом, условия службы бетона являются весьма суровыми. Бетон, расположенный в зоне переменного уровня воды, в холодное время года подвергается циклическому воздействию холодного воздуха (с температурой от -5 до -30° С) и относительно теплой морской воды (от +2 до +6° С), причем число таких циклов около 300 в год.

Ниже в виде примера приведено число обнажений образцов во время отлива при различных температурах воздуха в течение одной зимы:

Из этих данных видно, что в течение зимы происходит примерно 360 обнажений образцов, из них около 300 приходится на дни с отрицательной температурой воздуха.

Таким образом, основным фактором, характеризующим суровость условий службы бетона в зоне переменного уровня воды, является большое число циклов воздействия на поверхностный слой бетона холодного воздуха и относительно теплой морской воды. В летнее время бетон этой зоны многократно насыщается морской водой и высыхает. Действие этих факторов сочетается с агрессивным влиянием морской воды.

II. Сравнительное исследование цементов и бетонов

Впервые широкое исследование стойкости бетонов в подобных условиях было выполнено С. В. Шестоперовым. Программа наших натурных испытаний учитывала результаты этих экспериментальных работ, в частности пониженную морозостойкость бетонов на высокоалюминатных портландцементах. Поэтому мы применили цементы с умеренным содержанием трехкальциевого алюмината (до 5%), но с различным количеством трех-кальциевого силиката. Особое внимание было уделено испытанию сульфатостойких цементов и цементов с органическими добавками.

В натурных условиях изучалось влияние химико-минералогического состава цементов, добавок (активных минеральных и органических поверхностно-активных), водоцементного отношения, условий и срока предварительного твердения бетонов, а также их капиллярной пористости. Применялись цементы, полученные с заводов, и цементы, приготовленные размолом клинкеров в двухсекционной лабораторной шаровой мельнице.

Чем заделать трещины в бетоне

Срочный восстановительный ремонт свай

При испытании бетонов в натурных условиях наиболее существенные деструктивные процессы в бетонах с низкими водоцементными отношениями происходят в первый год испытания, в последующие 5-7 лет эти процессы затухают и даже прекращаются.

Кроме испытаний бетонных образцов в естественных условиях были обследованы железобетонные сооружения, эксплуатируемые в аналогичных условиях ― причал и сухой док. Так, обследования причала, построенного в 1938-1939 гг., показали, что в зоне переменного уровня бетон свай начал быстро разрушаться и через 2-4 года в некоторых сваях совсем разрушился. Потребовался срочный восстановительный ремонт свай в зоне прилива и отлива.

По имеющимся данным при сооружении причала применялся портландцемент, который можно характеризовать как среднеалитовый (с колебаниями в содержании трехкальциевого силиката 40-47%) с повышенным содержанием трехкальциевого алюмината 8-12%. Применение такого цемента можно объяснить тем, что в 30-х годах еще недостаточно была выяснена роль клинкерных минералов, в частности трехкальциевого алюмината, в процессах химической и физической коррозии бетона. Отрицательное влияние, несомненно, оказала также большая капиллярная пористость бетона, изготовленного с В/Ц = 0,65 : 0,7, составлявшая, вероятно, около 8-9%.

Для сухого дока, построенного в 1939-1941 гг., применялся бетон марки 140 на пуццолановом портландцементе (для стен камер и днища) с расходом цемента 250 кг/м3. В феврале 1942 г., т.е. через год, обнаружилось разрушение бетона внутренней поверхности стен. Причиной столь быстрого разрушения являлось применение пористого бетона на пуццолановом цементе, который был неморозостойким. Разрушение происходило интенсивно в местах рабочих швов.

Это объясняется тем, что бетонирование блоков стен происходило осенью и поверхность блоков подмерзла. С 1949 г. стены периодически ремонтируют путем торкретирования. Однако, как показали наблюдения, слой торкрета, нанесенный на плохой бетон, через 2-3 года начинал отслаиваться, в торкрете появлялись усадочные трещины. Глухой звук при простукивании свидетельствовал о том, что в этом месте нарушился контакт торкрета с основанием; торкрет легко отделялся и под ним был разрушившийся слой основного бетона. Тонкий слой торкрета не может защитить неморозостойкий бетон от действия попеременного замораживания и оттаивания.

Опыт эксплуатации указывал на необходимость тщательного выбора материалов и метода производства работ при реконструкции дока.

Впоследствии одну из камер этого сооружения удлинили. Внутреннюю поверхность стен удлиненной части облицевали железобетонными плитами-оболочками толщиной 8 см, которые в период строительства служили опалубкой для массивного бетона стен. Бетон плит-оболочек изготовляли на сульфатостойком портландцементе Брянского цементного завода.

Самопроизвольное затягивание трещин

Умеренная экзотермия гидрофобного портландцемента

Умеренная экзотермия гидрофобного портландцемента благоприятствовала его применению в массивном бетоне. Кубы 20x20x20 см, изготовленные из производственных проб массивного бетона, выдержали 100 циклов замораживания и оттаивания.

Удлиненная часть камеры и все сооружение были обследованы в 1959 и 1962 гг. В течение 8 лет эксплуатации бетон плитоболочек подвергался действию факторов физической и химической коррозии. После опорожнения камеры в холодное время года плиты-оболочки с поверхности промерзают. При заполнении камеры морской водой, которая имеет зимой температуру от +2° до +6° С, происходит оттаивание поверхностного слоя бетона и насыщение его водой. За восьмилетний период бетон плит-оболочек претерпел около 200 циклов замораживания и оттаивания и примерно 80 циклов насыщения морской водой и высушивания. Действие факторов физической коррозии усиливалось агрессивным влиянием морской воды.

После восьмилетней эксплуатации большинство плит-оболочек находилось в хорошем состоянии. На поверхности хорошо сохранившихся плит-оболочек нет шелушения, защитный слой арматуры не имеет трещин и отслоений. Поверхностная прочность бетона, определенная шариковым молотком, составила 220-280 кГ/см2. Проведенный в петрографической лаборатории НИИЦемента микроскопический анализ проб бетона плит-оболочек выявил высокую плотность бетона и хорошее качество контакта цементного камня с заполнителем.

Таким образом, восьмилетний опыт эксплуатации сооружения показал, что пропаренные плиты-оболочки, изготовленные из плотного бетона с В/Ц не более 0,5 (с капиллярной пористостью не более 5-6%), обладают высокой стойкостью.

Некоторые плиты-оболочки имели повреждения, которые можно разделить в основном на две категории: к первой относится разрушение поверхностного слоя на глубину около 0,5-2 см без обнажения арматуры; ко второй ― более глубокое разрушение с обнажением арматуры.

Площадь поврежденной поверхности стен составляла 4,85% по отношению к поверхности стен, затопляемой едой при заполнении камеры; при этом повреждения первой категории составили 2,62%, второй категории ― 2,23%.

Разрушение бетона плит-оболочек происходило вокруг трещин. Некоторые плиты перед установкой в сооружение имели пористую структуру, так как перед пропариванием были подморожены. При простукивании этих плит молотком был глухой звук. Причиной разрушения бетона явилось также несоблюдение заданной толщины защитного слоя арматуры.

Цементы и бетоны для гидротехнических сооружений

Результаты натурных испытаний, проводившихся в течение 9 лет, были использованы для обоснования выбора цементов и бетонов для железобетонных конструкций, подвергающихся многократному замораживанию и оттаиванию при одновременном действии морской воды. При этом могут быть рекомендованы два типа портландцемента.

1. Портландцемент с интенсивным нарастанием прочности, из клинкера, содержащего 44-61% трехкальциевого силиката и 4,4-5% трехкальциевого алюмината. Тонкость помола портландцемента должна характеризоваться остатком на сите № 008 (4900 отв/см2) около 6-10% или удельной поверхностью (определяемой с помощью приборов Т-3 или ПСХ-2) примерно 3000- 3500 см2/г. Клинкер размалывается в охлажденном состоянии с добавкой гипса, оптимальная дозировка которого устанавливается на заводе-изготовителе и составляет около 1,5% в пересчете на серный ангидрид. Можно вводить в портландцемент активную минеральную добавку (не более 5-8%)

Для повышения стойкости ― против выщелачивания. Портландцемент, удовлетворяющий этим ― требованиям, был успешно применен при изготовлении плит-оболочек сухого дока.

2. Портландцемент с умеренной экзотермией из клинкера, содержащего 38-41% трехкальциевого силиката, 4-6% трехкальциевого алюмината и около 80% минералов-силикатов. Удельная поверхность портландцемента около 3000 см2/г при дозировке двуводного гипса около 1 % в пересчете на серный ангидрид. Не рекомендуется вводить в цемент активные минеральные добавки.

Белитовый цемент также отличается медленным твердением, что затрудняет его применение в северных районах.

Самопроизвольное затягивание трещин

Производство бетонных работ

Для обеспечения монолитности и плотности бетона наряду с осуществлением конструктивных мероприятий (соблюдение проектной толщины защитного слоя для арматуры, правильное расположение температурно-усадочных швов и пр.) большое значение имеет тщательное производство бетонных работ. В технологии бетона, предназначенного для суровых условий службы, исключительно важен производственный контроль за плотностью укладки бетонной смеси и соблюдением технических условий по уходу за бетоном.

Для наружных частей гидротехнических сооружений, подвергающихся многократному замораживанию и оттаиванию, следует использовать сборные конструкции, в частности железобетонные плиты-оболочки и блоки. При изготовлении сборных конструкций необходимо обеспечить интенсивное уплотнение бетонных смесей, что даст возможность применять бетоны с водоцементным отношением порядка 0,30-0,40. Для получения бетона необходимой плотности при нормальном твердении водоцементное отношение не должно превышать 0,50.

Наряду с ограничением В/Ц следует стремиться к тому, чтобы расход воды составлял не более 160 л/м3. В случае применения пропаривания В/Ц следует уменьшить до 0,45, а расход воды ― до 140-150 л/м3.

Для уменьшения количества воды затворения в пластичных бетонах и повышения их стойкости следует применять гидрофобно-пластифицирующие добавки.

Повышение морозостойкости бетонов, подвергнутых пропариванию

Для современной технологии сборных железобетонных конструкций характерно комплексное применение методов ускорения твердения бетона: пропаривания, использования быстротвердеющих цементов, малопластичных бетонных смесей и др. Некоторые из этих способов (например, пропаривание, применение тонкомолотых цементов) отрицательно влияют на морозостойкость. В связи с этим необходимо определить условия, при которых смягчается или полностью устраняется вредное влияние интенсификации твердения бетона на его морозостойкость.

 

Физико-химические процессы, протекающие в цементном тесте-камне при пропаривании

Влияние пропаривания на свойства бетона, в том числе на морозостойкость, может быть выяснено только на основе исследования процессов гидратации вяжущего и формирования структуры цементного теста-камня в условиях тепловлажностной обработки.

Было проведено комплексное исследование твердения и структурообразования цементного теста-камня в процессе пропаривания при нормальном давлении. Во время тепловой обработки осуществлялась непрерывная запись кривых контракции, измерялась температура цементного теста и определялось предельное напряжение сдвига на приборе конусного типа.

Помимо контракции определяли количество химически связанной воды, гидрата окиси кальция и непрореагировавших зерен цементного клинкера в микрошлифах.

Удельная поверхность цементов составляла 2580-2900 см.

Для более детального изучения процесса твердения цементного теста-камня было проведено комплексное исследование (определение свободной извести, количества связанной воды и величины контракции) в процессе пропаривания.

Изменение количества химически связанной воды показывает, что реакции гидратации протекают в основном в первые 8 ч пропаривания цементного теста-камня. В период изотермического прогрева (от 8 до 18 ч) цемент связал всего лишь 5% воды.

Самопроизвольное затягивание трещин

Предельное напряжение сдвига

Предельное напряжение сдвига за этот период резко увеличивается ― с 15 до 100 г/см2. Это явление сопровождается значительным экзотермическим эффектом, что соответствует гидролизу трехкальциевого силиката. В течение 6-18 ч с момента затворения в зависимости от вида цемента постепенно увеличивается контракция и изменяются свойства цементного теста.

Таким образом, характер процессов, протекающих при схватывании и начальном твердении, сильно различается при пропаривании и нормальном твердении.

Анализ контракционных кривых твердеющего цементного теста-камня, определение количества химическисвязанной воды и свободной извести, а также петрографические исследования показывают, что при пропаривании интенсивная гидратация цементных зерен происходит в период подъема температуры; при изотермическом прогреве наблюдалась кристаллизация гелеоб-разной массы и лишь незначительное увеличение глубины гидратации цементных зерен.

Отмеченные явления можно объяснить тем, что при повышении температуры резко возрастает скорость гидратации цементных зерен и на их поверхности происходит накопление аморфных новообразований в виде оболочек. Скорость растворения и переноса в зону свободной воды новообразований, составляющих оболочки, отстает от скорости гидратации цементных зерен. Это способствует увеличению толщины оболочек и их уплотнению. Проникание воды через уплотненные оболочки новообразований постепенно уменьшается.

По окончании интенсивной гидратации цементных зерен в период изотермического прогрева продолжается растворение и перенос новообразований в зону свободной воды. Параллельно происходит кристаллизация новообразований, которая обусловливает рост прочности цементного камня в этот период.

Нами было обращено внимание на отрицательную роль объемного расширения свободной воды (имеется в виду коэффициент объемного расширения при повышении температуры) при пропаривании и запаривании бетонов. Вместе с тем это явление может существенно влиять на плотность, прочность и другие свойства пропаренных и особенно запаренных бетонов. Большое значение в формировании физико-механических свойств бетона-при пропаривании имеет также увеличение объема вовлеченного воздуха.

Мы воспользовались литературными данными о бетонах с В/Ц от 0,3 до 0,85 и рассчитали процент увеличения объема воды при повышении температуры от 10 до 85° С. Из данных видно, что при повышении температуры до 85°С увеличение объема воды составляет в зависимости от водоце-ментного отношения от 1,53 до 2,28% общего объема цементного теста, а при повышении температуры до 180°С (при автоклавной обработке) ― от 6,1 до 9,05%. Вследствие этого при спуске температуры в бетоне образуется дополнительный объем пор и капилляров.

Вовлеченный воздух при повышении температуры увеличивается в объеме на 273 на каждый Г и тем самым повышает пористость пропаренного бетона. Попутно следует отметить, что количество вовлеченного воздуха в бетоне достигает 3-4% его объема или около 9-12% объема цементного камня.

Естественно, что увеличение объема воды и воздуха при пропаривании и запаривании не всегда приводит к такому же дополнительному увеличению объема пор и капилляров в бетоне,, так как часть воды и воздуха при пропаривании мигрирует к открытой поверхности.

Некоторые исследователи считают, что при пропаривании отрицательное влияние оказывает в основном миграция влаги под действием температурно-влажностного градиента. Такое явление, естественно, имеет место при пропаривании, но оно не может полностью объяснить отрицательное влияние пропаривания на свойства бетона. По нашему мнению, увеличение объема: свободной воды и вовлеченного воздуха в большей степени влияет на физико-механические свойства пропаренных бетонов, особенно с высоким В/Ц.

Самопроизвольное затягивание трещин

Необходимо отметить, что отрицательное влияние свободной воды и вовлеченного воздуха усиливается с увеличением скорости подъема температуры. Это, вероятно, можно объяснить тем, что при быстром подъеме температуры повышается скорость гидратации цемента, а продукты гидратации уплотняют систему. Такое уплотнение препятствует быстрой миграции воды, образующейся при повышении температуры, в результате чего получаются большие растягивающие напряжения, приводящие к нарушению структуры цементного камня.

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Статьи Все о заборах

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)

Статьи Все о Фундаменте

Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков

Новости, статьи, слухи, факты, разное и по чу-чуть

Статьи по кирпичу ( рядовому, лицевому,облицовочному,клинкерному, шамотному, силикатному,)

facebook twitter

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Предыдущие статьи
  • Сухие гидроизоляционные смеси нового поколения
    Сухие гидроизоляционные смеси нового поколения,Качество, надежность и безопасность сооружений напрямую зависят от уровня развития строительных технологий. Строительство давно стало неотъемлемой частью жизнедеятельности общества. И во все времена...
    Полная версия статьи
  • Проникающая гидроизоляция
    Проникающая гидроизоляция,Еще совсем недавно по современным меркам знакомство со свойствами проникающих материалов в области гидроизоляции строительных конструкций вызывало легкий шок у людей, которые не понаслышке знакомы с этой проблемой. Ведь...
    Полная версия статьи
  • Гидроизоляция без ошибок
    Гидроизоляция без ошибок
    Гидроизоляция без ошибок, В Украине современный рынок гидроизоляционных материалов предлагает огромное количество различных наименований, но выбрать необходимый материал, который позволит осуществить надежную гидроизоляцию здания, достаточно...
    Полная версия статьи