ГлавнаяИспытания проведены по стандартной методике на образцах-кубах с ребром 70,7 мм. В качестве абразивного материала использован стандартный Вольский песок. Истираемость оценена по уменьшению массы и линейных размеров образцов, подвергнутых воздействию износа.
Результаты определения истираемости шлакощелочного бетона, полученные С.И. Солодким, представлены в табл. 3.18 и 3.19. Рост прочности при сжатии приводит к снижению истираемости шлакощелочного бетона. Эта зависимость может быть аппроксимирована к линейной и описана формулой
И = C-K*Rm,
где И — истираемость бетона, г/см2; C, К — безразмерные коэффициенты; Rm — кубиковая прочность бетона при сжатии, МПа.
Истираемость равнопрочных бетонов после тепловлажностной обработки выше, чем при твердении в естественных условиях (см. табл. 3.18). В то же время равнопрочные бетоны на карбонатном щелочном компоненте отличаются более высокой истираемостью, однако темпы ее снижения при увеличении прочности бетонов в 2 раза выше по сравнению с аналогичными показателями бетонов на основе натриевых растворимых стекол. Это приводит к выравниванию показателей истираемости бетонов на различных щелочных компонентах в области прочностей Rm = 60/70 МПа.
Очевидно, с возрастанием прочности бетона на основе карбонатного щелочного компонента увеличивается степень закристаллизованности искусственного камня и наблюдается снижение истираемости бетона в целом. В бетоне на основе натриевых растворимых стекол аналогичный процесс сопровождается увеличением плотности камня вяжущего, что обусловливает увеличение потери массы на единицу площади при истирании.
На показатели истираемости образцов естественного твердения, выдержанных в течение 28 сут в нормальных температурно-влажностных условиях, влияют условия их дальнейшего хранения (см. табл. 3.19). Так в возрасте 60 сут истираемость бетона, хранившегося в дальнейшем в воздушно-сухих условиях при естественной влажности воздуха W = 68/73 %, возросла на 6—10 %, хранившихся в воде — на 16—19 % по сравнению с бетонами нормального твердения. Большие значения соответствуют бетону на основе карбонатного щелочного компонента. Изменение показателей истираемости, видимо, обусловлено созданием оптимальных условий для процессов интенсивного структурообразования бетона в нормальных условиях твердения, некоторым их замедлением в воздушно-сухих условиях, разбуханием гелевидной фазы шлакощелочного камня в воде.
Кроме прочностных характеристик цементного камня, на износостойкость бетона оказывает влияние вид заполнителя, главным образом, крупного (табл. 3.20). Так, замена в бетоне 50 % андезитового щебня порфировой структуры гранитным щебнем полнокристаллической структуры снижает истираемость бетона на 16—18 %. Полная замена андезитового щебня гранитным способствует повышению износостойкости бетона на 35—36 % по показателю уменьшения линейных размеров и на 37—40 % — по показателю массы на единицу площади.
Истираемость шлакощелочного бетона уменьшается с течением времени, причем наиболее существенно до возраста 180 сут, что соответствует периоду интенсивного структурообразования. Анализ результатов определения истираемости образцов в течение двух лет позволил выявить зависимость данного показателя от возраста бетона и описать ее формулой
где И — истираемость шлакощелочного бетона, г/см2; И28 — то же, в возрасте 28 сут; T — возраст бетона, сут.
Результаты сравнительных испытаний бетонов на шлакощелочном и портландцементном вяжущих, составы которых приняты с одинаковым соотношением компонентов по массе, приведены в табл. 3.21. Как следует из анализа, бетоны естественного твердения характеризуются близкими значениями показателей износостойкости, а после тепловлажностной обработки шлакощелочной бетон имеет несколько более высокие показатели истираемости, чем портландцементный бетон. Кроме того, бетон на основе натриевых растворимых стекол из-за более высокой плотности по сравнению с бетоном на основе карбонатного щелочного компонента отличается большей потерей массы на единицу площади. Однако, поскольку потеря высоты образцов после долговременного истирающего воздействия у исследуемых бетонов различается всего на 0,01—0,02 см, это обстоятельство заметно не сказывается на долговечности сборных покрытий из шлакощелочного бетона.
Таким образом, истираемость шлакощелочного бетона минимальна при твердении в естественных условиях и эксплуатации в условиях, обеспечивающих непрерывность процессов структурообразования, а в качестве крупного заполнителя целесообразно использовать щебень из пород полнокристаллической структуры.
Шлакощелочной бетон отличается не только высокой стойкостью к истиранию в нормальных условиях эксплуатации, но и стойкостью в условиях действия воды (рис. 3.28). Кавитационная стойкость бетона, оцениваемая удельными потерями массы материала в единицу времени (интенсивность разрушения, см3/ч), корреляционно связана с прочностными характеристиками и описывается уравнением гиперболы.
По данным В.В. Гончарова стойкость конструкций к истиранию в зоне волноприбоя — абразивная стойкость тесно связана с ударостойкостью и стойкостью при истирании и, как правило, для шлакощелочного бетона выше, чем для портландцементного, причем постоянное присутствие щелочи в теле шлакощелочного камня способствует «залечиванию» очагов концентрации напряжений, уплотнению и упрочнению структуры бетона (табл. 3.22).
Таким образом, долговечность шлакощелочного бетона, оцениваемая по критериям выносливости и износостойкости, сопоставима и несколько превышает долговечность портландцементного, особенно при неблагоприятных условиях эксплуатации.
Один из определяющих факторов, обеспечивающих долговечность конструкций из шлакощелочного бетона, — это способность последних к самозалечиванию структуры в условиях влажностных воздействий за счет возобновления процессов гидратации и твердения, приводящих к уплотнению структуры и кольматации ее дефектов новообразованиями.
Прочностные показатели шлакощелочного бетона в 1,5—2 раза превосходят показатели портландцементного бетона аналогичных составов, а деформативные характеристики по своим значениям сопоставимы со значениями портландцементного бетона соответствующего класса. Управление деформативными и релаксационными характеристиками возможно изменением содержания компонентов бетонной смеси и применением оптимальных режимов твердения; регулирование усадочных деформаций достигается за счет введения добавок, способствующих повышению степени кристаллизации новообразований.