Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




18.06.2018


18.06.2018


18.06.2018


18.06.2018


15.06.2018


09.06.2018


09.06.2018


09.06.2018


08.06.2018


07.06.2018





Яндекс.Метрика
         » » Атмосферостойкость шлакощелочного бетона

Атмосферостойкость шлакощелочного бетона

31.03.2016

К числу факторов атмосферного происхождения, оказывающих значительное влияние на бетон, относят попеременное увлажнение и высушивание, воздействие углекислого газа, а также изменение температуры.
Известно, что многократное повторение циклических процессов увлажнения — высыхания приводит к возрастанию необратимых усадочных деформаций, нарушению структуры бетона и в последующем — к снижению его несущей способности.
Попеременное высушивание и увлажнение шлакощелочного бетона практически не сказывается на его прочности при сжатии. Так, по данным, после 50 циклов воздействия наблюдается снижение прочности при сжатии бетона на основе растворов технической соды на 4%, а на основе метасиликата — на 1,5 %.
Иная картина отмечается при исследовании кинетики изменения прочности шлакощелочного бетона при изгибе. В условиях циклического (14-суточного) попеременного увлажнения и высушивания для шлакощелочного бетона характерны значительные колебания данного показателя. Подобное явление отмечено и при твердении портландцементного бетона. Причины падения прочности при изгибе связаны с характером и особенностями поровой, капиллярной и гелевой структур материала.
Согласно результатам исследований, приведенных в работах, наиболее значительное снижение прочности при изгибе (независимо от длительности циклов испытания) фиксируется после двух циклов попеременного увлажнения и высушивания, далее процессы изменения прочностных характеристик протекают менее интенсивно.
Атмосферостойкость шлакощелочного бетона в естественных условиях твердения. Анализ кинетики изменения прочностных характеристик шлакощелочного бетона в нормальных условиях и в условиях попеременного увлажнения и высушивания при цикле 120 сут (рис. 4.1 и 4.2) позволяет отметить, что прочность шлакощелочного бетона при изгибе снижается в результате высыхания в течение 60 сут при естественной влажности воздуха и возрастает при хранении в течение такого же периода в воде, причем амплитуда колебаний прочности относительно исходного уровня (28 сут) сокращается от цикла к циклу.
Атмосферостойкость шлакощелочного бетона

Так, у бетона на основе дисиликата натрия падение прочности при изгибе по отношению к исходному уровню после фазы высыхания 2-го цикла составляет 34 %, 3-го — 18 % и 4-го — 2 %, у бетона на основе содощелочного плава эти значения соответственно равны 31, 22 и 9 %.
Очевидно, причины снижения прочностных характеристик шлакощелочного бетона при изгибе связаны с незавершенностью процессов структурообразования, проявляющейся в преобладании в составе продуктов гидратации гелевидной фазы вследствие низкой скорости кристаллизации гидратных соединений.
После фазы увлажнения прочность при изгибе восстанавливается, достигая 88—96 % исходного уровня прочности (см, рис. 4.1), что обусловлено, вероятно, как способностью шлакощелочного бетона к самозалечиванию дефектов, так и обратимостью процессов обезвоживания структуры. Кроме того, тенденция снижения амплитуды колебаний прочности при изгибе от цикла к циклу попеременного увлажнения — высушивания указывает на меньшую подверженность негативному воздействию воздушно-сухих условий твердения структуры бетона с увеличением его возраста.
У цементного бетона характер зависимости прочности при изгибе от условий твердения обратный: рост — в воздушно-сухих и падение — в водных (см. рис. 4.1); амплитуда колебаний прочности относительно исходного уровня меньше, чем у шлакощелочного бетона.
По-видимому, в цементном бетоне при высыхании происходят аналогичные процессы; однако в связи с преобладанием высокоосновных гидросиликатов кальция в полукристаллическом или закристаллизованном виде интенсивность этих процессов значительно меньше. Процессы уплотнения структуры и упрочнения цементного камня преобладают над перечисленными деструктивными процессами, что подтверждается ростом прочностных показателей цементного бетона в воздушно-сухих условиях (см. рис. 4.1 и 4.2).
Восстановление прочности шлакощелочного бетона при изгибе в условиях длительного водонасыщения связано с возобновлением процессов гидратации и твердения, кольматацией дефектов структуры продуктами гидратации и ее уплотнением. При водонасыщении в течение 60 сут после твердения на воздухе прочность достигает исходного уровня (см. рис. 4.1), а при длительном твердении в воде к 360 сут на 15—40 % превышает его (в зависимости от вида щелочного компонента).
Таким образом, исходный уровень прочности в шлакощелочном бетоне восстанавливается за более короткий период, чем период восстановления исходного уровня прочности при изгибе портландцементного бетона, который длится более 60 сут.
В возрасте 450 сут отмечено некоторое сближение прочностных показателей образцов бетона, твердевшего в различных условиях. Тем не менее, прочность бетона нормального твердения превышает прочность бетона, подвергнутого попеременному увлажнению и высушиванию, на 25—27%.
Из сопоставления данных следует, что условия длительного стационарного высушивания, а также высушивания, чередующегося с увлажнением, негативно воздействуют на структуру и прочность шлакощелочного бетона при изгибе. Обеспечение 95 %-й влажности окружающей среды и помещение бетона в воду способствует залечиванию дефектов структуры, восстановлению исходного уровня прочности и нарастанию прочности при изгибе во времени.
Атмосферостойкость шлакощелочного бетона

Характер колебаний предела прочности при сжатии в условиях попеременного увлажнения — высушивания у шлакощелочного и цементного бетонов аналогичен. Прочность возрастает в воздушносухих условиях и снижается в водных. При этом проявляется тенденция, свидетельствующая об уменьшении амплитуды колебаний в последующем цикле. Несмотря на некоторые спады после хранения в воде, прочность при сжатии во всех случаях превышает свой исходный уровень. В возрасте 210 сут она достигает максимального значения и в дальнейшем колеблется в интервале примерно 10 МПа (бетон на силикатном щелочном компоненте) и практически стабилизируется (бетон на карбонатном щелочном компоненте).
Атмосферостойкость шлакощелочного бетона после тепловлажностной обработки. Изменение прочностных и деформативных характеристик образцов мелкозернистого бетона, хранившегося в разное время при различных условиях, представлено на рис. 4.3, 4.4. Методика испытания образцов, аналогичная известной, включает исследование прочностных характеристик бетона при циклическом увлажнении и высушивании. Продолжительность одного цикла — 14 сут (7 — хранение в воде, 7 — в воздушно-сухих условиях, температура воздуха — 291—293 К, влажность — 60 %).
Атмосферостойкость шлакощелочного бетона

Так же как и для образцов, твердевших в естественных условиях, при циклическом воздействии влаги на бетон после тепловлажностной обработки наиболее показательны первые два цикла попеременного увлажнения и высушивания (см. рис. 4.3): после первого цикла падение прочности при изгибе составляет 6—8 % от исходного значения, а после второго — достигает максимума — 60%, далее прочность постепенно нарастает во времени.
Наиболее значительное снижение предела прочности при изгибе (более 55 %) наблюдается на 60 сут твердения в условиях попеременного увлажнения и высушивания, наименьшее — при твердении в нормальных условиях (рис. 4.3, II, кр. 1).
Значения пределов прочности при сжатии не столь существенно изменяются в зависимости от условий твердения. Наибольшая нестабильность показателей регистрируется при твердении образцов в воздушно-сухих условиях; стабилизация наблюдается только на 90 сут (см. рис. 4.3, I, кр. 1).
Оптимизация структуры шлакощелочного бетона для получения искусственного камня со стабильными физико-механическими и дефор-мативными свойствами возможна за счет интенсификации процессов структурообразования гелевой составляющей при параллельном регулировании поровой структуры формирующегося материала. Практическая реализация поставленной цели предполагает введение соответствующих корректирующих добавок. Так, при использовании в качестве добавки 10—15 % по массе дегидратированной цеолитовой породы наблюдается относительная стабилизация прочностных характеристик искусственного камня, максимальное изменение предела прочности при изгибе (в условиях попеременного увлажнения и высушивания) составляет 17—18 % (см. рис. 4.3, II, кр. 2), значение усадки снижается почти в 2 раза по сравнению с аналогичными значениями для контрольных образцов (рис. 4.4, кр. 2).
Атмосферостойкость шлакощелочного бетона

Наибольший эффект стабилизации прочностных и деформативных свойств образцов шлакощелочного бетона достигается при одновременном введении в состав вяжущего наряду с 10 % дегидратированной цеолитовой породы 2 % эмульсии петролатума (см. рис. 4.3, I, кр. 4): изменение предела прочности при изгибе уменьшается на 23 %, а линейная усадка снижается в 2 раза (см. рис. 4.3, II, кр. 4, рис. 4.4, кр. 4). Результат обусловлен физико-химическими особенностями взаимодействия вводимых добавок, в частности химической адсорбцией составляющих петролатума на поверхности формирующихся цеолитоподобных гидратных фаз, количество которых в значительной степени предопределяется кристаллохимическими особенностями цеолитовой породы, а также связан с изменением поровой структуры материала; снижается эффективный радиус пор до значений, равных 9,4—11,6 нм, в то время как для бездобавочного состава данное значение равно 12,1 нм.
Таким образом, управление прочностными свойствами шлакощелочного бетона при действии переменных атмосферных условий (рис. 4.5) возможно за счет регулирования скорости кристаллизации гелевидной фазы, корректировки фазового состава продуктов гидратации и направленного формирования заданной поровой структуры материалов. Влияние этих факторов на долговечность искусственного камня очевидно и должно быть принято во внимание при выборе технологических парам получения шлакощелочного бетона с заданными физико-механическими характеристиками.