О СВЯЗИ ДЕФОРМАЦИЙ УСАДКИ С ВЛАГОФИЗИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В БЕТОНЕ
Известно [1, 153], что механизм влажностной усадки связан с удалением из бетона лишь некоторой части воды затворения. Развитие деформаций начинается только после потери бетоном свободной воды и достижения материалом так называемой критической влажности і/кр, а величина усадки (при коэффициенте линейной усадки р = const) в любой момент времени T пропорциональна разности /Укр — —U(T). Одновременно часть введенной воды затворения переходит в химически связанную в процессе гидратации цемента.
Эти особенности процесса усадки находятся, на первый взгляд, в некотором противоречии с изложенным выше принципом оценки предельной величины деформаций в зависимости от общего количества воды затворения (расхода воды В). Однако, как показал анализ, указанное противоречие носит чисто внешний характер.
Если опытные значения £/кр —wU(t) к моменту достижения бетоном равновесной влажности с окружающей средой U(T) = Wf полученные С. В. Александровским [11, нанести на рис. 62 в функции непосредственно расхода воды в смеси В, то становится очевидным наличие закономерной связи между рассматриваемыми величинами. Это означает, что аналогичная связь с количеством воды затворения должна существовать и для деформаций усадки Sym = Р(^кр - W).
Характер такой связи особенно четко выявляется при обработке результатов опытов Дютрона [134], в которых по сравнению с опытами Александровского расход воды варьировался в более широких пределах (см. рис. 62). Видно, что зависимость £/кр — U(T) = F(B) практически однозначна, причем опытные результаты, полученные как Александровским, так и Дютроном, могут быть аппроксимированы степенной функцией вида UKV — W = cBv> в которой коэффициент с зависит от условий эксперимента, а показатель степени у в обоих случаях находится в пределах 1,3—1,5.
Аналогичная связь с расходом воды В обнаруживается независимо друг от друга для критической t/KP и для равновесной W влажности бетона. При этом показатель степени в формуле указанного вида получается того же порядка (у 1,4-М,5).
Заданной влажности примерно в линейной зависимости от исходного В/Ц теста. Можно записать, например:
ТРк = 2,5фк(Є)|, (VII.14)
Где tyK(0) — ординаты изотермы десорбции цементного камня при В/Ц = 0,4, представляющие собой равновесные влажности, отнесенные к исходному весу цемента в смеси.
Учитывая, что вводимый в цементное тесто заполнитель из плотных пород имеет минимальную адсорбционную способность и практически не участвует во влагообмене с цементным тестом, можно оценить величину равновесной влажности бетона W произвольного состава. Полагая при
этом, что количество химически связанной воДы составляет некоторую долю аЦ от веса цемента, запишем:
Ш _ - (Є) ^/Я
W — (1 + а) Ц + П+Щ ~ (i + a) + m ' ivii.ioj
Где m — весовое соотношение заполнителя и цемента в бетонной смеси.
Описанный способ, позволяющий связать между собой значения равновесной влажности бетона и цементного камня, предложен в работах С. В. Александровского [1]. Правомерность этого способа не вызывает сомнений: С. В. Александровский [ 1 ] подтверждает снижение изотерм десорбции материала при переходе от цементного камня к раствору и от раствора к бетону.
Полагая удельные веса цемента и заполнителя равными в среднем 7ц = 3,14 и у г = 2,65, можно представить величину т так:
= 2,65 ^ — 0,32) . (VII.16)
Подставляя это соотношение для т в (VII. 15), получим после некоторых преобразований:
W =_________ 2,5^(6) -------------- (VII.17)
W / 1000 — В yvu.ii)
(0,15 + а) Z+2,65 ( ---------------
Влияние первого члена в знаменателе (VII. 17) по сравнению со вторым настолько мало, что изменение его можно не принимать во внимание. Учитывая, что Z обычно колеблется в пределах Z = 1,7-7-3,3 (В/Ц = 0,3^-0,6) и принимая в среднем Z = 2,5, а также полагая ориентировочно а = 0,2, получим окончательно
(VII. 18)
Где В — количество воды затворения в л на 1000 л бетонной смеси.
Как следует из рис. 63, зависимость (VII. 18) фактически эквивалентна степенной зависимости
W 0,00017фк (0)В1•35. (VII. 19)
Т ■■ |
При заданных условиях влагообмена бетона с окружающей средой (например, влажность воздуха и размеры сечения элемента) ^K(0) представляет некоторую фиксирован
ную величину. Соответствующая этим условиям равновесная влажность бетона W действительно определяется однозначно некоторой степенной функцией общего количества воды затворения (расхода воды) В. Влияние этого параметра весьма существенно и должно приниматься во внимание
При оценке величин равновесной влажности бетона или раствора,
Приведенные данные подтверждают, что эмпирическая зависимость вида (VII.9) не противоречит общему характеру развития влагофизических процессов в бетоне» Существование такой зависимости является прямым следствием установленных соотношений, которым подчиняются параметры этих процессов. Поскольку критическая и равновесная влажности бетона <Укр и W находятся в однозначной (и притом нелинейной) связи с количеством всей воды, вводимой в бетонную смесь при затворении, это количество служит параметром для оценки величины влажностной деформации бетона (при р = const), хотя усадка действительно сопровождается потерями из бетона лишь части воды затворения.