Строительные материалы статьи

Изменение прочности плотного силикатобетона при его увлажнении

Исследователями утверждается, что прочность бетона уменьшается с увеличе­нием водонасыщсння. Такая зависимость установлена как для цементных бетонов, так и для силикатных — автоклавного твердения. Однако этот вопрос изучен недостаточно, хотя он важен как для построения общей теории железобетона, так н для решения практических задач, таких, как прогнозирование поведения конструкций под нагрузкой при различ­ных условиях эксплуатации, разработка технологических режимов производства изделий и монтажа конструкций.

Для цементного бетона возможно сни­жение прочности на 25—30% с ростом его влажности. Снижение прочности бе­тона при его увлажнении связано с рас­клинивающим эффектом адсорбирован­ной влаги и гидростатическим давлени­ем, обусловленным различными по вели­чине порами [11. Оно объясняется так­же уменьшением прочности сростка гид­росиликатов кальция цементного камня в результате того, что под действием во­ды снижается прочность каждой меж- кристаллическон связи О—СаО—О и уве­личивается ее длина f2].

Для плотного силикатобетона, как н для ряда других строительных матери­алов, снижение прочности под действи­ем влаги характеризуется коэффициентом размягчения, равным отношению проч­ности водонасыщенного материала к проч­ности сухого. По данным различных ав­торов, величина иотери прочности сили­катного бетона при увлажнении, а сле­довательно, и коэффициента размягчения, существенно различаются. Так, в рабо­те [3] указывается, что бетон на извест - ково-песчаном вяжущем характеризуется высокой водонепроницаемостью и имеет коэффициент размягчения 0,96—0,98. В работе [41 коэффициент размягчения указывается в диапазоне 0,82—0,9 в за­висимости от вида применяемого крем­неземистого компонента и от величины дисперсности известково-песчаного вяжу­щего. Авторы работ [5, 6] называют ве­личину коэффициента размягчения бето­на на негашеной извести 0,8—0,75.

В нормативных документах по проек­тированию и применению изделий из плотного силикатобетона не учитывается влияние влажности бетона на его проч­ность, хотя предусмотрено учитывать влажность окружающей среды при опре­делении ползучести и иеупругих дефор­маций [7, 11]. Механизм воздействия

Воды на прочность плотного силикатобе­тона аналогичен ее воздействию на проч­ность обычного бетона. Кроме того, как отмечено в работе [4], под действием воды происходит набухание вяжущей основы, а при фильтрации воды через бетон она растворяет некоторые его со­ставляющие.

В настоящее время наиболее шипокое распространение получила видоизменен­ная кипелочная схема производства из­делий из плотного силикатобетона, при которой используется вяжущее, получае­мое путем совместного помола извести и песка с частичной гидратацией извести во время помола. Изделия, изготавляе - мыс по такой технологии, используются в основном в качестве, элементов внут­ренних несущих стен и перекрытий при возведении жилых и гражданский зда­ний.

С целью определения изменения проч­ности плотного силикатобетона в зави­симости от его влажности в изделиях заводского изготовления нами были про­ведены исследования в условиях промыш­ленного производства на Гродненском комбинате строительных материалов. Испытания проводились на образцах-ку­бах, изготовленных из бетона промыш­ленного производства. В качестве вяжу­щего применялся продукт совместного помола извести и песка с гидратацией извести в процессе размола в шаровой мельнице. Вяжущее с содержанием. 30— 32% активной СаО имело удельную по­верхность от 7500 до 8500 см2/г и сте­пень гидратации извести в диапазоне 75—85%. Удельная поверхность песка в вяжущем составляла 1500—2000 см2/г. Содержание активной СаО в бетонной смеси составляло 6,5—7,5%, модуль круп­ности песка-заполнителя — от 1,7 до 2,1.

Прочность бетона для каждого образ­ца нз партии оценивалась по результа­там трех определений-, испытания на сжа­тие в сухом состоянии партии из трех контрольных образцов, вычислением по формулам, определяющим зависимость прочности бетона от его плотности Г8] п по результатам испытания прибором ПМ-2 для контроля марки бетона. Влаж­ность и прочность бетона в процессе ув­лажнения определялась по результатам испытания серии из трех образцов через принятые промежутки времени. Было испытано 27 партий образцов. Плотность бетона испытуемых партий изменяется от 1850 до 2250 кг/м3, прочность — от 22 до 70 МПа (220—770 кгс/см2).

В результате испытаний было уста­новлено, что влажность бетона в насы­щенном состоянии составляет от 5 до 12%. Средняя плотность и соответству­ющее ей водопоглощение составили:

Плотность, кг/м ’

Водопоглощение, %

5.5—6 6—-7

8— 8,5

9— И

Как видно из приведенных данных, во­допоглощение существенно изменяется О изменением плотности бетона. С умень­шением плотности иа 5% водопоглощение. увеличивается на 20%, Скорость водона - сыщения также зависит от плотности бе­тона — с ес уменьшением скорость водо - насыщения возрастает. Для полного во - допасыщения образцов требуется около

5 сут, хотя основная масса влаги погло­щается в течение первых часов увлажне­ния. Основное водонасыщение полностью погруженных в воду образцов происхо­дило за 2—4 ч, в течение которых впи­тывалось от 75 до 90% максимально по­глощаемого количества влаги. При ка­пиллярном подсосе водонасыщение про­исходило в 2,5—3 раза медленнее. За 4—6 ч водопоглощение составило поряд­ка 40—45% для бетона плотностью 2200 кг/мЗ и 55—60% для бетона плотностью 1950 кг/м3.

За сутки капиллярного подсоса бетон плотностью 2200 кг/м3 впитывает около 70%, влаги от максимального водопогло - щения, бетон плотностью 1950 кг/м3 — около 85%. При увлажнении образцов через верхнюю открытую поверхность в результате влияния гидростатического давления водопоглощение происходит ин­тенсивнее. За 4—6 ч водонасыщение бе­тона плотностью 2200 кг/м3 составило 65% от максимального, бетона плотно­стью 1950 кг/м3 — порядка 80%.

Глубина проникновения влаги внутрь бетона также тесно связана с его плот­ностью, что видно из результатов испы­таний, приведенных в таблице.

На рис 1 показана кичетнка влажнос­ти образцов плотного силикатобетона оди - •'чкпрон плотности (у=1950 кг/м3), мо с различной поровой структурой. Оцен­ка поровой структуры проводилась по методикам, изложенным в ("9, 10]. При­веденные результаты показывают, что скорость водо. насыщення возрастает с увеличением среднего размера пор, по­казатель которого определен из уравне­ния движения смачивающей жидкости по капилляру материала:

------- = 1 — Е р (—Я,/)“ ,

^ Тах

Где №’( — насыщение материала в момент времени Ь, %; Vmax — максимальное на- сыщение материала в условиях экспери­мента, %; X — показатель среднего раз­мера капилляров; А — показатель одно­родности размера капилляров.

Коэффициент размягчения, характери­зующий потерю прочности бетоном при его водонасыщепии, находился в диапа-

_Жис. I. Зависимость скорости водоиасыщения от показателя среднего размера капилляров

■онс от 0,53 до 0,85. Обобщенные графи - Ни изменения прочности бетона в за ви­димости от водоиасыщения показаны на рис. 2. Отмечена тенденция уменьшения

Оэффицпеита размягчения и увеличения отери прочности с возрастанием плот - ости и первоначальной прочности бето­на, что видно и по изменению наклона отрезков прямых на грфике к оси абсцисс.

Зменение прочности в процессе водона- лцения показано на рис. 3.

Анализ поровой структуры показал, что с увеличением плотности плотного сили­катобетона общая пористость и средняя

?личина капилляров уменьшается, по­тому водонасыщение бетона с большей лотностъю происходит медленнее. С уменьшением размера капилляров уве-

'швается расклинивающее действие вла-

Падоние прочности несколько запаз - лваст по сравнению с водопоглощением. Основное снижение прочности происходит

4—8 ч водоиасыщения и составляет ) 90% от максимальной потери. У бето-

I с меньшей плотностью снижение нроч - »ости происходит быстрее, чем у более плотного бетона. Например, у бетона плотностью 1950 кг/м3 основное сниже­ние прочности произошло примерно за

3 ч водоиасыщения, у бетона плотно­стью 2100 кг/м3 — за 8 ч. '

Приведенные результаты являются пред­варительными в проводимых исследова­ниях, однако позволяют сформулировать некоторые рекомендации по применению н производству Изделий из плотного си­ликатобетона. Так, необходимо обеспе­чить условия складирования несущих элементов, исключающих их водонасы- щенне. При увлажнении элементов в про­цессе монтажа следует исключить их полное нагружение до высыхания.

При определении несущей способности изделий необходимо предусматривать воз­можное снижение прочности бетона при

Рис. 2. Зависимость прочности плотного силикатобетона от влажности

/— <^5= 1950 кг/мЗ; 2 — т= =2000 кг/мЗ; 3— 7=2150 кг/мЗ

Увлажнении п зависимости от условии эксплуатации. В зависимости от назна­чения и условий их эксплуатация, напри­мер, увлажнение или переменное замора­живание и оттаивание, необходима раз­работка технологических приемов, обес­печивающих надежность и долговечность конструкций и сооружений из силикат­ного бетона, в том числе путем создания оптимальной поровой структуры бетона.