ПОЛИМЕРБЕТОНЫ

Химическая стойкость полимерсиликатных бетонов

Предпосылками. надежной работы конструкций из полимерсиликатных бетонов, особенно наливных соору­жений, являются их плотность и химическая стойкость.

Испытания на водонепроницаемость показали, что об­разцы из полимерсиликатного бетона выдерживают дав­ление 0,6 МПа в течение 8 ч, в то время как силикатные бетоны без полимерных добавок оказались проницаемы­ми после 3—3,5 ч испытания при давлении в 0,1 МПа.

Водонепроницаемость полимерсиликатных бетонов при обычном давлении исследовалась по специально раз­работанной методике, основанной на измерении омиче­ского сопротивления слоя материала между проводника­ми, уложенными на различной глубине, и по мере прони­кания к ним жидкости.

Кривые изменения омического сопротивления поли­мерсиликатных бетонов подтверждают, что процесс про­ницаемости в первом приближении можно принять за диффузионный. Образцы из полимерсиликатного бетона толщиной 25 мм насыщались за 9 сут. Образцы из сили­катного бетона без полимерных добавок при той же тол­щине оказались проницаемыми через 10 ч, что подтверж­дает наличие открытых пор в таком материале.

Кислотопоглощение полимерсиликатных бетонов оп­ределялось методом погружения образцов в растворы со­ответствующих кислот с последующим периодическим взвешиванием. Испытания показали (рис. 28), что погло­щение имеет экспоненциальную закономерность. С умень­шением концентрации растворов кислот поглощение воз-

Рис. 28. Характерные кривые при­ращения массы образцов во времени

1 — в воде; 2, 3, 4 — в 10%-. 20%- и 30%-ном растворе серной кислоты соответственно

Растает и увеличивается глубина проникновения раство­ра по контуру образцов.

При хранении в течение 60 сут в 2%-ной серной кис­лоте глубина проникновения составила 15 мм, а в 30%- ной глубина проникновения в те же сроки составила 4,5— 5 мм. Эти данные подтверждаются и испытанием арми­рованных образцов. При концентрации серной кислоты выше 2% и толщине защитного слоя 10 мм арматура не имела признаков коррозии после 7 мес хранения в таких растворах.

Таким образом, полимереиликатные бетоны, обладая малой проницаемостью для растворов кислот, должны иметь более высокую стойкость в кислых средах.

Исследования химической стойкостью пол-имерсили - катных бетонов в растворах различных кислот подтвер­дили (табл. 48), что они обладают более высокой хими­ческой стойкостью по сравнению с силикатными бетона­ми без полимерных добавок. При этом полимерсиликаты более стойки в серной и соляной кислотах и менее стойки в азотной кислоте.

В щелочах полимереиликатные бетоны разрушаются, как и составы на жидком стекле без полимерных доба­вок. Для них так же, как и для цементных бетонов, под­тверждается закономерность: если основное вяжущее не стойко в какой-либо среде, то любые, даже весьма стой­кие добавки практически не улучшают стойкость компо - зиции к этим средам.

Полимереиликатные бетоны из-за высокой вязкости жидкого стекла характеризуются малой подвижностью, что создает определенные трудности при формовании кон­струкций, особенно тонкостенных и густоармированных. Поэтому необходимо было подобрать достаточно эффек­тивные пластифицирующие добавки, способные сущест­венно улучшить удобоукладываемость полимереиликат­ных смесей.

В качестве поверхностно-активных пластифицирующих добавок первоначально были опробованы нефтяньц сульфокислоты (контакт Петрова), неноногенные ПАЕ типа ОП-7 и ОП-Ю, суперпластификатор С-3 и пластифи катор ВС на основе меламиноформальдегидной смолы Изменение вязкости жидкого стекла при введенні пластификаторов определяли на капиллярном стеклян ном вискозиметре ВПЖ-4, а полимереиликатных сме сей — по осадке конуса и расплыву. Численное значение расплыва определялось как отношение площади нижнегс основания бетонной массы после встряхивания к площа­ди нижнего основания усеченного конуса (табл. 49).

Таблица 49. Изменение удобоукладываемости полимерсиликатной смеси в зависимости от вида пластифицирующей добавки

Исследования показали, что пластифицирующие до­бавки снижают вязкость ненаполненного жидкого стекла незначительно, в то время как подвижность бетонной смеси существенно увеличивается при введении ряда до­бавок. Наибольший эффект увеличения подвижности бе­тонной смеси наблюдается при введении нейтрализован­ного контакта Петрова, а также суперпластификаторов ВС и С-3.

Выполненные исследования позволили предположить, что в составах на жидком стекле механизм действия пла­стифицирующих добавок связан с адсорбцией ПАВ как на межфазной поверхности структурных элементов вяжу­щего, так и на поверхности наполнителя.

В результате исследований жизнеспособности поли­мереиликатных смесей, прочностных характеристик ихи-
мической стойкости полимереиликатных бетонов (табл. 50) были установлены характерные особенности влияния

Таблица 50. Влияние пластифицирующих добавок на свойства

Полимереиликатных бетонов

Жизнеспособность смесн, мин Предел прочности, МПа: при сжатии » изгибе Стойкость в воде К с г Стойкость в растворе серной

КИСЛОТЫ Кс-1

Но требованиям СНиП Н-21-75 и «Руководства по проек- ыппванию и изготовлению сборных конструкций из кис­лотостойкого бетона» (М„ НИИЖБ, 1980). Для конст­рукций из полимерс, иликатного бетона предусматрива­ются следующие классы по прочности на сжатие: В15, В25 В30. Для несущих армированных конструкций класс бетона должен быть не менее В15.

Для испытаний были выбраны две конструкции: бал­ки размером 200X250X3950 мм, армированные шестью продольными стержнями периодического профиля (два стержня в верхнем сечении балки и четыре стержня в нижнем) диаметром 22 мм класса A-III с хомутами из арматуры класса A-I диаметром 6 мм, и плиты размером 1300X2340 мм толщиной 80 мм, армированные арматур­ной сеткой из арматуры класса AIII диаметром 8 мм (рис. 30).

Для определения нарастания прочности во времени подимерсил'икатного бетона одновременно с изготовле­нием вышеуказанных конструкций формовались образ­цы— кубы и призмы, которые отверждались в условиях, аналогичных условиям отверждения конструкций.

Результаты испытания контрольных образцов (табл. 51) показывают, что при отверждении в обычных темпе-

Таблица 51. Изменение прочности полимерсиликатного бетона во времени

Продолжительность твердения при комнатной температуре, сут

Показатель

90

Рис. 30. Полимереиликатные балки в процессе испытаний

Термообработка при 120°С в течение 24 ч обеспечи­вает получение полимерсиликатного бетона класса не ни­же В25 при о-статочной влажности около 2%. При этом повышается модуль упругости и снижаются продольные и поперечные деформации.

Основные характеристики термообработанных поли­мереиликатных бетонов классов В15 и В25 приведены в табл. 52.

Таблица 52. Основные характеристики полимереиликатных бетонов

Рис. 31. Схема нагружения при ис­пытании балок

Для оценки качества конструкций по показателям прочности, жесткости и трещиностойкости, а также про­верки принятых расчетных предпосылок были проведены испытания промышленных образцов из полимерсиликат - ных бетонов на испытательном стенде в соответствии с расчетной схемой путем кратковременного силового воз­действия.

При испытании балок передача усилий от сосредо­точенной нагрузки с помощью распределительной тра­версы осуществлялась в третях пролета через две опоры, одна из которых свободно перемещалась вдоль травер­сы (рис. 31). При испытании контролировались нагруз­ка, прогибы и деформации сжатой и растянутой зоны.

Нагрузки определяли по показанию манометра насос­ной станции в соответствии с тарировочной таблицей. Нагружеиие производили гидравлическим домкратом ДГ-25. Прогибы определяли с помощью прогибомеров системы Максимова. Деформации верхнего и нижнего волокна в середине пролета производили с помощью ин­дикаторов часового типа (цена деления 0,01 мм) на базе 500 мм. Ширина раскрытия трещин определялась с ис­пользованием трубки Брюнелля.

Предельно допустимый прогиб балки, равный 21 мм, наблюдался при нагрузке около 130 кН. Первые трещи­ны появились при нагрузке 70 кН. Начало разрушения сжатой зоны наблюдалось при нагрузке до 100 кН. Дальнейшее увеличение нагрузки до 140 кН привело к разрушению балки по сжатой зоне.

Испытания плит проводили на той же силовой уста­новке, на которой испытывались балки. Плиты нагружа­ли через одну продольную и две поперечные траверсы. Усилия от домкрата передавались на плиту в четырех точках ступенями по 5 кН. В процессе нагружения про­изводили замеры прогибов на опорах и в середине про­лета.

Первые трещины в плите наблюдались при нагруже - нии до 30 кН, при этом ширина их раскрытия была в пре­делах 0,4—0,5 мм. Разрушение плиты произошло при нагрузке 50 кН по сжатой зоне бетона в середине проле­та. Ширина раскрытия трещин при этом составила 5 мм. После снятия нагрузки трещины закрылись до 0,15— 0,2 мм.

Испытания опытно-промышленных балок и плит пе­рекрытия этажерок вентиляторных градирен показали, что конструкции из полимерсиликатного бетона при твер­дении в нормальных температурно-влажностных услови­ях в течение 30 сут или при термообработке при 120°С в течение 24 ч набирали прочность, соответствующую классам В15 и В25.

Несущая способность балок при кратковременном на - гружении двумя сосредоточенными силами была доста­точна. Разрушающее усилие превышало расчетное зна­чение на Ю—15% при воздействии нагрузки, равной нор­мативной. Жесткость бало к, оцениваЄшсія по величине прогиба, была в допустимых пределах.

Расчеты этих конструкций, выполненные Гипроцвет - метом, показали, что они обеспечивают необходимую прочность и жесткость. Для повышения трещиностойко - сти таких конструкций их необходимо выполнять с пред­варительно напряженной арматурой.