Основные способы защиты бетона от разрушения при циклическом замораживании-оттаивании
Пк
= В - 2αn
* Ц = Ц * (Ц/В - 2αn)
10
10
Капиллярная пористость зависит от количества цементного камня в бетоне и В/Ц. Чем меньше цементного камня, тем лучше для капилляров. Этот камень должен иметь низкое В/Ц.
1. Это достижение как можно меньшего значения В/Ц, за счет гранулометрии заполнителя и пластификаторов.
2. В теле бетона создается большое количество равномерно-распределенных «ловушек» для трещины. Эти ловушки:
- сферические воздушные поры размером ≈ 50 – 300 мкн, которые создаются в бетоне.
- в результате контракции цемента
- применение специальных воздухововлекающих добавок
- с помощью газообразующих добавок.
Существуют фактор Паурса: расстояние между 2-мя «ловушками» не должно превышать 0,25 мм.
Включения в структуру бетона большого количества равномерного распределенных демпфирующих компонентов – низкомодульных включений. Преимущества: Легче ввезти требуемое количество (по сравнению с воздухом). Демпфирующие компоненты в меньшей степени снижают прочность бетона.
Стабильность морозостойкости
По стабильности морозостойкости выделяют следующие марки:
F 100; F 200; F 300; F 500.
В соответствие каждой марке ставится коэффициент вариации:
VF ~ 0,3; ~0,25; ~0,22; ~0,15 – коэффициент вариации
М
ежду
маркой по морозостойкости и коэффициентом
вариации существует зависимость:
Коэффициент вариации VF выше, чем у коэффициента прочности. Стабильность F (определяется раз в квартал) на много ниже стабильности прочности R (определяется два раза в смену).
Влияние напряженно-деформированного состояния на морозостойкость бетона
При испытаниях морозостойкости в лаборатории испытывается образцы не испытывают воздействия механических напряжений от предложенной нагрузки. В реальных конструкциях бетон подвергается воздействии сжимающих либо растягивающих напряжений, вызванных эксплуатационными нагрузками. Эти напряжения могут существенно изменять реальную морозостойкость бетона в сравнении с лабораторными испытаниями.
σt/Rt – уровень растягивающих напряжений.
σ/R – уровень снижающих напряжений.
σt – растягивающее напряжение.
σ – снижающее напряжение.
Fσ - реальная морозостойкость.
F0 – морозостойкость испытаемых образцов.
R – прочность при сжатии
Расчетная нагрузка для бетона составляет 0,54Rcж.
Влияние рецептурно-технологических факторов на морозостойкость бетона (как получить морозостойкий бетон ?)
Морозостойкость бетона зависит от:
- качества заполнителей:0,5% пылевидных глинистых частиц – это 50 циклов замораживания и оттаивания: 0,5% ПГ → 50Ц
- минералогия цемента (содержание щелочей):
С3А < 5% ≥ F300
С3А > 7% ≥ F100
- химия цемента (содержание щелочей):
R20 (Na2O + K2O)
R2O < 0,4 ≥ → F300
R2O < 0,8 ≤ → F100
Большое влияние оказывает содержание SO3 ≈ f(C3A). Количество гипсового калия в цементе должно соответствовать содержанию алюминатов. Недостаток или избыток гипсового камня приводит к снижению морозостойкости.
- водоцементное отношение:
На практике для бетонов с высокой морозостойкостью (F300) величину В/Ц принимают не более 0,42.
- воздухововлечение (резервная пористость).
ВВ = 5…7%
В<4ВВ (финский стандарт устанавливает связь м/у количеством воды и вовлеченного воздуха): содержание воды в 4 раза меньше содержания вовлеченного воздуха.
- условия твердения:
а) благоприятные Н.У.;
б) в случае необходимости применять ТВО, следует повышать температуру со скоростью v не более 10 °С/ч, предварительное выдерживание принимать не менее 5 часов, температуру изотермы устанавливать не более 70 °С, охлаждение (остывание) проводить со скоростью не более 10 °С/ч до температуры, превышающей температуру среды, не более чем на 30 °С.
А) обычный бетон: отформованное изделие выдерживается в течении 2-х часов. В камере тепловой обработки температура Т°С поднимается за 3ч до 85 °С. Это изделие выдерживается при t=85°C в течение 6-9 часов. Потом изделие остывает 2 часа со v=20-30 °C/ч.
Б) изделие с высокой морозостойкостью: предварительное выдерживание изделия в течение 5 часов. Температуру поднимаем до 70 °С со v=10°C/ч. При 70 °С выдерживаем изделие 5-9 часов, далее будем осуществлять регулируемое остывание изделия со v=10°C/ч. Чтобы температура превышала среды не более чем на 35 °С.
- для производства бетонов высокой морозостойкости следует использовать свежие цементы. Лежалый цемент (хранение более 3-х месяцев) резко снижает морозостойкость бетона.