книги из ГПНТБ / Бетон для строительства в суровых климатических условиях

Если учесть, что знакопеременные температурные воздей­ ствия на бетон приводят к ослаблению сцепления между це­ ментным камнем и заполнителем, то закономерность такого изменения величин R° и R% подтверждают данные рассмот­ ренной выше работы С. Шаха (см. рис. 34).

Наиболее существенное понижение верхней границы об­ ласти образования микротрещин, определяемой как абсолют­ ной величиной напряжений сжатия o = Rl, так и уровнями этих напряжений а/Rap, наблюдается при попеременном за­ мораживании и оттаивании бетона с В/Ц = 0,7, водонасыщенного при атмосферном давлении и бетонов всех четырех исследуемых серий, водонасыщенных под вакуумом (при сте­ пени водонасыщения g > 80—90%, см. табл. 12).

Здесь имеет место значительное понижение также и ниж­ ней границы области микротрещинообразования бетона, опре­

данной характеристике бетона, т. е. /??//?п р при этом, наоборот, повышается. За счет последнего в предельном случае может

пластических деформаций второго рода и, во-вторых, к уве­ личению области относительно упругой работы бетона Но, если первое вполне закономерно, поскольку означает как бы сокращение до минимума условного пути развития трещин от

данных обстоятельствах происходит существенное разуплот­ нение структуры бетона и значительная (а в предельном слу­ чае и полная) потеря им упругих свойств, т. е. здесь должно происходить не увеличение, а сокращение области упругой работы бетона. Это довольно убедительно подтверждается, например, изменением характера зависимости линейных де-

119

формаций сжатия бетона от напряжений. Кроме отмеченного выше существенного уменьшения сопротивляемости бетона развитию под нагрузкой линейных деформаций сжатия, попе­ ременное замораживание и оттаивание его может приводить к значительным изменениям и в самом характере зависимо­ стей епрод = f (a, a/Rnv).

Так, из рис. 24—27 можно видеть, что после 5 циклов замо­ раживания бетона всех исследуемых составов, водонасыщен­ ного под вакуумом, кривые рассматриваемых зависимостей приобретают двоякую кривизну. При этом точка перегиба этих

трещинообразования бетона R?. Если же это условие приме­ нить к данным обстоятельствам, то получается, что при нагру­ жении бетона от а = 0 до tri = R? (см. участок кривой ОС на рис. 24—27) происходит уменьшение величины удельных при­ ращений линейных деформаций сжатия АеП рэд/Аа. Последнее характеризует материал с уже значительно разуплотненной структурой, практически не обладающий упругими свойствами.

О существенном разуплотнении структуры бетона в рас­ сматриваемых случаях может свидетельствовать также факт значительного увеличения (до 20 раз) относительной вели­ чины максимального сокращения времени прохождения уль­ тразвуковых волн А7"тах через нагружаемый образец (см. рис. 36 и 38). Происходит это за счет уплотнения под сжи­ мающей нагрузкой многочисленных микроразрушений, по­ явившихся в бетоне дополнительно к имеющимся после зна­ копеременных температурных воздействий. О том же может свидетельствовать и уменьшение абсолютной величины отри­

что изменение рассматриваемой ультразвуковой характери­ стики А^тах (или ДІЛпах) хорошо согласуется с изменением

оказывается значительно более чув­ ствительной к развитию деструктивных процессов в ^бетоне. Так, например, последовательно 10 и 30 циклов заморажива­ ния при t = —65° С бетона с В/Ц = 0,7, водонасыщенного при атмосферном давлении, приводят:

120

16\f

4oo

150 •

49,0 \

2U2__ - Л . ^•100,ï

~~ ~- X

=0,92ЯпР в 1,46 и 3,75 раза;

4)к уменьшению начальной скорости прохождения уль­

тразвуковых волн в бетоне в 1,32 и 3,04 раза; 5) к увеличению АТтд,х соответственно в 3,04 и 9,3 раза.

-(выше 80—90%) и подвергнутого попеременному заморажи­ ванию и оттаиванию, величина напряжений, при которой на­

тразвуковых волн через бетон, определяет уже не нижнюю границу области образования микротрещин "7?°т. а какую-то другую его прочностную характеристику RI<P, имеющую дру­ гой физический смысл. Вероятнее всего, здесь она определяет начало вторичного разуплотнения бетона под сжимающей нагрузкой, если под первичным разуплотнением подразуме­ вать нарушение структуры бетона в результате вышеуказан­ ных температурных воздействий.

123

124

призменная прочность бетона, статический и динамический модули упругости, температурные деформации.

Результаты исследований, проведенных на рассматривае­ мом этапе, показали, что степень развития деструктивных процессов в бетоне при его многократном попеременном за­ мораживании и оттаивании достаточно четко определяется также изменением и других характеристик (ранее не иссле­ дованных при отрицательных температурах):

линейных деформаций сжатия и растяжения при сжатии бетона (удельных и полных);

объемных деформаций сжатия; коэффициента поперечной деформации;

величин и уровней напряжений, определяющих границы области трещинообразования бетона;

максимальной величины приращения скоро.сти прохожде­ ния ультразвуковых волн в бетоне при нагружении его сжа­ тием.

Установлено, что. прочностные и деформативные характе­ ристики, определяющие процесс или область микротрещинообразования бетона, а также рассматриваемые ультразвуко­ вые характеристики более чувствительны к изменениям в его структуре, чем соответствующие характеристики, определяю­ щие полную потерю его несущей способности.

Учитывая тот факт, что изменение этих характеристик вполне согласуется с современными представлениями о ме­ ханизме воздействия мороза на бетон, можно сделать вывод, что они могут служить критериями морозостойкости бетона,

стик бетона при знакопеременных температурных воздей­ ствиях требует учета результатов настоящей работы при про­ ектировании бетонных и железобетонных конструкций соору­ жений, предназначенных для работы в условиях сурового климата.

§ б. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НЕКОТОРЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА МОРОЗОСТОЙКОСТЬ БЕТОНА ПО ИЗМЕНЕНИЮ ИССЛЕДОВАННЫХ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕШОРМАТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Многочисленными исследованиями, проведенными глав­ ным образом при температурах —20-;—25° С, установлено, что при прочих равных условиях уменьшение величины водоцементного отношения бетона до определенного предела [20, 22, 75, 70, 30], а также введение различных поверхностноактицных добавок [3, 75, 36, 30] приводит К увеличению

125

морозостойкости бетона. Это положение нашло отражение

ив существующих нормативных документах.

Впоследнее время появился ряд работ [2, 37, 58], в кото­ рых влияние указанных факторов на морозостойкость бетона

О степени развития деструктивных процессов в бетоне при этом судят в основном по изменению таких его характеристик, как призменная и кубиковая прочность, статический и дина­ мический модули упругости, температурные деформации.

К подобным же выводам приводит и анализ результатов изменения при низких отрицательных температурах других характеристик бетона, ранее не изучаемых и исследованных в настоящей работе. Это — прочностные и деформативные характеристики, определяющие процесс трещинообразования бетона под нагрузкой, которые, как показывают изложенные выше результаты настоящей работы, могут служить крите­ риями морозостойкости бетона.

Влияние ф а к т о р а В/Ц

Действительно, изменение величин напряжений, опреде­ ляющих границы области микротрещинообразования бетона исследуемых составов (см. табл. 13, 16), изменение величин его объемных и линейных деформаций сжатия, линейных де­

ние (до —65° С) и оттаивание бетонных образцов одинаковых режимов водонасыщения приводит тем к большей степени раз­ вития деструктивных процессов, чем больше величина В/Ц.

Так, например, 30 циклов замораживания до —65° С и от­ таивания бетонов с В/Ц = 0,4; 0,5 и 0,7, водонасыщенных при атмосферном давлении, приводят к уменьшению величин на­ пряжений, определяющих верхнюю границу области микро­ трещинообразования, соответственно на 34, 41 и 56%.

Такой характер влияния фактора водоцементного от­ ношения объясняется прежде всего различной общей (П0 ) и капиллярной (Пк ) пористостью исследуемых бетонов. Дей­ ствительно, величины этих характеристик, определенные опи­

В/Ц исследуемых бетонов, тем больше их суммарная и ка­ пиллярная пористости, следовательно, тем значительней опи­ санный выше эффект действия избыточных давлений и боль­ ше степень разрушения бетона при его многократном замо­ раживании.

126

Кроме того, понижение морозостойкости бетона с увели­ чением его В/Ц можно объяснить и изменением при этом величины сцепления заполнителя с цементным камнем /?с ц : известно [91], что чем больше В/Ц бетона, тем меньше вели­ чина R e n , и, следовательно, тем большего влияния этой ха­ рактеристики бетона можно ожидать при попеременном за­ мораживании и оттаивании за счет разницы в коэффициентах температурного расширения его составляющих.

В соответствии с изложенными выше гипотезами о меха­ низме воздействия мороза на бетон, влияние фактора В/Ц во многом должна определять его влажность, или степень водонасыщения: чем больше степень заполнения водой пор и ка­ пилляров в цементном камне, тем больше должны быть вели­ чины развиваемых при его замораживании давлений, а также величины растягивающих напряжений на поверхности раз­ дела цементного камня и заполнителя.

Действительно, изменение прочностных и деформативных характеристик всех областей напряженного состояния бетона исследуемых составов, подвергаемого попеременному замо­ раживанию и оттаиванию, показывает, что повышение его влажности до определенного предела приводит к более выра­ женному влиянию фактора В/Ц на морозостойкость матери­ ала. Так, увеличение водоцементного отношения бетона, во­ донасыщенного при атмосферном давлении, приводит при его многократном замораживании до —65° С к большей степени развития деструктивных процессов, чем это наблюдается при соответствующем увеличении В/Ц бетона естественной влаж­ ности. Об этом можно судить, например, по изменению вели­ чины статического модуля упругости бетона:

вольно близки одни другим; соответствующие коэффициенты, определенные после 10

циклов замораживания бетонов тех же составов, водонасыщенных при атмосферном давлении, составляют 0,72; 0,69 и 0,43.

В то же время возрастание влажности исследуемых бето­ нов выше некоторого предела приводит к резкому уменьше­ нию степени влияния водоцементного отношения бетона на его морозостойкость. Так, оказывается, что разница в степени развития деструктивных процессов в многократно замора­ живаемых бетонах с различным В/Ц, водонасыщенных под вакуумом, значительно меньше, чем это наблюдается в тех же бетонах естественной влажности и водонасыщенных при атмосферном давлении.

Об этом можно судить, например, по изменению величин напряжений, определяющих призменную прочность и верх-

127