книги из ГПНТБ / Бетон для строительства в суровых климатических условиях

нюю границу области микротрещинообразования бетона (см.

явно заметно влияние фактора В/Ц на потерю прочности бе­

тора В/Ц менее значительно.

Последнее можно объяснить тем, что при принятом при­ нудительном режиме водонасыщения бетона степень запол­ нения водой его пор и капилляров для всех исследуемых со­ ставов близка или превышает 91% (см. табл. 12). При замер­ зании такого количества воды в бетоне при температуре —65° С эффект влияния величины его пористости, очевидно, не должен иметь такого решающего значения, как при менее полном водонасыщении.

ствия воздухововлекающих добавок, характеризующихся во­

При правильном управлении данным процессом можно до­ биться преобладания в структуре цементного камня равно­ мерно распределенных мелких замкнутых пор сферической формы. По мнению ряда исследователей [58, 68], эти пЬры являются своеобразным «буферным или резервным простран­ ством», в которое отжимается избыточная вода при образо­ вании льда в капиллярах цементного камня. В целом прием­ лемая, данная гипотеза правомерна, однако, только при огра­ ниченной степени водонасыщения бетона, когда вода не за­ полняет большую часть «буферных или резервных пор».

Следует заметить, что объяснение положительного эффек­ та от добавки ГКЖ-94 созданием мелкопористой структуры бетона нельзя считать достаточно убедительным. Это объяс-

128

нение, очевидно, обосновывается тем известным положением,, что уменьшение радиуса поры приводит к понижению тем­ пературы замерзания в ней воды. Действительно, согласно экспериментальным данным В. Г. Батракова [2], введение до­

Но дело в том, что температура замерзания воды в порах такой величины (от 0,1 до 1,4 мм) приблизительно одинакова (около 0°С), следовательно, на морозостойкость бетона фак­ тор мелкопористости структуры бетона в вышеизложенном по­ нимании практически не будет оказывать заметного влияния.

По нашему мнению, существенно большее значение в по­ вышении морозостойкости бетона при введении добавки ГКЖ-94 имеет фактор равномерного распределения мелких замкнутых пор по всему объему бетона. При этом умень­ шается расстояние между порами-капиллярами, следователь­ но, снижается сопротивление тонкопористой структуры бетона

Отмеченный выше эффект гидрофобизации бетона при введении добавки ГКЖ-94 заключается в том, что на поверх­ ности гидратирующихся частиц цемента образуется стойкая полисилоксановая пленка. Она имеет «мозаичное строение с частоколом из органических радикалов, обращенным в сто­

зостойкости бетона благодаря понижению адгезии льда к гид­ рофобной поверхности пор.. Но эта гипотеза опирается всего лишь на единственные имеющиеся в литературе и к тому же

По нашему мнению, влияние эффекта гидрофобизации бе­ тона на повышение его морозостойкости в значительно боль­ шей мере должно обеспечиваться за счет уменьшения водопоглощения при одинаковых режимах насыщения. Это под­ тверждают экспериментальные данные Е. В. Лавринович [36], согласно которым, несмотря на увеличение общей пористости, величина водопоглощения бетона с добавкой ГКЖ-94 при про­ чих равных условиях меньше, чем для бетонов без добавки.

В какой-то степени подтверждением данной гипотезы мо­ гут служить и результаты работы В. И. Железного [27]. В этой работе водопоглощение по весу более морозостойких гидрофобизированных образцов из ячеистых бетонов при обычном погружении в воду оказалось на 15—20% меньше, чем у со-

ответствующих необработанных образцов (следует заметить, что здесь гидрофобизации подвергалось уже готовое изделие).

Определенное значение в повышении морозостойкости бе­

под нагрузкой осевого сжатия в обычных условиях положи­ тельных температур. Так, из табл. 13 можно видеть, что введение 50%-ной эмульсии кремнийорганической жидкости в количестве 0,1 % от веса цемента в бетон с В/Ц = 0,4 приво­ дит к повышению величины Я°т/ЯПр с 0,385 до 0,435, т. е. к отдалению начала процесса интенсивного развития микро­ трещин на поверхности раздела цементного камня и крупного заполнителя в сторону более высоких уровней напряжений сжатия.

Подводя итоги рассмотрению изложенных выше гипотез, можно сделать вывод о том, что совокупность их в опреде­ ленной степени объясняет повышенную морозостойкость бе­

Анализ этих гипотез с учетом изложенных выше представ­ лений о характере влияния влажности многократно замора­ живаемого бетона на степень развития в нем деструктивных процессов позволяет сделать следующие предположения: по­ вышение влажности или степени водонасыщения бетона до некоторого предела (U7n p или £к р ) должно приводить к уве­ личению положительного эффекта влияния добавки ГКЖ-94; при условии же W > Wup (или £ > | к р ) эффект данной до­ бавки должен резко уменьшиться по аналогии с описанным выше эффектом фактора водоцементного отношения.

Данные предположения подтверждаются результатами на­ стоящей работы. Действительно, если в качестве критериев морозостойкости бетона использовать исследованные прочно­ стные и деформативные характеристики областей его напря­ женного состояния, а также ультразвуковые характеристики,

меньшей степени развития деструктивных процессов.'чем это наблюдается в бетоне того же состава, но без добавки, при этом эффект влияния добавки в бетоне, водонасыщенном при атмосферном давлении W2 более значителен, чем в бетоне естественной влажности W\, и в то же время более значите-

130

В/Ц = 0,4 естественной влажности без добавки и с добавкой ГКЖ.-94 после 30 циклов замораживания составляют соот­ ветственно 0,93 и 0,95, а коэффициенты уменьшения вели­

чины Rr(m3) = 0,90 и 0,93;

соответствующие коэффициенты, определенные после 30 циклов замораживания бетона, водонасыщенного при атмо­

дальнейшее повышение влажности бетона с W2 до W3 при­ водит к резкому уменьшению эффекта влияния добавки.

Таким образом, с помощью ранее не исследованных при отрицательных температурах прочностных и деформативных характеристик областей напряженного состояния бетона, а также ультразвуковых характеристик подтверждаются поло­

*

**

Подводя итоги изложенному в настоящей главе, необхо­ димо отметить, что здесь определены основные закономер­ ности изменения прочностных и деформативных характери­ стик областей напряженного состояния бетона при знакопе­ ременных температурных воздействиях.

Установлено, что многократное попеременное заморажи­ вание и оттаивание бетона приводит к уменьшению пределов всех трех основных областей напряженно-деформированного •состояния, определяемых абсолютными величинами напряже­ ний сжатия; понижение их тем существенней, чем больше величина В/Ц бетона и его начальная влажность.

Области упругой работы и развития пластических дефор­ маций второго рода в бетоне, определяемые уровнями на­ пряжений сжатия, при этом уменьшаются, а область разви­ тия псевдопластических деформаций соответственно увеличи­ вается.

131

Г л а в а V

Н Е К О Т О Р Ы Е П Р О Ч Н О С Т Н Ы Е И Д Е Ф О Р М А Т И В Н Ы Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И Б Е Т О Н А П Р И Г Л У Б О К О М О Х Л А Ж Д Е Н И И (до —196° С )

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Исследование свойств бетона при воздействии заморажи­

теоретический и практический интерес, так как позволяет ре­ шить задачу, связанную с созданием экономичных и долго­ вечных сооружений и конструкций, работающих в условиях технологических (искусственно созданных) отрицательных

температур.

За рубежом, особенно в США и во Франции, уделяется большое внимание исследованиям свойств цементных бетонов при низких отрицательных температурах вплоть до —252°С [66, 101].

Постановка этой задачи.перед наукой вызвана необходи­ мостью разделения, хранения, транспортирования трубопро­ водным транспортом газов, а также передачи электроэнер­ гии, используя эффект сверхпроводимости, при глубоком

ном состоянии при нормальной температуре и атмосферном давлении.

Несомненно, решение проблемы использования сжижен­ ного газа позволит существенно, если не коренным образом, изменить некоторые технологические процессы различных об­ ластей промышленности.

Перед авторами была поставлена задача исследовать ос­ новные физико-механические свойства бетона при воздействии

в конструкциях сооружений, для которых характерно воздей­ ствие столь низких отрицательных температур. Знание основ­ ных прочностных и деформативных характеристик бетона при

. 133

§ 2 . ПРОЧНОСТНЫЕ И ДЕШОРМАТИЗНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА В ЗАМОРОЖЕННОМ ДО - 1 9 6 ° С СОСТОЯНИИ

П р и м е ч а н и е . Бетон приготовлен на цементе завода „Гигант". В числителе дано значение прочности бетона в кгс/см1, в знаменателе— относительная прочность бетона при +20° С в процентах по отношению к прочности.

Анализ данных табл. 19, 20 показывает, что при пониже­ нии температуры от +20 до —196° С наблюдается увеличение прочности бетона. Наибольший прирост прочности имеет ме­ сто при понижении температуры до —70° С. При дальнейшем понижении температуры прочность увеличивается незначи­ тельно и при температуре от —70 до —100° С достигает мак­ симального значения.

135

В проведенных экспериментах установлено также, что льдистость, как и прочность бетона, увеличивается с пони­ жением температуры замораживания (табл. 21).

В соответствии с предварительно рассмотренными дан­ ными изменения прочностных характеристик бетона при за­

характеристики бетона, как его призменная прочность и ста­ тический модуль упругости. Исследовалась также линейная сжимаемость бетона, вызванная напряжениями, составляю­ щими одинаковую долю от призменной прочности бетона,

136

Очевидно, описанные подробно (см. § 5 гл. III) конструк­ тивные процессы, которые имеют место и являются домини­ рующими при охлаждении бетона в интервале температур от +20 до —60° С, также значительны и при более глубоком охлаждении бетона до —196°С.

§ 3. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ДО —196° С

Наряду с прочностными характеристикамидля расчета железобетонных конструкций, работающих в условиях глу­ бокого охлаждения, необходимы и данные по температурным деформациям.

Те м п е р а т у р н ые деформации бетона

Всоответствии с действующими нормативными докумен­ тами при расчете температурных напряжений значение коэф­ фициента линейного расширения для всех бетонов прини­