книги из ГПНТБ / Миронов С.А. Бетоны, твердеющие на морозе
.pdfРис. 58 . Зависимость отно |
|
сительной прочности бетона, |
|
замороженного при -2 5 |
(а) |
и —40°С (б) через О ( і ) |
; |
|
1,2 (2 ); 4 (3) и 7 (4) су |
|
|
|
ток выдерживания |
при |
|
Водоцементное отношение |
-10°С |
|
|
Образцы (1 0 x 1 0 x 1 0 |
см) изготовляли на |
горнозавод |
|
ском портландцементе, известняковом щебне фракции |
5 - |
||
20 мм и кварцевом песке, замораживали в течение 24 |
ч |
||
(время выдерживания их при расчетной температуре -1 0 С с оставляло 28 суток). Прочность этих образцов сравнива ли с прочностью образцов, твердевших 28 суток при - 1 0 С
без замораживания. |
|
|
В результате обработки экспериментальных данных |
по |
|
лучены зависимости относительной прочности бетона |
от |
|
водоцементного отношения и времени |
предварительного |
|
выдерживания бетона при расчетной температуре.
Из данных рис. 58 видно, что прочность бетона, заморо
женного сразу |
после изготовления при -2 5 С, составляет |
||
от 75 до 95% |
прочности бетона, твердевшего 28 |
суток |
|
при - 1 0 |
С, и повышается с увеличением В/Ц. Предвари |
||
тельное |
выдерживание бетона в течение 1,2 суток |
при |
|
-1 0 С несколько сокращает недобор прочности. При этом в наиболее значительной степени для бетона с низким В/ Іі (0 ,3 5 ). Для бетона с высоким В/Ц (0 ,6 5 ), оно напротив, не сократило сколько-нибудь заметно недобор прочности.
С увеличением времени предварительного выдерживания
до 4 суток бетонов с низким и средним значениями |
В/Ц |
|
(0,354-0,55) недобор прочности был исключен. |
|
Однако |
для бетона с В/Ц = 0 ,6 0 недобор прочности не |
уменьшил |
|
ся, а недобор с В / Ц = 0 ,6 5 - даже несколько |
увеличился |
|
1 7 0
(по сравнению с замораживанием сразу после изготовле ния) .
Аналогичные данные получены и для бетона без добавок и
могут быть объяснены тем, что при замораживании |
све- |
|
жеуложенного бетона происходит его |
самоуплотнение |
|
вследствие температурного сжатия материалов, миграции и вымораживания влаги, а прочность, приобретаемая бето ном перед замораживанием, может препятствовать (как это наблюдается в случае 4-суточного выдерживания) или способствовать (О и 1,2-суточного выдерживания) про цессу уплотнения.
При увеличении времени предварительного выдерживания
до 7 суток замораживание бетона при -2 5 С не |
снизило |
прочности. Лишь у бетона с В/Ц = 0 ,6 5 прочность |
соста |
вила 95% прочности эталона, твердевшего 28 суток при |
|
-1 0 С (без замораживания). |
|
При -40°С у бетона с низким В/Ц наблюдались |
относи |
тельно большие потери прочности и, наоборот, у бетонов с высоким В/Ц (0 ,6 0 -0 ,6 5 ) недобор прочности уменьшился
при их замораживании сразу после изготовления. В |
ос |
тальных случаях понижение температуры замораживания |
|
привело к тому, что 100%-ная прочность бетона с |
В/Ц = |
= 0 ,3 5 -г 0 ,5 5 наблюдалась лишь при 7-суточном |
пред |
варительном выдерживании. Для бетонов с более высоким В/Ц 7-суточное выдерживание оказалось недостаточным,
Рис. 5 9 . Зависимость относительной прочности бетона марок 3 0 0 ( і ) , 2 0 0 (2) и 1 0 0 (З) от прочности до
замораживания при -2 5 (а) и -40°С
(б)
1 7 1
видимо, вследствие введения большого количества .нитри та натрия (поскольку назначалось оно от веса воды) и за медленного в связи с этим твердения бетона.
На рис. 59 показано влияние начальной прочности бетона с добавкой нитрита натрия на прочность его после замора живания. Из этих данных видно, что критическая проч ность бетонов с противоморозными добавками зависит от их марки и составляет 5 0 -7 0 кгс/см . При заморажива -
нии бетона при -4 0 С хотя несколько и |
увеличиваются |
|
потери прочности по сравнению с замораживанием |
при |
|
-2 5 С, однако это различие в большинстве случаев |
не |
|
превышает 5-7%. |
|
|
Анализируя данные рис. 60, можно отметить, что |
резкое |
|
увеличение водопоглощения, обусловливающего плотность и морозостойкость бетона, также прекращается при дости
жении им до замораживания прочности |
|
порядка |
5 0 -7 5 кгс/см^. В зависимости от В/Ц |
замораживание |
|
низкомарочного бетона до приобретения им |
критической |
|
прочности увеличивает его водопоглощение, в то |
время |
|
как бетона марки 200 и более - уменьшает. |
|
|
Установленная на основании этих исследований критичес
кая прочность бетонов с противоморозными |
добавками |
в |
зависимости от марки бетона представлена |
в табл. |
50. |
Сравнение этих данных с соответствующими показателями для обычного бетона (табл. 10) свидетельствует, что бе тоны с противоморозными добавками можно замора-
Прочность до эомораніи8ания 6 нгс/смг
Рис. 6 0 . Зависимость водопогло щения от прочности до заморажи вания бетонов марок 1 0 0 (1 ),2 0 0
(2) и 3 0 0 (3)
1 7 2
живать по достижении ими меньших значений прочности,
чем для обычного бетона. Объяснить это можно тем, что |
|
физические процессы, происходящие при |
замораживании |
бетонов с добавками, отличаются от аналогичных процес сов, протекающих в обычных бетонах. Прежде всего у бе тонов с противоморозными добавками лед, как уже отме чалось, образуется постепенно в процессе понижения тем пературы, тогда как в обычных бетонах, замораживаемых
сразу после укладки, практически вся вода |
замерзает |
|
при температуре от -2 до -4 С. Лед, образующийся в |
бе |
|
тоне с противоморозными добавками, менее прочный |
и |
|
плотный, чем лед, образующийся в обычном бетоне. Кроме того, водные растворы солей замерзают с меньшим уве личением объема, чем чистая вода [ і4 і] .
Т а б л и ц а |
50. Минимальная (критическая ) прочность |
||
бетонов с противоморозными добавками |
|||
Марка |
Прочность бетона к моменту замерзания, |
||
|
не менее |
||
бетона |
|
||
В% R2B |
в кгс/см^ |
||
|
|||
|
|
||
100 |
50 |
50 |
|
200 |
30 |
60 |
|
300 |
25 |
75 |
|
4 0 0 |
20 |
80 |
|
Однако в связи с замедленным твердением бетона на мо розе для достижения им указанной в табл. 50 критичес кой прочности необходимо более продолжительное его вы держивание при расчетных температурах, чем обычного бетона в нормальных условиях (табл. 5 1 ): оно может со ставлять от 1 до 17 суток в зависимости от вида добавки, марки бетона и температуры твердения.
Поскольку при недостаточном количестве |
противомороз |
ной добавки бетон может преждевременно |
замерзнуть, |
а избыток соли приводит к замедлению твердения и удоро
жанию его стоимости, в производственных условиях |
необ |
|
ходимо правильно определить среднюю (расчетную) |
тем |
|
пературу бетона, по которой следует затем |
назначить |
|
дозировку соли. |
|
|
1 7 3
Т а б л и ц а 51 . Время выдерживания бетонов с противоморозными добавками до набора
критической прочности
|
Расчетная |
Время выдерживания (в |
сут |
|||||
Добавка |
температу- |
ках) при марке бетона |
|
|
||||
|
ра тверде |
4 0 0 |
|
300 |
|
200 |
||
|
ния бетона |
|
|
|||||
|
|
о_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
в С |
|
|
|
|
|
|
Хлористые |
|
-5 |
2 |
|
4 |
|
6 |
|
СОЛИ |
|
-1 0 |
5 |
|
7 |
|
9 |
|
|
|
-1 5 |
11 |
|
14 |
|
16 |
|
Нитрит нат- |
|
|
|
|
|
|
|
|
рия |
-5 |
4 |
|
6 |
|
9 |
||
|
-1 0 |
7 |
|
9 |
|
12 |
||
|
-1 5 |
10 |
|
14 |
|
17 |
||
Погаш |
-5 |
1 |
|
2 |
|
|
3 |
|
|
- 1 0 |
3 |
|
5 |
|
|
8 |
|
|
-1 5 |
6 |
|
8 |
|
10 |
||
|
-2 0 |
7 |
|
8 |
|
11 |
||
|
-2 5 |
9 |
|
12 |
|
16 |
||
Эта расчетная |
(средняя) |
температура твердения |
бетона |
|||||
при изготовлении конструкций с модулем |
поверхности |
|||||||
(Мп) свыше 12 принимается равной минимальной |
темпе |
|||||||
ратуре воздуха за период выдерживания бетона |
|
(по |
||||||
табл. 51) до достижения им критической прочности. |
Если |
|||||||
же минимальная температура воздуха за |
период |
выдер |
||||||
живания бетона до набора |
критической прочности |
|
выше |
|||||
среднемесячной, |
то количество добавки назначается |
по |
||||||
последней. |
|
|
|
|
|
|
|
|
При изготовлении конструкций с Мп не более 12 |
и |
утеп |
||||||
ленных менее массивных |
расчетную температуру ( t |
) ре |
||||||
комендуется определять по видоизмененной |
|
формуле |
||||||
Б. Г. Скрамтаева [67]. |
|
|
|
|
|
|
||
+ + |
I *с ( tb ' h ) + Цэ |
» |
|
|
|
, 4 |
||
^ =Гг + ------„---------------------- |
|
|
|
(12) |
||||
|
|
К Т М . |
р |
|
|
|
|
|
1 7 4
где |
- средняя температура воздуха за время |
Т |
в |
|||
С; |
L —температура свежеуложенного бетона; |
|
|
|
||
I |
J |
о |
; |
|
|
|
- объемный вес бетона в кг/м |
|
|
|
|||
с |
- удельная теплоемкость бетона в ккал/кг.град; |
|
в |
|||
С; Ц - расход цемента |
на 1 м3 бетона в кг; Э - |
|
выде |
|||
ление тепла 1 кг цемента за время |
Т в ккал; К - |
|
коэф |
|||
фициент теплойередач^і теплоизоляции от бетона в окружа ющую среду в ккал/м чтрад; Т - продолжительность вы держивания бетона до набора им критической, распалубочной или проектной прочности в ч; р - поправочный коэф фициент на продуваемость опалубки и утеплителя.
Формула (12) может также применяться для назначения
теплоизоляции бетона, если его необходимо |
выдерживать |
|
при низких температурах воздуха или ускорить его |
твер |
|
дение за счет температурного фактора [67] . В этом |
слу |
|
чае расчетную температуру твердения задают исходя |
из |
|
требуемой интенсивности твердения бетона и |
учитывая |
|
удорожание его стоимости за счет утепления. |
|
|
ГЛАВА У. СВОЙСТВА ЗАТВЕРДЕВШЕГО БЕТОНА С ПРОТИВОМОРОЗНЫМИ ДОБАВКАМИ
Возможность применения бетонов с противоморозными до бавками для возведения различных зданий и сооружений во многом определяется свойствами затвердевшего бетона
и железобетона, степенью их стойкости при |
эксплуатации |
в различных условиях среды, поведением |
конструкций |
при действии на них механических нагрузок. |
|
Поскольку применение обычного бетона и |
железобетона |
в тех или иных конструкциях определяется теми же факто
рами, целесообразно сопоставить свойства бетонов |
с про |
тивоморозными добавками со свойствами обычного |
бето |
на. |
|
Изменение прочности во времени
При проектировании состава обычного бетона исходят из получения заданной прочности в определенный срок, счи тая, что в дальнейшем она будет не меньше этой (кроме специальных случаев, например, при работе в агрессивных
средах, когда учитывается изменение прочности |
бетона). |
Длительные наблюдения за твердением бетонов с |
проти- |
ч воморозными добавками, выполненные Е. Н. |
Уховым, |
представляют несомненный интерес, учитывая особенности
процессов гидратации и твердения портландцементов |
в |
присутствии добавок. |
|
Введение 3-5% поташа практически на оказывает |
влия |
ния на прочность бетона (1 :2 ,2 7 :3 ,4 6 :0 ,6 ), твердевшего
1 7 6
Т а б л и ц а 52 . Прочность бетона, твердевшего в
|
естественных условиях |
|
||||
Количество |
Прочность образцов (10x10x10 см), |
приго |
||||
К2СОз в |
|
|
товленных |
на щуровском шла - |
||
% от веса |
на брянском портланд |
|||||
цементе |
|
копоотландцементе |
||||
цемента |
|
|||||
в % от |
/?28 |
в кгс/см^ |
в % от |
кгс/см^ |
||
|
||||||
|
(2 4 2 ) |
|
Д2 8 (1Ѳ2) |
|||
|
|
|
|
|
||
0 |
123 |
|
296 |
149 |
287 |
|
3 |
112 |
|
272 |
146 |
280 |
|
5 |
121 |
|
291 |
147 |
282 |
|
10 |
104 |
|
250 |
. - |
- |
|
12 |
107 |
|
258 |
126 |
243 |
|
15 |
101 |
|
244 |
124 |
239 |
|
в естественных условиях (Москва) |
(табл. 52) X . |
К |
||||
9 ,5 -летнему возрасту прочность таких бетонов на |
1 2 - |
|||||
46% превышает марочную и практически не отличается от
прочности бетона без добавок того же возраста. |
Проч |
ность бетонов, содержащих 10% и более поташа, |
после |
длительного выдерживания в естественных условиях соот ветствует марочной или несколько превышает ее. Однако по абсолютному значению она меньше прочности эталона.
Прочность бетонных образцов с добавками поташа после
выдерживания в течение 28 суток при - 1 0 и - 2 0 С, а за |
|
тем в естественных условиях (табл. 53) не |
отличается |
от прочности соответствующих образцов, помещенных сра
зу в естественные условия (табл. 5 2 ). Однако и в |
этом |
|
случае прочность бетонов с 15% поташа меньше, |
чем |
с |
5%. |
|
|
Были также приготовлены образцы из бетона (1 :2 ,4 5 |
: |
|
: 3 ,9 5 : 0,6) с добавкой поташа и хлористого |
кальция, |
|
Бетонные образцы сразу после изготовления, а |
конт |
|
рольные (без добавок) - через 28 суток твердения |
в |
|
стандартных условиях были выставлены наружу |
(под |
на |
вес). |
|
|
1 7 7
12 № 767
Т а б л и ц а 5 3 . Влияние температурных условий твердения на прочность бетона
|
Количество |
Т емпе- |
Прочность на сжатие в |
|||||
Цемент |
К2ПОз |
в |
ратура |
кгс/см |
через |
|
на |
|
|
% от веса |
тверде |
28 су |
28 суток |
||||
|
ния в |
ток на |
морозе +9,5 |
|||||
|
цемента |
|||||||
|
первые |
морозе |
лет в естест |
|||||
|
|
|
||||||
|
|
|
28 су |
|
венных усло |
|||
|
|
|
ток в |
|
|
виях |
|
|
|
|
|
°С |
|
|
|
|
|
Портландце- |
|
|
|
|
288 |
|
||
мент |
5 |
|
-1 0 |
67 |
|
|
||
Шлакопорт- |
|
|
|
|
297 |
|
||
ландцемент |
- |
|
- |
39 |
|
|
||
Портландце— |
|
|
87 |
|
251 |
|
||
мент |
15 |
|
- 2 0 |
|
|
|||
Шлакопорт- |
|
|
64 |
|
260 |
|
||
ландцемент |
— |
|
— |
|
|
|||
которые сразу после |
изготовления выносились |
наружу. |
||||||
После 90 суток пребывания в естественных |
|
условиях |
||||||
(Москва) их помещали в грунт на глубину 7 0 -8 0 |
см. |
|
||||||
Прочность этих образцов (табл. 54) с 10% поташа |
|
при |
||||||
твердении во влажных условиях к 9,5-летнему |
возрасту |
|||||||
более, чем |
в 2 раза превышает марочную прочность |
и |
в |
|||||
1,5 раза превышает прочность бетона без добавки, |
нахо |
|||||||
дящегося в течение 9,,5 лет в естественных |
|
условиях |
||||||
(табл. 5 2 ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Бетон с добавкой хлористого кальция также |
достаточно |
|||||||
интенсивно набирает прочность, которая к 9,5-летнему во зрасту в 1,5 раза превышает марочную.
Из бетона состава 1 :2 :3 ,5 :0 ,5 5 с добавками 1-2% |
со |
|
лей были отформованы образцы, которые также |
выдержи |
|
вались в естественных условиях (Москва). |
Результаты |
|
опредег лия их прочностных данных показали (табл. |
5 5 ), |
|
1 7 8
Т а б л и ц а 54 . Нарастание прочности бетона на брянском портландцементе
Добавка |
|
Прочность образцов (10x10x10 см) |
в |
|||||
вид |
количе |
кгс/см^ чеоез период времени в с /тках |
||||||
7 |
28 |
60 |
90 |
|
346 8 |
|||
|
ство в |
|
||||||
|
% от ве |
|
|
|
|
|
|
|
|
са це |
|
|
|
|
|
|
|
|
мента |
|
|
|
|
|
|
|
К2СОз |
|
10 |
15 8 |
230 |
268 |
306 |
|
4 9 6 |
СаСІ |
' |
9 |
83 |
2 1 0 |
225 |
274 |
|
338 |
что в течение первого месяца твердения, когда |
темпе |
|||||||
ратура воздуха колебалась от -1 0 |
до +5°С, |
прочность |
||||||
бетона приблизилась к марочной (2 6 8 кгс/см ^), |
а |
с |
||||||
добавкой |
Naci |
даже превысила ее. |
|
|
|
|||
Более |
чем через 5,5 лет пребывания в естественных ус |
ловиях |
(под навесом) наибольшей прочностью характери |
зовались образцы с добавками NaCl и Кь СО3 . Проч-
Т а б л и ц а 55. Нарастание прочности бетона на спасском портландцементе в естественных
условиях
Добавка |
Прочность образцов (10x10x10 см) |
|||||||
|
количе |
кгс/см |
|
|
|
|
|
|
вид |
3 |
28 |
90 |
|
36 0 |
2 0 7 0 |
||
ство в |
180 |
|||||||
|
||||||||
|
% от |
|
|
|
|
|
|
|
|
веса |
|
|
|
|
|
|
|
|
цемен |
|
|
|
|
|
|
|
|
та |
|
|
|
|
|
|
|
Na CL |
2 |
99 |
359 |
4 9 0 |
4 4 6 |
4 5 4 |
413 |
|
NaN02 |
2 |
49 |
259 |
27 0 |
287 |
34 9 |
365 |
|
К2СОз |
1 |
61 |
243 |
294 |
284 |
4 0 0 |
391 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 7 9