книги из ГПНТБ / Миронов С.А. Бетоны, твердеющие на морозе

7 0

ных условиях, если до замораживания он выдерживался в течение трех суток, когда образцы приобрели прочность бо­ лее 70 кгс/см^, или около 35% марочной. При последую­ щем водном хранении создаются более благоприятные ус­ ловия для восстановления нарушенной морозом структуры бетона, а отсюда и для достижения в последующем более высокой прочности, чем при воздушном хранении.

Замороженный через 0,5 ч после начала схватывания це­ мента бетон также не добрал прочность, т. е. этот срок предварительного выдерживания бетона до замораживания не имеет никаких преимуществ перед другими, если в про­ цессе выдерживания бетон не приобретает прочность около 35% марочной.

При решении вопроса о том, когда и при какой прочности допустимо замораживание бетона, необходимо исходить по крайней мере из трех обстоятельств: вида изготовляе­ мой конструкции, степени загружения ее в период строи­

являемыми при распалубке и частичном или полном загружении конструкций. Вследствие этого минимальная проч­ ность бетона к моменту его возможного замораживания

ности бетона, до достижении которой замораживаемые кон­ струкции после создания благоприятных условий с течени­ ем времени могут достигнуть своей несущей способности. Необходимо иметь в виду, что за таким бетоном должен быть организован соответствующий уход - укрытие зимой,

меньше указанной в табл. 10 . Эти усредненные данные по-

Исследование выполнено с целью проверки утверждений И. А. Киреенко [55] •.

7 1

Т а б л и ц а 1 0 . Минимальная (критическая ) прочность бетона до замораживания

Т а б л и ц а 11 . Требуемая прочность бетона к моменту распалубки и возможного его

Разработана лабораторией методов ускорения твердения бетона НИИЖБ (С. А. Миронов, Б. А. Крылов, О. С. Ива­ нова, Е. Г. Глазырина) и Центральной лабораторией тео­ рии железобетона (А. А. Гвоздев, М. С. Боришанский).

7 2

гости) . Для снятия несущей опалубки и частичной или пол­

на, которая зависит от степени загружения конструкций в период строительства (табл. 1 1 ).

Если к бетону предъявляют особые требования по моро­ зостойкости, газоили водонепроницаемости (плотности), то к моменту возможного замерзания по СНиП Ш -В .1-70, он должен приобрести полную проектную прочность.

Совершенно очевидно, что при несоблюдении требований, приведенных в табл. 1 1 , нельзя распалубливать конструк­ ции и вести дальнейшие работы. Это явно нецелесообразно и всегда выгоднее применять такие методы производства работ, которые обеспечивают набор требуемой распалубоч-

ментного теста, раствора и бетона в раннем возрасте при твердении в последующем при положительных температу —

торых бетонов. При этом было установлено, что превыше­ ние прочности после замораживания в раннем возрасте на­ блюдается у тощих растворов и керамзитобетона или дру­ гих бетонов низких марок [34; 81] . Растворы жирных со­ ставов (менее 1:4) и керамзитобетон марки 50 и выше снижают прочность после раннего замораживания.

7 3

нии воды затворения. Кристаллы льда, по его мнению, рас­ клинивают и измельчают зерна клинкера. В результате большая его часть вовлекается в процессы твердения. Од­ нако имеющиеся данные [10] свидетельствуют, что сте­ пень гидратации цемента, подвергнутого замораживанию ,

когда еще, в сущности, нельзя говорить об уплотнении ге­ левых оболочек кристаллами льда.

С позиции этой гипотезы нельзя объяснить также почему растворы и легкие (пористые) бетоны тощих составов вследствие замерзания в раннем возрасте приобретают за­

раживание должно благоприятно отражаться на растворах

ций. Они объясняют наблюдаемое в ряде случаев повыше­

и плотности геля, окружающего гидратирующиеся частицы. Однако вода постепенно замерзала и при охлаждении бето­

меньше прочности бетона того же состава, выдержанного до замораживания в течение 8 ч.

7 4

зависит от структурных изменений и плотности цементного клея (фактического водоцементного отношения), которые складываются в период замерзания и последующего твер­ дения. При этом структурные изменения действуют всегда отрицательно, но, безусловно, что в тощих бетонах и раст­ ворах, характеризующихся повышенным воздухововлечением даже без специального введения поверхностно-активных добавок, они всегда будут меньше или даже не будут про­ являться.

При нарушении морозом контактов между цементным ра­ створом и крупным заполнителем прочность такого бетона

.■сегда будет ниже, чем твердеющего при положительных ■емпературах. Даже у цементного теста с содержанием во­

мораживанию [6] . Это указывает на то, что даже неболь­

камня, а значит и к снижению его прочности.

Важнейшим фактором, влияющим на прочность цементно­

цементное отношение. Как показывают опыты, фактическое водоцементное отношение у бетона или раствора может от­ личаться от первоначального. При уменьшении водоцементного отношения у бетона, подвергавшегося замораживанию, создаются предпосылки к повышению прочности по срав­

7 5

нению с твердеющим в стандартных условиях. Наглядным примером является отсос воды пористыми заполнителями из цементного теста в начальный период после приготов­ ления бетона и отдача ее в цементное тесто при последую­ щем твердении, а также уменьшение В/Ц вследствие ми­ грации воды при охлаждении. В этих случаях замерзание бетона фактически происходит при сниженном водоцемент­ ном отношении.

Подтверждением того, что прочность бетона, подвергав­ шегося замерзанию в раннем возрасте, снижается, глав­ ным образом, вследствие-структурных нарушений, а воз­ можно ее повышение может происходить за счет сниже­ ния фактического В/Ц, могут служить данные табл. 12. Из этих данных видно, что замораживание бетона привело к понижению его прочности. Однако при повторном уплотне­ нии (вибрировании) бетона в момент оттаивания структура его была восстановлена, а уменьшенное в нем фактиче­ ское водоцементное отношение способствовало увеличению прочности бетона.

Т а б л и ц а 12 . Прочность бетона после хранения в различных условиях (по данным С. А. Миронова)

подтверждает высказанное положение о том, что влияние

7 6

замораживания на прочность бетона при последующем его твердении определяется двумя противоположно действую­ щими факторами - фактическим В/Ц и структурными нару­

ниям необходимо, чтобы стенки капилляров и пор были бо­

Таким образом, основными причинами понижения или по-' вышения прочности замораживаемого бетона являются фи­ зические процессы и технологические факторы (пористость скелета, содержание воды и воздуха, В/ІД, степень уплот­

прочности бетона при замораживании его в раннем возрас­ те. Их следует считать не главной, а второстепенной при­

живание бетонов и растворов в раннем возрасте сопровож­ дается увеличением их прочности. Дополнительный источ­

честью в точках контакта его с твердыми составляющими

няются с понижением температуры вследствие уменьшения

температурах - 5 , - 2 0 , -5 0 , - 1 0 0 и -1 5 0 °С . Бетон за -

7 7

сжатие и в плитках размером 20x20x10 см для определе­ ния ударной вязкости. Испытывались они, как правило пос­ ле трехсуточного пребывания в холодильных камерах.

В результате этих исследований установлено [85], что повышение льдистости до известных пределов увеличивает сопротивление бетона сжатию, но повышает пластические (деформативные) свойства его при замораживании в ран­ нем возрасте. Затем свойства мерзлых бетонов меняются.

Дальнейшее понижение температуры вплоть до температу­

7 8

ры кипения жидкого азота (-196°С ) практически не из­ меняет прочностные характеристики бетона, твердевшего более 28 суток в стандартных условиях. Такие бетоны мо­ гут применяться для сооружения резервуаров для хранения

Высокая прочность бетона в замороженном состоянии мо­ жет быть использована во многих случаях в зимний период. Готовые изделия прочностью, значительно ниже марочной,

Твердение бетона на морозе

Исходя из степени гидратации клинкерных минералов при отрицательных температурах следовало бы ожидать доста­ точно интенсивное их твердение в этих условиях. В дейст­

ми значениями набора прочности. И если образцы из С S в длительные сроки выдерживания при указанной температу­ ре все же достигают заметной прочности, то из ß -С^ронц наоборот, разрушаются.

Увеличенное по сравнению со степенью гидратации отри­ цательное действие мороза на прочность камня из клин­ керных минералов объясняется тем, что при температурах ниже О С замедляется не только скорость химических про­ цессов, а вместе с нею и интенсивность твердения, но и формируется менее плотная структура вследствие перехо­ да воды в лед. Это, в основном, обусловливает ухудшение физико-механических свойств цементного камня. Подобно

7 9