Основы физики твердого тела для строителей

о rц В/Ц 0,23а1 rц В/Ц.

261

Таблица 12.2

Формулы для расчета дифференциальной пористости

Рассмотрим разрушение трех видов бетона: обычного вибрированного – серия А, высокопрочного вибрированного – серия Б и центрифугированного – серия В, представленных в табл. 12.3.

250

Серия А. Обычные тяжелые бетоны классов В15–В40 . Бетоны изготовлены на рядовом портландцементе марки М400. Отдельные

серии – кубы 100 100 100 мм и призмы 100 100 400 мм изготов-

лены на портландцементе более высокой активности М500 и на шлакопортландцементе пониженной активности М300. В серии А расходы цемента в бетоне составили от 280 до 470 кг/м3 – М400; 385 кг/м3 – М300 и 280 кг/м3 – М500. Бетоны уложены вибрированием. Выполнены варианты с различным количеством цемента при диапазоне В/Ц от 0,49 до 0,85. На характер поровой структуры цементного камня влияли путем ее модификации добавкой С-3, что позволило снизить В/Ц до 0,35. Формирование структуры цементного камня в основном происходило в процессе тепловлажностной обработки, и как вариант сравнения один состав изготовлен в условиях естественной влажности.

Серия Б. Вибрированные высокопрочные бетоны. Бетоны клас-

цемента 550 кг/м3 и активных добавок (в виде шлака БМЗ) в количестве 55–46 кг/м3. Водоцементное отношение 0,28 и 0,3. Удобоукладываемость достигалась добавкой С-3.

Серия В. Центрифугированные высокопрочные бетоны.

Бетоны изготовлены на портладцементе М500. Расход цемента 520 и 550 кг/м3. Водоцементное отношение 0,27 и 0,37. Удобоукладываемость достигалась добавкой С-3 и ПАЩ-1.

Образцы-призмы секториального сечения 70–90 400 выпилены из

фрагментов кольцевого сечения наружным диаметром 600 мм. Рассматривая влияние поровой структуры цементного камня,

гелевых пор и капилляров на уровень условных активных сил SNphch и прочность бетона на сжатие, можно предположить заметно различный характер (см. табл. 12.3, рис. 12.3, 12.4).

Так, при меньшем количестве цемента в матрице ниже уровень условных активных связей, больше количество капиллярных пустот и выше общая пористость. Больше пор и в макрообъеме-бетоне. В составе 1.3 Поб = 21,3 % против 9 % в составе 1.1. Количество

Класс бетона – числовая характеристика предела прочности на сжатие, МПа, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95.

252

гелевых пор также четко связано с количеством цемента и прочностью бетона, просматривается тенденция уменьшения количества гелевых пор при повышенном уровне условных активных связей. Роль условий твердения (составы 1.2 – У.Т. и 2.2 – Е.Т.) проявилась в несколько большем количестве гелевых пор в бетоне ускоренного твердения. Повышение активности цемента в составе 2.3 с 40 до 50 МПа и расходе 286 кг/м3 при В/Ц = 0,76 в сравнении с составом 2.2 проявилось в некотором увеличении количества условных активных связей и увеличении гелевых пор вдвое при близком количестве капиллярных пор и равной общей пористости бетона. Применение в составе 2.1 низкомарочного шлакопортландцемента М300 в количестве 385 кг/м3 при В/Ц = 0,56 (вода 266 л) в сравнении с составом 1.2 – 333 кг/м3 М400 при В/Ц = 0,67 и 5.1 – 334 кг/м3 М400 при В/Ц = 0,53 показало, что его структурные характеристики по уровню условной активности связей существенно выше. Несколько меньше количество капилляров и больше гелевых пор. Введение в 360 кг/м3 цемента М400 пластификатора С-3 – состав 5.2 при В/Ц = 0,35 в сравнении с составами 1.2 – 330 кг/м3, В/Ц = 0,67 и 5.1 – 334 кг/м3 при В/Ц = 0,53 изменило структуру цементного камня и бетона. Заметно увеличился уровень условных активных связей. Уменьшилось количество ка-пилляров и возросло количество пор в геле, уменьшилась и общая пористость и особенно пористость бетона.

253

формирование уров-ня активных связей в цементном камне и бетоне и соответствующей структуры пустот с ее реактивными внутренними силами, что проявляется в величинах энергетических

исиловых параметров. В соответствии с методикой исследований при испытаниях образцов-призм получены ПРДД (рис. 12.5–12.8). Результаты обработки экспериментальных данных по характеристикам прочностных и дефор-мативных свойств, удельной упругой и упругопластичной работы, удельной энергии разрушения, значениям J-интеграла и коэффициентам интенсивности напряжений приведены в табл. 12.4–12.7.

Уровень работы Wm в структурах нагружаемых образцов из бетонов исследуемых составов (см. табл. 12.4) находится в

зависимости от условного количества активных связей SNph-ch (см. табл. 12.3), возникших при твердении цемента, и обратно пропорционален объему пустот, трещиноподобных капилляров и пор с трещинами, создающих реактивные силы в структуре (см. рис. 12.4). Энергозатраты на инициирование разрушения структуры

деформируемого бето-на Gi находятся в прямой связи с объемом и видом дефектов в цементном камне. Их уровень 5,21 : 7,7 : 9,87 Н/м

иобъем капиллярных пустот 59,6; 52–41,7; 33–41 % в цементном камне и пустот в бетоне 21,3 %; 11,7–18,7 % и 9 % различной формы и разной степени заполнения их водой и паром подтверждают вероятность различной интенсивности силовых процессов делокализации трещинообразования, формирование локальных зон повышенной концентра-ции реактивных сил в вершинах трещин в блоках малых объемов и создание микромагистралей, ориентированных в момент страгивания в направлении общей магистральной трещины.

255