Как повысить морозостойкость бетона F200, газобетона, асфальтобетона

Многие из тех, кто строит дома в климатическом поясе с регулярными похолоданиями, интересуются, как повысить морозостойкость бетона.  Данный вопрос является весьма актуальным, поскольку сильные понижения температуры, а тем более – ее резкие перепады приводят к повышенному износу конструкций и ускоряют процесс их разрушения.

Ниже мы рассмотрим, что происходит с бетоном при его замерзании, и как предотвратить негативные последствия этого процесса.

Если оставить материал без защиты, то после нескольких зим он будет выглядеть примерно так

Процессы в материале

Чтобы понять, от чего зависит устойчивость цементного раствора к низким температурам и как можно ее улучшить, следует изучить процессы, которые протекают в самом материале. И здесь нужно отметить, что при длительном воздействии холода бетон стремительно теряет прочность, особенно в поверхностной части.

На сегодняшний день существует две гипотезы, объясняющие это явление:

• Согласно одной точки зрения, причиной разрушения материала изнутри становятся кристаллы льда. Влага, которая просачивается в поры материала, под воздействием низких температур замерзает, увеличиваясь в объеме примерно на 10-12%. Ледяные включения воздействуют на стенки пор, разрушая их и снижая плотность раствора.
• Согласно другим утверждениям, основным вредоносным фактором является не лед сам по себе, а та жидкость, которая остается в капиллярах при замерзании. Лед давит на остатки воды, которые практически не сжимаются, и они разрушают каналы диаметром от 5 до 100 нанометров.

Фото пор, увеличившихся при замерзании воды

Обратите внимание! Несмотря на то, что в среде специалистов большим авторитетом пользуется вторая гипотеза, обе они не противоречат друг  другу. В любом случае основной причиной называют увеличение объема жидкости при превращении в лед.

• Важным в данном случае является и тот факт, что расширяющаяся жидкость и лед заполняют поры фиксированного, и при этом достаточно малого объема.
  Именно по этой причине морозостойкость газобетона будет выше, чем у полнотелых составов из цемента аналогичной марки: резервный объем полостей позволяет компенсировать возникающие нагрузки.

Нужно отметить, что разрушение конструкций за счет возникающих внутренних напряжений происходит неравномерно:

• Вначале нарушается форма выступающих граней, отмечается также скалывание углов.
• Затем возникают микротрещины на плоских участках открытых поверхностей, которые вскоре объединяются в большие поврежденные участки. Это может привести как к шелушению бетона, таки к образованию крупных выбоин.
• На третьей стадии жидкость проникает в глубинные структуры конструкции, и ее накопление в крупных трещинах провоцирует сильные разрушения.

Разрушение, начинающееся с острых граней

Отдельно стоит отметить, что интенсивность воздействия усиливается и за счет того, что разные компоненты бетона имеют разный коэффициент температурной деформации. Отличия в изменении объема цементного монолита, минерального заполнителя и стальной арматуры приводят к тому, что со временем в местах их контакта формируются зоны с пониженной плотностью.

Анализ материала

Показатели устойчивости к холоду

Под морозостойкостью обычно понимают способность материала выдерживать низкие температуры без разрушения и необратимых деформаций. Для цифрового обозначения этого параметра используется такая величина как класс бетона по морозостойкости (F) – количество циклов замерзания/размерзания, которое может выдержать бетон данной марки до того момента, когда его прочность на сжатие не снизится на 5 %.

Динамика трещины при многократном оттаивании

Таким образом, морозостойкость бетона F200 означает, что до начала ощутимой потери прочности материал может замерзнуть и оттаять не менее 200 раз, что является достаточно существенным показателем. Такие бетоны можно с успехом применять в средней полосе России, для которой зимой характерны частые перепады температуры.

Обратите внимание! Морозостойкость асфальтобетона и дорожного покрытия на цементном связующем определяется несколько иначе: материал должен утратить не более 5% массы.

Поскольку способность сопротивляться низким температурам во многом зависит от того, насколько прочным является само основание, существует прямая связь между классом материала и таким показателем как марка бетона по морозостойкости.  Наиболее распространенные составы и их характеристики приводятся в таблице:

F, кол-во циклов	Класс бетона	Марка бетона
50	В7,5 – В12,5	М100-150
100	В15 – В20	М200-250
200	В25	М300-350
300	В30	М400
Более 300	В35 – В45	М450-600

Как видите, зависимость вполне очевидна. Чем выше прочность материала (соответственно, больше будет и его цена), тем дольше и эффективнее он будет противостоять замерзанию.

 Определение характеристик

Тестирование проб

Определение морозостойкости бетона по ГОСТу  (ГОСТ 10060. 0) осуществляется таким способом:

• Из партии бетона отбирается проба средней структуры (т.е. без добавления или удаления наполнителя).
• Из данной пробы в формы отличаются образцы – кубы с ребром 100или 200 мм.
• Образец просушивается в течение 28 суток для набора прочности, после чего в течение 4 суток насыщается водой.
• Затем бетонные кубы помещают в морозильную камеру, где их подвергают попеременному замораживанию ( — 18⁰С) и оттаиванию (+18⁰С).
• После требуемого количества циклов выполняется исследование механических свойств материала с использованием пресса.
• На основании изменения показателя прочности на сжатие в зависимости от продолжительности температурного воздействия делается вывод о степени холодостойкости материала.

Обратите внимание! Также допускается ускоренное тестирование при многократном или однократном замораживании с последующим расчетным определением параметров.

Устройство для тестирования образцов после заморозки

Для облегчения работы можно использовать специальный прибор для определения морозостойкости бетона.

Подобные устройства комплектуются измерительными камерами и эталонными образцами, что позволяет получать информацию об эксплуатационных свойствах материала с минимумом трудозатрат.

Также для определения холодостойкости можно применять ультразвуковой метод по ГОСТ 26134-84. Он менее трудоемок в реализации, но предполагает использование довольно сложного оборудования, потому своими руками здесь справиться не получится – придется обращаться к специалистам.

Повышение сопротивления низким температурам

Состав с противоморозными характеристиками

При необходимости можно изготовить морозостойкий бетон своими руками.

Для этой  цели применяются такие методики:

• Во-первых, следует качественно уплотнять раствор при заливке. При уплотнении уменьшается пористость материала, а значит, снижается и объем жидкости, которая попадет внутрь бетона при его насыщении.

Обратите внимание! Для этой цели штыкования недостаточно – желательно использовать виброуплотнитель большой мощности.

• Во-вторых, повышение морозостойкости бетона осуществляется за счет формирования дополнительных внутренних полостей. При этом в раствор добавляется газообразующий или порообразующий компонент, который обеспечивает закладку в материале микроскопических пузырьков.

Совет! Оптимальный объем вовлеченного воздуха при этом составляет от 4 до 6% от общего объема бетона.

• В-третьих, можно использовать специальные добавки, которые повышают устойчивость уже полимеризованного бетона к низким температурам. К таким добавкам относят соли кальция, а также карбамид (мочевину) – они снижают льдистость материала за счет уменьшения плотности замерзающей воды. Образовавшийся при замерзании концентрированного солевого раствора чешуйчатый лед оказывает менее разрушительное воздействие на стенки пор.
• Наконец, в ряде случаев достаточно просто защитить поверхность от прямого контакта с влагой. Здесь могут применяться как полимерные пропитки-силинги, так и фасадные краски, образующие плотную пленку.

Нанесение покрытия, снижающего водопоглощение

Вывод

Приведенная в статье информация о том, что происходит в растворе при его замерзании, как определяется морозостойкость бетона по ГОСТу, и что можно сделать, чтобы ее повысить, является весьма актуальной. Длительное воздействие низкой температуры, а также многократное замораживание и оттаивание способно буквально за несколько лет снизить прочность конструкции из бетона практически вдвое.

Если вы хотите знать, как это предотвратить — внимательно изучите приведенные выше рекомендации, а также просмотрите видео в этой статье.

Добавить в избранное Версия для печати

Поделитесь:

Статьи по теме

Все материалы по теме

В помощь начальнику лаборатории — О морозостойкости и долговечности строительных материалов и конструкций / Статьи / Маяк.

Морозильные камеры.

Для нач. лаборатории >> Статьи >> В помощь начальнику лаборатории — О морозостойкости и долговечности строительных материалов и конструкций

      

 
        Морозостойкость — один из важнейших показателей качества бетона, кирпича и других строительных материалов, обеспечение которых особенно важно для России в связи с ее географическим положением и климатическими условиями. Сотни тысяч конструкций из различных строительных материалов находятся на открытом воздухе, увлажняются при действии природных факторов, подвергаются многократному замораживанию и оттаиванию. Конструкции из неморозостойкого материала со временем теряют несущую способность, подвергаются поверхностному износу и получают различного рода повреждения. 

         Почему повсеместно встречаются морозные повреждения деталей строений, почему крошатся и рассыпаются на второй или третий год бордюры и асфальт на дорогах, бетонные ступени, балконные плиты, брусчатка тротуаров, кирпич и другие конструкции и материалы? Причиной преждевременного разрушения изделий является их низкая морозостойкость или, говоря техническим языком, несоответствие марки по морозостойкости требованиям нормативных документов. Маркой по морозостойкости является количество циклов попеременного замораживания и оттаивания насыщенных водой образцов без нарушений целостности и изменения прочности. Кирпич и бетон по-хорошему должны без видимых разрушений служить не менее 100 лет. 

          Изделия с недостаточной морозостойкостью появляются при нарушении изготовителем регламента и технологии изготовления и отсутствии текущего контроля морозостойкости. 
Например, для бетона обеспеченной морозостойкости решающими факторами кроме расхода цемента являются: водоцементное отношение, вид цемента, условия твердения бетона, наличие воздухововлекающих добавок и др.

           Если посмотреть на приведённые наглядные фотографии дефектной строительной продукции  с недостаточной морозостойкостью, то на примере популярной в настоящее время и повсеместно применяемой тротуарной плитке из цементобетона очевидно следующее.  В нашем регионе за зиму тротуарная плитка проходит в среднем 5 циклов замораживания – оттаивания. То есть при морозостойкости плитки марки F200 она должна прослужить не менее 40 лет. И соответственно для  морозостойкости марки F300 тротуарная плитка должна прослужить не менее 60 лет.

          В имеющихся  реалиях при отсутствии должного контроля показателя морозостойкости как со стороны подрядчика, так и со стороны заказчика практически на всех просторах нашей страны тротуарная плитка приходит в негодность через 4 — 5 лет эксплуатации.  Другими словами за период использования тротуарной плитки величиной в 40 лет расходы по обустройству тротуаров превышают нормативные в 10 (десять!) раз.

                        

Морозостойкость цементобетона по отношению к искусственно созданной пористости

Корсун А., Батяновский Е.

АННОТАЦИЯ В статье рассмотрено влияние знакопеременных температур на физико-механические свойства бетона, изготовленного с применением различных химических добавок для повышения хладостойкости. Приведены результаты лабораторных исследований по повышению морозостойкости цементобетона, показывающие возможность обеспечения высокой морозостойкости без применения воздухововлекающих добавок за счет повышения плотности и водонепроницаемости конструкции.

Экспериментально показано, что введение воздухововлекающих добавок с дополнительным гидрофобизирующим эффектом эффективно с точки зрения обеспечения морозостойкости бетонов относительно низких классов (до С30/37), прочности на сжатие до 50 МПа и водопоглощение по массе более 4,0 %. Морозостойкость бетонов большей водонепроницаемости и прочности целесообразно повышать за счет повышения этих показателей, в частности, за счет минимизации исходной водосодержания и качественного уплотнения. Этот вывод экспериментально подтверждается данными, приведенными в статье, поскольку «механизм» морозного разрушения цементного бетона является многофакторным, а рост его плотности (непроницаемости) и прочности обеспечивает более высокую способность противостоять «силовым» воздействиям, связанным с многократно повторяющиеся знакопеременные деформации, накопление усталостных явлений, гидродинамика фильтрации жидкости под действием меняющихся температурных полей и др.

В исследованиях для оценки морозостойкости применяли стандартный 3-й метод по ГОСТ 10060. 1-95… ГОСТ 10060.4-95; остальные испытания проводятся в соответствии с действующей нормативно-технической документацией.

В результате исследований показано, что применение в бетоне воздухововлекающих добавок в сочетании с пластификаторами способно обеспечить его морозостойкость до марок «F200»… «F300» при испытаниях в солевая среда. Однако для дальнейшего повышения морозостойкости бетона необходимо добиться одновременного повышения его плотности и водонепроницаемости наряду с высокой прочностью. Оптимальное сочетание этих факторов способно обеспечить устойчивость цементобетона к комплексному воздействию разрушающих факторов эксплуатации.

Ключевые слова: бетон , добавка, морозостойкость, пористость, плотность, водонепроницаемость, прочность.

Для цитирования: Корсун А., Батяновский Е. Морозостойкость цементного бетона в зависимости от искусственно созданной пористости. Современные проблемы бетона и железобетона: Сборник научных статей. Минск. Институт БелНИИС. Том. 10. 2018. Стр. 169–184. https://doi.org/10.23746/2018-10-11 (на русском языке)

Полный текст на русском языке:

Скачать PDF (186 Кб)

Каталожные номера:

1. Пауэрс Т.С. Рабочая гипотеза для дальнейших исследований морозостойкости бетона. Варенье. Конер. Инст. 1945. № 4. Т. 16.
.
2. Пауэрс Т.С., Хельмут Р.А. Теория изменения объема затвердевшего портландцементного теста при замораживании. Труды исследовательского совета Hig Way. 1953. Т. 32.
3. Горчаков Г. И., Капкин М. М., Скрамтаев Б. Г. Повышение морозостойкости бетона в конструкциях промышленных и гидротехнических сооружений. Москва: «Стройиздат», 1965. 195 с. (рус)
4. Шестоперов С. В. Цементный бетон в дорожном строительстве. Москва: «Дориздат», 1950. 132 с. (рус)
5. Стольников В. В. Исследования по гидротехническому бетону. Москва – СПб: «Госэнергоиздат», 1953. 330 с. (рус)
6. Шейкин А. Е., Добшиц Л. М. Цементные бетоны высокой морозостойкости. СПб: «Стройиздат», 1989, 128 с.
7. Попов Н. Д., Невский В. А. К вопросу об усталости бетона при многократных циклах чередующихся воздействий окружающей среды. тр. МИСИ им. В. В. Куйбышева. сб. № 15. Москва. 1957. Стр. 73–90. (рус)
8. Конопленко А. И. К вопросу теории морозостойкости бетона. сб. тр. Ростовского инженерно-строительного института. №12. Ростов-на-Дону, 1958. (рус)
9. Мощанский Н. А. Повышение стойкости строительных материалов и конструкций, работающих в условиях агрессивных сред. Москва: «Госстандарт», 1962. 235 с. (рус)
10. Коллинз А. Разрушение бетона морозом. Институт гражданских инженеров, 1944. С. 5412.
.
11. Цытович Н. А., Сумгин М. И. Основы механики мерзлых грунтов. Москва: Изд. АН СССР, 1937. 432 с. (рус)
12. Лыков А. В. Тепло- и массообмен в процессах сушки. Москва – СПб: «Госэнергоиздат», 1956. 464 с. (рус)
13. Батяновский Е. И. Особо плотный бетон сухого формования. Минск: «Стринко», 2002. С. 103–108. (рус)
14. Москвин В. М., Иванов Ф. М., Алексеев С. Н. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. Москва: Стройиздат, 1980. 536 с. (рус)
15. Ахвердов И. Н., Станишевская И. В. Механизм разрушения пористых материалов при насыщении их солями. Минск: ДАН БССР.1967. Т. 11. № 4. С. 320–323. (рус)
16. Алексеев С. Н., Розенталь Н. К. Коррозионная стойкость железобетонных конструкций в агрессивной промышленной среде. Москва: «Стройиздат», 1976. 205 с. (рус)
17. Иванов Ф.М. Защита железобетонных транспортных сооружений от коррозии. Москва: «Транспорт», 1968. 175 с. (рус)
18. Путан А. А., Барташевич А. А. Методы исследования стойкости строительных материалов и конструкций. Минск: «Выш. Шк.», 1969. С. 60–69. (рус)
19. Гузеев Е.В. А., Савицкий Н.В. Расчет железобетонных конструкций с учетом кинетики коррозии бетона третьего вида. Москва: «НИИЖБ Госстроя СССР», 1988. Стр. 16–20. (рус)
20. Шалимо М. А. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Минск: «Выш. Шк.», 1986. 200 с. (рус)
21. Москвин В. М., Подвальный А. М. Бетон и железобетон. 1960. № 2. С. 58–64. (рус)
22. Батяновский Э. И., Бондарович А. И. Автомобильные дороги и мосты. 2010. № 2(6). Стр. 49–59. (рус)

ISSN 2076-6033

Влияние резиновой крошки на морозостойкость бетона и механизм действия Научно-исследовательская работа по теме «Экономика и бизнес»

Машиностроение 27 (2012!) 206 — 213

Procedía Engineering

www.elsevier.com/Iocate/procedia

2011 Китайская конференция по материалам

Влияние резиновой крошки на морозостойкость бетона и

0003

эффектный механизм

Xiaobin Zhua,b’, Changwen Miaoab, Jiaping Liuab, Jinxiang Hong

«Государственная ключевая лаборатория высокоэффективных строительных материалов, Цзянсуский научно-исследовательский институт строительных наук, Нанкин

210008, Китай

90 002 Цзянсу Ботэ New Material Co., Ltd, Nanjing 210008, China

Abstract

Определить взаимосвязь между морозостойкостью бетона и добавкой резиновой крошки, влияние размера частиц, объема резиновой крошки на морозостойкость бетона экспериментально изучены. Результаты показывают, что влияние размера частиц и объема резиновой крошки на морозостойкость бетона существенно, независимо от содержания воздуха в бетоне.Чрезмерно толстая или слишком мелкая резиновая крошка неблагоприятна на морозостойкость бетона.Кроме того, избыточная дозировка резиновой крошки также плохо влияет на морозостойкость бетона. Набухание в воде является одной из причин разрушения резинобетонной крошки при замерзании и оттаивании по сравнению с обычным бетоном.

© 2011 Опубликовано Elsevier Ltd. Отбор и/или экспертная оценка под ответственность Китайского общества исследования материалов

Ключевые слова: резиновая крошка бетонная; морозостойкость; набухание воды; долговечность

1. Введение

Резинобетонная крошка (CRC) представляет собой материал, полученный путем введения определенного количества резиновой крошки в обычный бетон, что обеспечивает превосходную трещиностойкость, высокую пластичность и сильную способность рассеивать энергию и т. д. И дороги или мосты дорожное строительство является одним из наиболее перспективных направлений[1-6].

Механические свойства CRC были тщательно исследованы, и уже достигнуты успехи в исследованиях систем. Однако долговечность, особенно морозостойкость CRC, изучена относительно недостаточно.

Savas[7], Benazouk & Queneudec[8] и Paine, изучавшие морозостойкость CRC, считают

* Автор, ответственный за переписку. Тел.: +86-25-5270-5916; факс: +86-25-5270-4855.

Адрес электронной почты: [email protected].

1877-7058 © 2011 г. Опубликовано Elsevier Ltd. Отбор и/или экспертная оценка под ответственностью Китайского общества исследования материалов doi:10.1016/j.proeng.2011.12.445

что соответствующая дозировка резиновой крошки может улучшить замораживание-оттаивание сопротивление бетона. Более того, они считают, что в качестве воздухововлекающей добавки можно использовать резиновую крошку определенного размера. Но все вышеперечисленные исследования механизма морозостойкости CRC основаны на классической теории давления кристаллизационной воды, которая не может объяснить различий, существующих в CRC и обычном бетоне с одинаковым содержанием воздуха. Раньше исследования CRC были сосредоточены на механических характеристиках в Китае, в то время как достижения в исследованиях устойчивости к замораживанию и оттаиванию казались относительно менее многочисленными. Требования устойчивости к замораживанию и оттаиванию дорожного материала кажутся особенно высокими в суровых условиях замерзания и оттаивания, таких как северный Китай. Поэтому необходимо исследование морозостойкости CRC, которое может быть использовано как для создания надежной экспериментальной базы для проектирования конструкции и прочности, так и для широкого применения в будущем. И это также оказывает положительное влияние на продвижение применения резинобетонного покрытия.

2. Эксперимент

2.1. Материалы и соотношение смеси

Обычный бетон C40 используется в качестве эталонного образца, пропорции смеси приведены в Таблице 1. Используется цемент Jinning Sheep P • II 52,5, а реагентом для снижения содержания воды является суперпластификатор нафталинового ряда для типа JM-B.

КПК получают введением определенного количества резиновой крошки в обычный бетон, причем введенная резиновая крошка заменяет изопикнический крупный заполнитель и мелкий заполнитель. Соотношение замененного крупного и мелкого заполнителя соответствует соотношению песка в обычном бетоне.

Резиновая крошка, используемая в этом эксперименте, имеет 6 размеров: 6 меш, 20 меш, 40 меш, 60 меш, 80 меш и 200 меш. Все они производятся компанией Beijing FunctionalQuantum Technologies Co., LTD.

Кроме того, воздухововлекающий агент для типа GYQ и пеногаситель для типа SP202, используемые в этом эксперименте, произведены Jiangsu Academy of Building Science Co., Ltd и Tianjin Lingyunzhi technology Co., LTD соответственно.

Таблица 1. Соотношение компонентов бетона

В/Ц Вода Цемент Объем (кг/м3) Мелкий заполнитель Крупный заполнитель Суперпластификатор

0,44 164 374 670 1244 2,06

2.2. Экспериментальная программа

Влияние морозостойкости CRC изучали отдельно от размера и объема резиновой крошки.

(1) Воздухововлекающий агент или пеногаситель используется для контроля содержания воздуха в бетоне примерно на одном уровне (6%~7%), а также для контроля влияния размера резиновой крошки на морозостойкость бетона. исследуется при фиксированном объеме резиновой крошки (30 кг/м3).

(2) Влияние резиновой крошки шести различных размеров (6 меш, 20 меш, 40 меш, 80 меш и 200 меш) на морозостойкость CRC изучали путем введения воздухововлекающей добавки или пеногасителя в контроль содержания воздуха в бетоне и фиксация размера резиновой крошки.

2.3. Метод испытаний

Автоматическая машина для испытаний на быстрое замораживание/оттаивание бетона типа TDR-1 используется для испытания морозостойкости резиновой крошки в соответствии с GBJ82-85 (метод ускоренного замораживания-оттаивания).

3. Результаты

3.1. Влияние размера резиновой крошки

Было изучено влияние 5 различных размеров резиновой крошки (20 меш, 40 меш, 60 меш, 80 меш и 200 меш) на морозостойкость бетона при условии, что Содержание воздуха в бетоне поддерживалось на уровне 6,0%~7,0%, а объем резиновой крошки был зафиксирован на уровне 30 кг/м3. Результаты представлены на рис. 1.

Ref.S 20 меш 40 меш 60 меш 80 меш 200 меш ПА F20 F40 F60 F80 F200

Рис. 1. Морозостойкость бетона с добавлением резиновой крошки разного размера

Результаты на рис. 1 показывают, что размер резиновой крошки оказывает очевидное влияние на морозостойкость при условии, что объем резиновой крошки остается неизменным, а содержание воздуха в бетоне стремится к закрытию. Морозостойкость бетона увеличивается с увеличением крупности резиновой крошки, когда крупность резиновой крошки не превышает 60 меш. Напротив, морозостойкость бетона снижается с увеличением крупности резиновой крошки, когда размер резиновой крошки превышает 60 меш.

3.2. Влияние объема резиновой крошки

Исследовано влияние резиновой крошки пяти различных размеров (6 меш, 20 меш, 60 меш, 80 меш и 200 меш) на морозостойкость бетона с различным объемом резиновой крошки. изучал. Результаты и анализ представлены ниже.

а) 6 меш

Испытана морозостойкость 4 образцов CRC с разным объемом резиновой крошки (0, 60 кг/м3, 210 кг/м3). Контролируемый образец (ПА) был установлен для сравнения влияния морозостойкости бетона. Содержание воздуха в контролируемом образце увеличивается за счет введения воздухововлекающего агента, а другие образцы, включая P, F6R60 и F6R210, сохраняют естественное состояние содержания воздуха.

Результаты представлены на рис.2.

Крупность = 6 меш

P F6R60 PA F6R210

Рис. 2. Морозостойкость бетона с добавлением резиновой крошки 6 меш

циклы замораживания-оттаивания первого также несколько меньше, чем второго. Содержание воздуха в F6R210 немного меньше PA, но циклы замерзания-оттаивания первого составляют лишь половину второго. Это показывает, что резиновая крошка размером 6 меш не способствует улучшению морозостойкости бетона, когда объем резиновой крошки превышает 60 кг/м3.

b) 20 меш

Морозостойкость 7 образцов CRC с 20 меш резиновой крошки объемом 0 кг/м3, 10 кг/м3, 30 кг/м3, 60 кг/м3, 90 кг/м3 и 150 кг/м3 была испытана. Результаты показаны на рис. 3.

3 3 3 3 3

0 10кг/м 30кг/м 0 60кг/м 90кг/м 150кг/м P F20R10 F20R30 PA F20R60 F20R90 F20R150

Рис. 3. Замораживание -оттаивание бетона, вводимого с 20 меш резиновая крошка

Результаты показывают, что содержание воздуха и морозостойкость P и F20R10 одинаковы,

, что указывает на то, что стойкость к замораживанию-оттаиванию явно не изменяется, когда объем резиновой крошки 20 меш составляет 10 кг/м3. Содержание воздуха в F20R60 на один процент выше, чем в F20R30, при увеличении объема резиновой крошки с 30 кг/м3 до 60 кг/м3, но морозостойкость не улучшается. Это свидетельствует о том, что отрицательное влияние на морозостойкость оказывает увеличение объема резиновой крошки. Содержание воздуха в F20R90 немного выше, чем в PA, когда объем резиновой крошки составляет 90 кг/м3, а морозостойкость первых составляет всего 75% от вторых. Содержание воздуха в F20R150 на 1,3% выше, чем в F20R90, при увеличении объема резиновой крошки с 90 кг/м3 до 150 кг/м3, а морозостойкость снижается на 16,7%. Приведенные выше результаты показывают, что на морозостойкость явно влияет объем резиновой крошки. Влияние резиновой крошки на морозостойкость ХПК существенно не изменяется, если объем резиновой крошки 20 меш не превышает 30 кг/м3; Резиновая крошка 20 меш отрицательно влияет на морозостойкость CRC, когда объем резиновой крошки превышает 30 кг/м3, а морозостойкость CRC ухудшается с увеличением объема резиновой крошки 20 меш.

c) 60 меш

Морозостойкость 7 образцов CRC с резиновой крошкой (60 меш) с объемом 0 кг/м3, 5 кг/м3, 10 кг/м3 и 30 кг/м3 были испытаны при контролируемом содержании воздуха образцы объемом 0 кг/м3, 10 кг/м3 и 30 кг/м3 (PA, F60R10D и F60R30D). Результаты показаны на рис.4.

u 300 ■ s

.3 250-

» 200-

‘S 100.

Тонкость = 60 меш A: Содержание воздуха (%)

A = 36 D50

А=6,4 —i—

0 10кг/м 30кг/м 0 P F60R10D F60R30D PA

F60R5 F60R10 F60R30

содержание воздуха F60R30D и P аналогичны, но циклы замерзания-оттаивания первого в два раза больше, чем у второго. Кроме того, содержание воздуха в F60R5, F60R10 и PA также одинаково, циклы замораживания-оттаивания первых трех составляют 1,75, 2,0 и 1,88 раза PA соответственно. Приведенные выше результаты показывают, что морозостойкость CRC явно улучшается при введении резиновой крошки 60 меш, когда объем не превышает 30 кг/м3.

d) 80 меш

Испытывают морозостойкость 3 образцов CRC с резиновой крошкой (80 меш) объемом 30 кг/м3, 60 кг/м3 и 90 кг/м3. Результаты показаны на рис.5.

5кг/м 10кг/м 30кг/м

0 90кг/м3 0 30кг/м3 60кг/м3

P F80R90 PA F80R30 F80R60

Рис. 5. Морозостойкость бетона с добавлением резиновой крошки 80 меш.

Результаты показывают, что содержание воздуха в F80R90 и P одинаково, а циклы замораживания-оттаивания первого в 2,67 раза выше, чем у второго. Кроме того, содержание воздуха в F80R30 похоже на PA, но круги замерзания-оттаивания у первого больше на 25, чем у второго. Это указывает на то, что морозостойкость CRC явно улучшается при введении резиновой крошки размером 80 меш, когда объем не превышает 90кг/м3. И чем выше громкость, тем больше становится улучшение. Хотя содержание воздуха в F80R90 на один процентный пункт ниже, чем в F80R60, круги замерзания-оттаивания такие же. Это указывает на то, что резиновая крошка 80 меш может улучшить морозостойкость бетона, а увеличение объема резиновой крошки дополнительно улучшает морозостойкость CRC, что компенсирует негативные эффекты, вызванные более низким содержанием воздуха.

д) 200 меш

Влияние резиновой крошки 200 меш на морозостойкость CRC объемом 30 кг/м3 проверено, результаты приведены в табл.2.

Результаты показывают, что содержание воздуха в образце F200R30 близко к ПА, но циклы замораживания-оттаивания первого составляют только 87,5% последнего. Это указывает на то, что резиновая крошка размером 200 меш неблагоприятно влияет на морозостойкость CRC, когда ее объем превышает 30 кг/м3.

Таблица 2. Морозостойкость бетона с резиновой крошкой 200 меш

№ Крупность резиновой крошки (меш) Объем резиновой крошки (кг/м3) Содержание воздуха (%) Класс морозостойкости

PA 0 0 6,6 D200

F200R30 200 30 6,5 D175

3. 3. Анализ и обсуждение

Вышеприведенный анализ показывает, что влияние размера частиц и объема резиновой крошки на морозостойкость бетона весьма очевидно, за исключением содержания воздуха в бетоне. Чрезмерно толстая или слишком мелкая резиновая крошка не способствует морозостойкости бетона. Кроме того, чрезмерная дозировка резиновой крошки также плохо сказывается на морозостойкости бетона.

Влияние резиновой крошки на морозостойкость CRC сосредоточено на следующих четырех аспектах.

• Резиновая крошка сама по себе обладает определенной гибкостью, и расстояние между резиновой крошкой становится больше с увеличением ее размера при условии, что объем резиновой крошки фиксирован, тогда морозостойкость CRC становится слабее, наоборот, сильнее.

• Резиновая крошка обладает некоторым эффектом воздухововлечения и положительно влияет на морозостойкость CRC. Эффект воздухововлечения усиливается с уменьшением размера резиновой крошки. Следовательно, чем меньше размер резиновой крошки, тем выше морозостойкость бетона.

• Область межфазного сцепления между матрицей цементного раствора и резиновой крошкой является слабым звеном бетона и плохо влияет на его морозостойкость. Площадь межфазного склеивания увеличивается с увеличением объема и уменьшением размера резиновой крошки. В связи с этим ухудшается морозостойкость ЛПК.

• Резиновая крошка имеет сильный характер водопоглощения, которая набухает после впитывания воды в условиях замерзания-оттаивания. И ускоряется разрушение бетона при замораживании-оттаивании. Влияние резиновой крошки на морозостойкость ХПК является результатом комплексного действия указанных выше четырех факторов.

Гидростатическое давление и осмотическое давление являются основными причинами разрушения при замерзании и оттаивании обычного бетона. Для CRC водопоглощение резиновой крошки ускоряет разрушение при замораживании-оттаивании. А повреждение от замораживания-оттаивания обеспечивает более гибкие каналы для резиновой крошки в CRC, что ускоряет набухание резиновой крошки в воде. Следовательно, CRC уязвим к повреждению при взаимодействии повреждений от замораживания-оттаивания и резиновой крошки. Кроме того, чем выше объем, тем серьезнее становится явление набухания воды. И это является недостатком морозостойкости CRC. В заключение, набухание воды является одной из причин разрушения резинобетонной крошки при замерзании и оттаивании по сравнению с обычным бетоном.

4. Выводы

1. Очевидное влияние размера резиновой крошки на морозостойкость CRC. Морозостойкость ХПК увеличивается с увеличением крупности резиновой крошки, когда крупность резиновой крошки меньше 60 меш. Напротив, морозостойкость CRC снижается с увеличением тонкости резиновой крошки, когда размер резиновой крошки превышает 60 меш.

2. Повышение морозостойкости CRC вредно, если объем резиновой крошки 6 меш превышает 60 кг/м3.

3. Влияние резиновой крошки на морозостойкость ХПК существенно не изменяется, если объем резиновой крошки 20 меш не превышает 30 кг/м3; Резиновая крошка 20 меш отрицательно влияет на морозостойкость CRC, когда объем резиновой крошки превышает 30 кг/м3, а морозостойкость CRC ухудшается с увеличением объема резиновой крошки 20 меш.

4. Очевидно, что морозостойкость CRC улучшается за счет введения резиновой крошки 60 меш, когда объем не превышает 30 кг/м3.

5. Морозостойкость CRC, очевидно, улучшается за счет введения резиновой крошки 80 меш, и было бы полезно повысить ее за счет увеличения объема.

6. Резиновая крошка 200 меш отрицательно влияет на морозостойкость CRC, когда объем превышает 30 кг/м3.

Благодарности

Эта работа финансируется Национальной программой фундаментальных исследований Китая (Программа 973) (Грант № 2009CB623200) и Национальными одиннадцатыми пятилетними проектами поддержки науки и техники (Грант № 2006BAF02A00). Автор хотел бы поблагодарить своих сотрудников и поддержку Государственной ключевой лаборатории высокоэффективных материалов для гражданского строительства и Научно-исследовательского института строительных наук Цзянсу.

Литература

[1] Елдин Н.Н., Сенучи А.Б. Частицы резины в качестве заполнителя бетона. ASCE 1993;4:478-496.