Водонепроницаемость и морозостойкость бетона: Характеристики бетона: особенности, марки и классы

Содержание

Водонепроницаемость и морозостойкость бетона М200

Морозостойкость и водонепроницаемость — основные технические характеристики бетона марки М200. Оба параметра напрямую взаимосвязаны с друг с другом: чем ниже водопоглощение материала, тем меньше внутри него образуется кристаллов льда при замерзании воды, следовательно, тем прочнее материал и выше его морозоустойчивость. После набора проектной прочности бетон марки М200 (В15) имеет водонепроницаемость W4 или W6 при использовании гидрофобных добавок. Морозостойкость М200 находится в диапазоне F100…F150.

Водонепроницаемость бетона М200

Водонепроницаемость — способность затвердевшего бетона не пропускать воду под постоянно или ступенчато действующим давлением. Проницаемость материала для воды оценивается маркой по водонепроницаемости (W). С этой характеристикой связаны также коэффициент фильтрации, водопоглощение, водоцементное соотношение в бетоне. Марка М200 (В15) без введения гидрофобных добавок по водопроницаемости — W4. Это значит, что стандартный образец цилиндрической формы высотой 15 см из бетонной смеси М200 выдерживает воду, действующую с давлением 4 атм. (0,4 МПа). Водонепроницаемость определяется по ГОСТ 12730.5-84 с использованием двух методик: по коэффициенту фильтрации или по «мокрому пятну».

Водонепроницаемость бетона зависит от следующих факторов:

Используемого вяжущего. Максимальный показатель достигается при применении портландцемента марки не ниже М400, а также гидрофобных и сульфатостойких цементов.
Специальные добавки. Для снижения проницаемости применяются уплотнители — кальция нитрат, силикат натрия и пр., снижающие пористость бетонной смеси. Также в состав вводятся гидрофобные присадки на основе церезита или битума, разбухающие заполнители, гидрофобизирующие вещества.
Используемых заполнителей. При уменьшении пористости уменьшается водопоглощающая способность. Для этого в качестве заполнителей используются плотные материалы: гравий осадочных пород, мытый или кварцевый песок, гравийный щебень.

При использовании качественного портландцемента и плотных заполнителей, а также при введении в состав бетонной смеси М200 специальных добавок марку по водонепроницаемости можно повысить до W6. Градация бетонов по устойчивости к воде представлена в таблице:

Бетонный раствор М200 используют для заливки стяжек, межстеновых перекрытий, перегородок. Для этих целей, как правило, достаточно водонепроницаемости W4. При использовании материала для заливки заглубленных элементов, например, фундаментов под легкие постройки, заборы рекомендуется заказывать бетон марки W6.

Морозостойкость бетона М200

Морозостойкость — способность материала сохранять свои эксплуатационные свойства при многократном замораживании и оттаивании. Марка по морозостойкости (F) указывает на минимальное количество циклов заморозка/оттаивание в течение которых сохраняются первоначальный характеристики: прочность на сжатие, на изгиб, растяжение. Марка определяется по ГОСТ 10060 с применением базовых или ускоренных методов многократного замораживания/размораживания. Бетон М200 (В15) имеет морозостойкость F100 при W4 и F150 при W6. Это средние показатели для бетона, которые наиболее часто встречаются в условиях российского климата.

Возврат к списку

Морозостойкость и водонепроницаемость бетона М400

Бетон М400 — прочный, тяжелый материал, обладающий хорошими эксплуатационными свойствами. Важные характеристики бетона М400 в затвердевшем состоянии — морозостойкость и водонепроницаемость.

Морозостойкость бетона М400

Морозостойкость или морозоустойчивость — характеристика бетона после его набора проектной прочности, характеризующая способность выдерживать количество циклов заморозка/разморозка без потери прочности более чем на 10%. Бетонные конструкции теряют прочность при замораживании вследствие расширения воды, которой удалось просочиться в поры материала. Вода при температуре 0 градусов и выше превращается в лед, который разрушает структуру монолита.

Показатели морозоустойчивости застывшей бетонной смеси М400 составляют F150-F300. Это значит, что монолитные конструкции из материала этой марки могут выдержать от 150 до 300 циклов заморозки/разморозки и при этом их прочность будет соответствовать классу В30. Фактически прочность незначительно снизится, но составит не ниже 34,5 МПа.

Водонепроницаемость бетона М400

Водонепроницаемость — характеристика, показывающая какое давление воды в МПа*10-1 способен выдержать монолит, не впитывая ее. Водонепроницаемость бетона В30 составляет от W6 до W12. Значит, бетонная конструкция может выдержать напор от 6 до 20 МПа без потери структурной целостности. Показатель W зависит от характеристик компонентов, входящих в состав смеси, используемых добавок, условий твердения.

Добавки в бетонную смесь

У бетона М400 морозоустойчивость и водонепроницаемость тесно связаны: чем меньше воды впитает материал, тем меньше будет разрушаться его структура при минусовой температуре. Понизив водонепроницаемость можно существенно увеличить морозостойкость бетонных конструкций. Для увеличения параметра W в бетонную смесь вводятся гидрофобные добавки. При производстве бетонных работ в зимнее время используются два вида добавок для повышения показателя F:

В качестве добавок в смесь М400 вводится нитрат натрия или кальция, поташ, карбонатные соли.

Возврат к списку

Морозостойкость и водонепроницаемость бетона М600

Данные характеристики, наряду с прочностью, являются ключевыми для любой марки бетонной смеси. Они определяют сферу использования материала, а именно в каких условиях его можно эксплуатировать без ухудшения рабочих свойств.

От чего зависит морозостойкость и водонепроницаемость бетона

На оба параметра влияют два фактора — плотность бетонной смеси и наличие в составе специальных пластификаторов.

Плотность

Чем плотнее материал, тем меньше в нем присутствует воздушных ячеек, являющихся главным «резервуаром» для приема влаги извне. Отсутствие (либо малое содержание) полостей исключает возможность проникновения воды в структуру бетона. Таким образом, самый высокий показатель морозостойкости и водонепроницаемости имеют тяжелые и сверхтяжелые бетоны. Их минимальная плотность составляет 1800 кг/м3.

Пластификаторы

Представляют собой химические добавки, которые, проникая в бетонную массу, вытесняют из нее воздух. Происходит уплотнение смеси. Повышается устойчивость к влаге и морозостойкость, т.к. скапливающаяся в воздушных порах вода при отрицательной температуре кристаллизуется и разрушает бетонный камень.

Примечание: замерзшая вода увеличивается в объеме, что и является причиной растрескивания бетона.

Характеристики бетона М600

Марка 600 относится к тяжелым бетонным смесям, что наделяет ее высокими эксплуатационными характеристиками.

Морозостойкость, F — 200 (при включении пластификаторов достигается уровень F400).

Водонепроницаемость, W — 10 (применение пластификаторов позволяет изготовить гидротехнический бетон).

Указанные параметры дают возможность использовать бетон М600 для строительства объектов, контактирующих с водой (дамбы, плотины и другие гидротехнические сооружения). Морозостойкость F200 означает, что материал может эксплуатироваться в северных регионах. Кроме того, прочности бетона достаточно для производства конструкций, испытывающих колоссальные нагрузки (фундаменты под высотные здания, мостовые опоры, ригели, колонны, балки и т.д.).

Возврат к списку

Морозостойкость и водонепроницаемость бетона — БЕТОНКОМПЛЕКТ

Спасибо за Ваше сообщение. Оно успешно отправлено.

Бетон — популярный строительный материал. К числу важнейших характеристик относится его устойчивость к действию влажности и низких температур — от них зависит надежность и долговечность возводимой конструкции. Поверхность бетонных плит способна сопротивляться проникновению воды: материал незаменим при строительстве подземных и гидротехнических сооружений, мостов.

Водонепроницаемость бетона

Водонепроницаемость обозначается буквой «W». Показатель отражает внешнее давление воды, при котором она начинает проникать внутрь через поры в стройматериале. Технический стандарт, действующий в нашей стране, определяет для водонепроницаемости диапазон W2–W20. Для большей части зданий и промсооружений, которые возводят в нашей стране, показатель не превышает W6. Существуют разные способы повышения водонепроницаемости — прежде всего за счет уменьшения пористости поверхностного слоя. Добиться этого можно, используя меньшее количество воды при приготовлении бетонной смеси либо внося в нее специальные добавки. Также предотвратить проникновение влаги в тело бетонной конструкции позволяет качественная внешняя гидроизоляция. Так, для повышения водонепроницаемости применяют лаки и краски, полимерные пропитки, а также битумные расплавы.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость — это способность бетона выдерживать циклы заморозки/оттаивания при сохранении первоначальных технических параметров. При классификации марок бетона морозостойкость обозначают буквой «F» с числом от 50 до 1000. Обладающие максимальной морозостойкостью бетонные и железобетонные конструкции связаны с трудозатратным производством, поэтому используются редко. В массовом строительстве в умеренных климатических зонах такой материал почти не применяют. В соответствии с ГОСТ 10060-2012 выделяют 5 классов материала по морозостойкости:

F50 — исключительно для внутренних помещений;
до F150 — для строительства жилых зданий в областях с умеренным и теплым климатом;
F150–300 — для различных зданий и сооружений, в т.ч. бассейнов, в регионах с морозными зимами и промерзающей почвой;
F300–500 — для строительства в северных районах, характеризующихся глубоким промерзанием почв;
F500–1000 — для стратегически важных сооружений.

Характеристики влагостойкости и морозоустойчивости тесно взаимосвязаны. Таким образом, улучшив стойкость к воздействию влажности, можно повысить и устойчивость к замерзанию. Для приготовления морозостойких марок бетона используют особо мелкие фракции наполнителей и специальные воздухововлекающие добавки — это позволяет предотвратить соединение пор внутри материала.

2021 Бетонкомплект

Характеристики бетона, морозостойкость, водонепроницаемость и другие технические характеристики бетона

Характеристики бетона определяются четырьмя основными показателями – классом В или марочной прочностью М, морозостойкостью F, водонепроницаемостью W и удобоукладываемостью, или подвижностью П. В зависимости от того, что необходимо бетонировать, нужно правильно подобрать бетон, по требуемым характеристикам. Конструкция и расчеты, технология армирования и бетонирования разработаны и проверены практикой строительства. Возможность пользоваться детально разработанными типовыми проектами ограждает от ошибок. Но самый точный расчет и соблюдение технологии не помогут, если характеристики главного материала – бетона – не соответствует потребностям эксплуатации или же приготовлены не с должным качеством.

Краткая теория. Бетон – это искусственный камень, полученный в результате затвердевания бетонной смеси. Смесь делается по рецепту из заполнителей – крупного и мелкого, вяжущего вещества и добавок. Разбавителем и одновременно одним из главных участников химической реакции гидратации является вода. Процесс твердения начинается с момента затворения, или добавления воды, и не заканчивается никогда. Но основную прочность бетон набирает через 28 дней с момента смешивания.

Видов бетонов существует очень много, по составу, применению, характеристикам. В строительстве оснований в основном используют тяжелые бетоны на вяжущем – портландцементе и с применением плотных заполнителей.

Основные характеристики бетона

Рассмотрим подробно основные характеристики бетона и то, на что они влияют.

Прочность бетона

Главный показатель для выбора бетона – прочность. Предельную нагрузку сжатия, которую стандартный бетонный образец 28 — суточного возраста выдерживает без потери свойств, называют маркой бетона, и измеряют в кгс/см2, то есть в единицах давления. Из всех марок, а их достаточно много – от М50 до М900, и это еще далеко не предел, для частного строительства применяют М100 – например для бетонной подготовки, М150; М200; М200; М250; М300, и довольно редко – М350 и М400.

Марка бетона

Марка бетона – это усредненная величина прочности бетона. Для определения фактического, или реального показателя прочности введен показатель класса бетона В. Класс показывает нагрузку, которую выдерживает стандартный образец 28- суточного бетона, причем вероятность этого события не 100%, а 95%. То есть речь идет об испытаниях серий образцов. Численный показатель в обозначении класса бетона выражен в единицах давления – Мпа (мегапаскалях). Один МПА соответствует 10,1972 кгс/см2.

Соотношение классов и марок бетона

Ориентироваться в соотношении классов и марок бетона необходимо для заказа товарного бетона и подбора рецепта изготовления в бетономешалке в построечных условиях. В таблице показаны соотношения марок и классов бетона по прочности на сжатие для тяжелых и ячеистых бетонов, наиболее часто применяемых в частном строительстве.

Марка бетона по прочности на сжатие	Класс бетонапо прочности на сжатие	Предел прочности на сжатие для всех видов бетонов, кроме ячеистых, в кгс/см2	Предел прочности на сжатие для ячеистых бетонов, в кгс/см2
М15	В1	—	14,47
М25	В1,5	—	21,70
М25	В2	—	28,94
М35	В2,5	32,74	36,17
М50	В3,5	45,84	50,64
М75	В5	65,48	72,34
М100	В7,5	98,23	108,51
М150	В10	130,97	144,68
М150	В12,5	163,71	180,85
М200	В15	196,45	271,02
М250	В20	261,93	—
М300	В22,5	294,68	—
М300	В25	327,41	—
М350	В25	327,42	—
М350	В27,5	360,16	—
М400	В30	292,90	—
М450	В35	458,39	—
М500	В40	523,87	—

Морозостойкость бетона

Морозостойкость F – показывает число циклов замораживания-оттаивания бетонного стандартного образца без потери по массе более чем на 5%, и при снижении прочности не больше, чем на 25%. Бетоны оцениваются по морозостойкости в пределах от F25 до F1000.

Для точности нужно отметить два нюанса:

О количестве циклов замораживания-оттаивания. Таких циклов за одну зиму может быть 2, а может и десять, и двадцать, все зависит от климата, и зимы тоже бывают разные, с оттепелями и без. То есть надо понимать, что число под буквой F совершенно не означает годы эксплуатации, а именно циклы заморозки-оттаивания бетона, причем в насыщенном водой состоянии и в присутствии влаги. Строго говоря, показатель морозостойкости нужно рассматривать только вместе с другим показателем – водонепроницаемости, отдельно – смысла в этом немного.
Если в классе морозостойкости указано, например, число 100 (F100), то это совершенно не значит, что на 101-ом цикле бетон развалится. Это значит, что производитель данного бетона гарантирует, что до 100 циклов бетон сохранит не меньше 95% своей массы и не снизит свою несущую способность больше, чем на 25%.

Показатель морозостойкости оценивает насыщенный водой бетон. Из этого следует, что если бетону фундамента обеспечить условия водозащиты, то есть качественную гидроизоляцию, то показатель F для подбора бетона вовсе не критичен. А вот наличие или отсутствие гидроизоляции бетонной конструкции, и надземной и подземной – может стать критичным.

Монолитная бетонная стена, которая эксплуатируется сухой, даже если залита из бетона с F50, прослужит много лет и выдержит сотни и тысячи циклов заморозки- оттаивания без всяких разрушений. Но в условиях постоянной влажности работа бетонной конструкции зависит от того, насколько эффективно ее защитили от воды.

Бетон является пористым искусственным камнем, он имеет капиллярную структуру, и будет впитывать воду, поскольку такова его природа. А вода, расширяясь в порах бетона при замерзании, будет разрушать и бетон, и железобетонную конструкцию в целом, поскольку армокаркас, не защищенный бетоном, ржавеет и теряет прочность очень быстро. Защита бетонных конструкций от воды – одно из главных условий для надежности и долговечной службы вашего дома.

Какие бы числа не стояли в паспорте товарной бетонной смеси под знаками F и W, и сколько бы ни стоил бетон, его гидроизоляция – обязательное условие, иначе – никакой гарантии прочности нет и быть не может. Кстати, бетон с высокими показателями F и W стоит значительно дороже, а практической пользы от этого без гидроизоляции – крайне мало.

Выбор дорогого бетона с высокими показателями F и W обоснован в частном строительстве в одном случае – если конструкцию или элемент невозможно защитить от непосредственного влияния воды.

Например, тротуарную бетонную плитку и бетонную отмостку от воды не спрячешь, и здесь оптимально выбрать бетон F300 и выше.

Для кровельных черепичных покрытий на основе цемента нужны еще более высокие характеристики F и W, не менее F800-1000 и W16.

Из практики строителей – для фундамента частного дома оптимален по цене/качеству бетон F150 W6, для перекрытий и стен – F100. W для внутренних бетонных конструкций, не контактирующих с водой, не нормируется, и в заказе ее указывать не нужно, эта характеристика будет определена «автоматически».

Водонепроницаемость бетона

Водонепроницаемость W — число под этим знаком показывает наибольшее давление в Мпа, которое выдерживает стандартный бетонный цилиндр высотой 15 см в возрасте 28 суток и твердевший в нормальных условиях, когда его испытывают в лабораторных условиях, «продавливая» сквозь него воду. Причем испытания не прекращают, пока на поверхности цилиндра не появятся пятна и капли воды. При этом конечные данные испытаний могут быть и более 30-36 Мпа, но в паспорт бетона все равно будет записана его характеристика, заявленная в карте подбора состава бетонной смеси – даже если она составляет всего W4 или W6. В дальнейшей эксплуатации долговечность и сопротивление замораживанию в водонасыщенном состоянии этого бетона точно так же будет зависеть от того, защищен он от воды или нет — это практический лабораторный и строительный опыт.

Если рассматривать показатель водонепроницаемости W с практической точки зрения – в частности, какой выбрать для ленточного фундамента, то понятно, что его значение – невелико. Этот показатель будет определен «автоматом» и заказывать бетон с высокими характеристиками – W10-18 означает только переплачивать деньги. А вот необходимости делать качественную гидроизоляцию подземных конструкций показатель W10-18 (и выше) — вовсе не отменяет.

Соотношение класса (марки) бетона к морозостойкости и водонепроницаемости

Наиболее часто применяемые производителями товарных бетонов рецепты (карты подбора состава бетонной смеси) дают вот такие соотношения марочной прочности, морозостойкости и водонепроницаемости.

Класс (марка) бетона по прочности на сжатие	морозостойкость F	водонепроницаемость W
В7,5 (М100)	F50	W2
В10 (М150)	F50	W2
В12,5 (М150)	F50	W2
В15 (М200)	F100	W4
В20 (М250)	F100	W6
В22,5 (М300)	F200	W6
В25 (М350)	F200	W8
В27,5 (М350)	F250	W10
В30 (М400)	F300	W12

В следующей теме – о главной для правильной технологии и хорошего качества бетонных работ характеристике – удобоукладываемости бетонной смеси.

Водонепроницаемость и морозостойкость бетона

Компания «ЖЕЛЕЗОБЕТОН» в Днепропетровске предлагает Вам бетон М100 — М400 с характеристиками водонепроницаемости и морозостойкости, определенными стандартизацией ГОСТа. Если же Вам требуется усилить качества и свойства водонепроницаемости и морозостойкости смеси, мы добавляем определенные пластификаторы в бетон. Для заказа и консультации звоните нам на удобный для Вас номера телефона указанный на нашем сайте. Кроме того мы предоставляем услуги доставки по Днепрпопетровску и области, а также услуги бетононасоса.

Идеальная бетонная смесь, с достаточным количеством воды, необходимой для полной гидратации цемента. Тем не менее, это приводит к слишком жесткой смеси. Жидкую смесь достаточно вылить в формы, потому что она всегда содержит определенное количество воды сверх того, что будет сочетаться с цементом.

Эта вода испаряется в конечном итоге, в результате чего появляются пустоты или поры в бетоне. Проникновение воды в бетон невозможно, если эти пустоты не взаимосвязаны. Они могут быть соединены, однако, в результате небольшой гибели твердых частиц в смеси при закалке периода. Чем больше эти пустоты, тем больше ухудшается водонепроницаемость бетона.

Размер и количество пустот изменяется прямо пропорционально количеству воды, используемой в избытке суммы, необходимой для гидратации цемента. Чтобы бетон был водонепроницаемым, вы не должны использовать больше воды, чем минимальное количество, требуемое для достижения необходимой степени удобоукладываемости.

Морозостойкость бетона

Когда вода замерзает, она расширяется примерно на 9 процентов. Когда вода замерзает в сыром бетоне, она производит давление в порах бетона. Если давление превышает предел прочности бетона, полость будет распространяться на разрыв. Накопительный эффект последовательных циклов замораживания и оттаивания, разрушения смеси и заполнителя может, в конечном итоге, привести к расширению и растрескиванию, шелушению, и крошению бетона.

Химикаты для покрытий включают хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид магния, хлорид калия. Эти химические вещества снижают температуру замерзания осадков. Последние тенденции наблюдают большое разнообразие смесей этих материалов для повышения производительности при одновременном снижении затрат, и оптимальная практика показывает, что либеральная дозировка превышает четыре процента в растворе, что имеет тенденцию к снижению потенциала для масштабирования по поверхности тротуаров. Высокая концентрация антиобледенителей уменьшает количество замораживания и оттаивания цикла экспозиций на тротуар, значительно снижая температуру замерзания.

Сопротивление бетона к замораживанию и оттаиванию во влажном состоянии значительно улучшается за счет использования специально вовлеченного воздуха. Крошечные захваченные воздушные пустоты действуют как пустые камеры в смеси для замораживания, таким образом, уменьшая давление в порах, предотвращая повреждения бетона. Бетон с низкой проницаемостью, способен лучше противостоять циклам замораживания и оттаивания. В редких случаях, может произойти кластеризация, ведущая к потере прочности на сжатие.

Различные бетонные смеси требуют различных степеней прочности в зависимости от окружающей среды и воздействия на желаемые свойства.

Морозостойкость и водонепроницаемость бетона. Марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости. Добавки в бетон для водонепроницаемости

Несмотря на разнообразие современных строительных материалов, бетон продолжает сохранять лидирующие позиции среди конкурирующих вариантов, так как обладает такими важными характеристиками, как прочность, надежность и долговечность. Он является неотъемлемой составляющей растворов для создания фундаментов, кладки стен, штукатурки и прочих строительных операций.

Водонепроницаемость бетона, равно как и его способность противостоять суровым погодным условиям, являются основными качествами, обеспечивающими продолжительный срок службы готовых изделий. Именно эти критерии являются основными при выборе марки данного строительного материала.

Бетон, морозостойкость и водонепроницаемость которого находятся на высоком уровне, является залогом качества и отличных эксплуатационных показателей любой конструкции. Под данными свойствами подразумевается способность бетонных изделий противостоять негативному воздействию таких природных явлений, как влага, вода и отрицательные температуры.

В настоящее время существуют различные марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости, отличающиеся качеством, ценой и технологическими возможностями. Такая классификация помогает подобрать оптимально подходящий материал для создания конструкций, предназначенных для эксплуатации в тех или иных условиях.

В зависимости от степени водонепроницаемости, бетон подразделяется на десять основных марок (ГОСТ 26633). Они обозначаются латинской литерой W с определенным цифровым значением, указывающим на максимальное водяное давление, которое выдерживает тестовый бетонный образец цилиндрической формы высотой 15 см в ходе специальных испытаний.

Определение водонепроницаемости бетона осуществляется по прямым и косвенным показателям его взаимодействия с водой. Прямыми показателями являются марка бетона и его коэффициент фильтрации, а косвенные – это показатели водоцементного отношения и водопоглощения по массе.

В частной и коммерческой строительной практике, чтобы узнать водонепроницаемость бетона, обращают внимание на его марку, а остальные критерии имеют значение в основном при производстве этого стройматериала.

Характерные особенности марок бетона по показателям водонепроницаемости

При выборе необходимой марки бетона для выполнения определенного вида строительных работ руководствуются цифровыми индексами, стоящими после буквы W, характеризующими степень взаимодействия материала с влагой и водой. Так, например, самая низкая водонепроницаемость бетона и, следовательно, невысокое качество у марки W2. Растворы на этой основе категорически не рекомендуется использовать в средах даже с незначительным уровнем влажности.

Нормальная степень водопроницаемости у бетона марки W4. Это означает, что данный состав обладает способностью поглощать нормальное количество воды, поэтому его использование возможно лишь при условии обеспечения хорошей гидроизоляции.
На следующей позиции в шкале качества стоит марка W6, которая характеризуется пониженной водопроницаемостью. Этот бетон относится к составам среднего качества и невысокой ценовой категории, чем и обусловлена популярность его применения в строительстве.

Бетон марки W8 обладает низкой проницаемостью, так как поглощает влагу в количестве всего около 4,2% от своей массы. Он является более качественным и дорогостоящим вариантом, по сравнению с маркой W6.

Далее следуют марки бетона с индексами 10, 12, 14, 16, 18 и 20. Чем выше цифровой показатель, тем ниже водопроницаемость материала. Согласно данной классификации, самым водоустойчивым является бетон марки W20, однако используют его не часто из-за довольно высокой цены.

Практическое использование определенных марок бетона по водоустойчивости

Разновидность бетона должна подбираться в зависимости от условий эксплуатации объектов. К примеру, для заливки фундамента вполне подходит марка W8 при условии обустройства дополнительной гидроизоляции. Оштукатуривание стен производится бетонами марок W8-W14. Однако для обустройства достаточно сырых и холодных помещений водонепроницаемость бетона должна быть максимальной, поэтому рекомендуется применять растворы наиболее качественные, а также потребуется дополнительная обработка стен специальными грунтовыми составами.

Для качественной и долговечной внешней отделки стен, заливки приусадебных площадок и дорожек также следует использовать бетоны с максимальными показателями водонепроницаемости, так как эти участки будут систематически подвергаться негативному воздействию внешних погодных факторов.

Добавки в бетон для водонепроницаемости своими руками

Необходимость использования высококлассных бетонных смесей при производстве тех или иных объектов или их элементов очевидна, однако это требует значительных финансовых вложений в связи с высокой стоимостью таких материалов. Но что же делать, если бюджет на строительство ограничен, а нарушение технологического процесса недопустимо? Ответ прост: можно воспользоваться компромиссным вариантом, а именно увеличить водонепроницаемость бетона самостоятельно.

Сегодня существует несколько эффективных способов повышения стойкости бетонных смесей к воздействию воды, но наибольшую популярность завоевали два из них: путем ликвидации усадки бетона и с помощью временного воздействия на бетонный состав.

Ликвидация процесса усадки бетона

Бетоны низких и средних марок являются достаточно пористыми материалами, легко вбирающими в себя влагу. Это негативное свойство усиливается в процессе усадки раствора при застывании. Таким образом, повысить качество и водонепроницаемость бетонной смеси можно путем уменьшения степени ее усадки.

Достичь желаемого результата поможет комплексный подход:

Необходимо использовать специальные добавки в бетон для водонепроницаемости. Принцип их действия заключается в том, что при застывании раствора они образуют защитную пленку, препятствующую его усадке. Сегодня на рынке представлены различные добавки в бетон для водонепроницаемости, и хоть задача перед ними стоит одна, все же каждый отдельный вариант обладает своими особенностями, поэтому перед покупкой следует внимательно ознакомиться с инструкцией производителя.
Помимо того, что добавляют в бетон для водонепроницаемости специальные присадки, его также рекомендуется поливать водой. Процедура эта выполняется в течение первых четырех дней с интервалом в 4 часа. Далее бетонная конструкция должна высыхать в естественных условиях.
При быстром испарении влаги из раствора при застывании также происходит нежелательная усадка. Чтобы замедлить этот процесс, после заливки бетонной конструкции ее необходимо сразу же покрыть специальной пленкой, под которой будет образовываться конденсат, предотвращающий усадку и способствующий повышению прочности бетона. Покрытие располагают таким образом, чтобы оно не касалось заливки. По краям оставляют небольшие зазоры для вентиляции воздуха.

Временное воздействие на бетонный состав

Данный способ заключается в том, чтобы дать сухому раствору «вылежаться» в течение определенного времени. Главным требованием при этом является соблюдение правильных условий хранения. Смесь должна находиться в теплом темном помещении и подвергаться постоянному увлажнению. Таким образом, уже через полгода ее водонепроницаемость сможет повыситься в несколько раз.

Морозостойкость бетона

Под данным показателем подразумевается способность бетонных смесей сохранять свои физико-механические свойства в условиях многократного замораживания и оттаивания. Эта характеристика играет приоритетную роль при выборе бетонов для строительства мостовых опор, аэродромных и дорожных покрытий, гидротехнических сооружений, зданий и прочих объектов, эксплуатируемых в средних и северных широтах.

Определение морозостойкости бетона осуществляется путем лабораторных испытаний с применением двух способов: базового и ускоренного. Если результаты исследований расходятся, окончательным вариантом будут считаться данные, полученные с помощью базового метода.

Исследование стойкости бетона к воздействию низких температур

Испытания проводят с использованием основных и контрольных образцов, которые производят из бетона различных марок по водонепроницаемости для серийного тестирования. Контрольные бетонные заготовки служат для определения их прочности при сжатии. Данная процедура проводится перед испытаниями основных образцов, которые будут подвергаться попеременному замораживанию и оттаиванию в разных режимах водонасыщения, которые имеют место в естественных природно-климатических условиях.

Например:

при наличии максимально высокого уровня грунтовых вод;
при сезонных оттаиваниях вечной мерзлоты;
при воздействии атмосферных осадков;
при полном отсутствии периодического водонасыщения, когда бетон надежно защищен от грунтовых вод и осадков.

Классификация уровня морозостойкости бетона по маркам

Согласно последней редакции ГОСТ, марки бетона по морозостойкости обозначаются латинской буквой F. Данная величина характеризует максимальное количество циклов замораживания/оттаивания, выдерживаемых образцами определенного проектного возраста с учетом снижения предела прочности и уменьшения массы материала на его величину, предусмотренную нормами действующих стандартов.

Для определения уровня морозостойкости бетона используются цифровые показатели от 25 до 1000. Чем больше данное значение, тем выше качество и надежность материала.

Правила выбора бетонных смесей

Выбор необходимой марки бетонных смесей по морозостойким свойствам должен осуществляться с учетом климатических особенностей местности, а также количества циклов промерзания и оттаивания в течение холодного периода года. Следует учесть, что наибольшей морозостойкостью обладают бетоны с высокими показателями плотности.

Морозостойкость и пористая структура бетона, содержащего резиновые заполнители и нано-SiO2

Abstract

Целью данной статьи является разработка морозостойких бетонов и исследование их пористой структуры и механизма повреждения от замерзания-оттаивания. Морозостойкие бетонные смеси созданы с использованием частиц резины и нано-SiO ₂ для частичной замены песков. Длина хорды, удельная поверхность, содержание и коэффициенты расстояния между порами в разработанном бетоне измеряются и анализируются.Результаты показывают, что бетонная смесь, содержащая 5% силанизированного каучука и 3% нанокремнезема, демонстрирует хороший синергетический эффект с учетом потери массы и относительного динамического модуля упругости (RDME). Степень повреждения бетона при замерзании-оттаивании может быть уменьшена путем добавления высокоэластичных резиновых частиц за счет заполнения и ограничения пор, что приводит к лучшему равномерному распределению пор и меньшему коэффициенту расстояния между порами. Кроме того, проанализированы и предложены взаимосвязи между морозостойкостью и пористостью.

Ключевые слова: бетон , морозостойкий, замораживание – оттаивание, пористая структура, резина, нанокремнезем

1. Введение

Морозостойкость — один из ключевых параметров прочности бетона, который может быть улучшен добавлением воздухововлекающего агента. в бетон [1]. С развитием науки и технологий и защитой окружающей среды морозостойкость бетона может быть значительно улучшена путем добавления в бетон резиновых отходов [2,3]. В то же время, из-за небольшого размера частиц и большой удельной поверхности нано-SiO ₂, добавление такого же количества нано-SiO ₂ вместо цемента в бетон может сыграть роль его мелкодисперсного наполнителя, хорошо эффекты пуццолана и зародышеобразования, улучшающие структуру переходной зоны границы раздела, компактность и прочность, особенно раннюю прочность и морозостойкость [4].

Однако из-за значительной разницы физико-химических свойств органического каучука и неорганического цементного бетона процесс их объединения часто бывает сложным, что приводит к плохим характеристикам сжатия [5]. Добавление силанового связующего агента способствует смачиванию неорганических материалов и химической связи между углеродными функциональными группами в силановом связующем агенте и органическими функциональными группами в полимере. Два материала с разными свойствами могут быть хорошо скомбинированы посредством химического связывания, которое может увеличить прочность соединения межфазного слоя композита, улучшить сопротивление сжатию и морозостойкость композита, а также снизить стоимость.

Повреждение бетона от замерзания-оттаивания является важной научной темой с 1940-х годов, и были предложены и исследованы некоторые гипотезы и теории повреждений от замерзания [6]. Некоторые исследователи в основном исследуют относительные макро-характеристики морозостойкого бетона и анализируют макроскопические явления по свойствам на мезомасштабном и микромасштабном уровне [7,8]. В настоящее время исследование микроструктур привлекает большое внимание в области исследования морозостойких бетонов.Матрица и микроструктура бетона в основном определяются заполнителями, цементными гидратационными процессами и межфазной переходной зоной (ITZ, толщина 10–50 мкм). Свойства заполнителей (например, плотность, форма, пористость и т. Д.) Имеют большое влияние на механическую прочность бетона, а также на модуль упругости, плотность и стабильность объема [9]. Вяжущий продукт гидратации, включая твердую фазу, влажность и пористость, влияет на усадку и ползучесть [10]. ITZ обычно является самым слабым звеном в бетоне, который имеет относительно более высокую пористость и больше микротрещин и обогащен эттрингитом и Ca (OH) ₂ [11].

Чтобы улучшить морозостойкость бетона, были исследованы некоторые возможные измерения, такие как использование гидрофобных покрытий, добавление воздухововлекающих агентов и оптимизация матрицы с помощью модифицированного сырья [12,13,14]. Было доказано, что резиновые заполнители снижают степень повреждения от замораживания – оттаивания [15]. Однако оптимальное содержание каучука и слабая межфазная связь между каучуком и матрицей до сих пор не исследованы и не решены. Между тем, резиновые заполнители обычно снижают механическую прочность бетона [16].Использование нанокремнезема может эффективно улучшить микроструктуру и механическую прочность, что связано с их пуццолановым эффектом, эффектом наполнителя и эффектом зародышеобразования [17]. Следовательно, необходимо разработать морозостойкий бетон в сочетании с заполнителями из каучука и нанокремнезема, а также проанализировать механизм его разрушения при замораживании-оттаивании.

Морозостойкость и механические свойства зависят от структуры пор, такой как морфология пор и распределение пор по размерам [18]. Тогда морозостойкость и механические свойства повлияют на срок службы бетонной конструкции.Однако пористая структура бетона очень сложна и описывается многими ключевыми параметрами, такими как пористость, диаметр, длина хорды, удельная поверхность, коэффициент зазора и т. Д. [19]. Следовательно, как анализировать морозостойкость по этим ключевым параметрам пор, все еще остается очень важным вопросом, и необходимо предложить возможные корреляции между структурой пор и морозостойкостью бетона. Настоящая работа посвящена исследованию морозостойкости и пористой структуры бетонов с заполнителями из резины и нано-SiO ₂.

2. Экспериментальная программа

2.1. Сырье и пропорция смеси

В состав смеси входят следующие материалы: цемент P.C. 32,5R, летучая зола, нанокремнезем, речной песок, крупный заполнитель, частицы резины, пластификатор и вода. Физико-химические свойства цемента показаны в. Свойства нано-SiO ₂ приведены в. Размер частиц крупного заполнителя составляет от 5 мм до 20 мм, а его удельная плотность составляет 2,71 г / см ³.Резиновые частицы производятся из переработанных отработанных шин, средний размер частиц составляет 140 мкм, а удельная плотность составляет 1,11 г / см ³. Чтобы улучшить связь между резиной и матрицей, в этой статье используются и исследуются частицы как нормального, так и силанизированного каучука.

Таблица 1

Физические свойства и химический состав использованного цемента.

Вещество	CaO	SiO ₂	Al ₂ O ₃	Fe ₂ O ₃	MgO	SO
	64.14	20,45	4,36	2,98	1,07	2,26
Удельная поверхность (м ² / кг)			331
Удельная плотность (г / см ³)			3,15
Время начального схватывания (мин)			149
Время окончательного схватывания (мин)			204

Таблица 2

Свойства использованного нано-SiO ₂.

Внешний вид	Средний диаметр (нм)	Удельная поверхность (м ² / кг)	LOI (%)	Состав
Белый порошок	≤20	586	4,36	SiO ₂ ≥ 99,9

Рецепт контрольного бетона показан на рис. Для исследования влияния нано-SiO ₂, каучука и силанизированного каучука на характеристики морозостойкого бетона были разработаны еще шесть смесей на основе контрольного бетона, как показано на рис.Нано-SiO ₂ добавляется путем частичной замены порошка (цемента и летучей золы) по массе. Содержание каучука и частиц силанизированной резины рассчитывается по массе цемента и частично заменяет песок по объему.

Таблица 3

Рецепт контрольного бетона (кг / м ³).

Смесь	Цемент	Летучая зола	Песок	Заполнитель	Вода	Пластификатор
Контроль	461	51	586	1087	21 .4

Таблица 4

Исследовательские параметры разработанных морозостойких бетонов.

Смесь	Nano-SiO ₂ (по массе порошка,%)	Каучук (по массе цемента,%)	Резина силанизированная (по массе цемента,%) )	44,4
NSC-0,5	0,5%	—	—	41,6
RC-5	—	5%	—	35 .7
RC-7,5	—	7,5%	—	33,5
MRC-5	—	—	5%	37,3
MR5N0 .5	0,5%	—	5%	30,6
MR5N3	3%	—	5%	38,4

2.2. Методы испытаний

2.2.1. Цикл замораживания – оттаивания

Цикл замораживания – оттаивания проводится в соответствии с китайским стандартом GB / T50082-2009 [20].Кубические образцы для испытания на цикл замораживания – оттаивания изготавливаются и отверждаются, как описано в разделе 2.2.1. После 28 дней отверждения образцы погружают в воду примерно на 4 дня при температуре примерно 20 ° C. После этого образцы бетона помещаются в режим замораживания-оттаивания. После определенных циклов замораживания-оттаивания потеря массы и относительный динамический модуль упругости (RDME) измеряются с помощью скорости ультразвукового импульса.

2.2.2. Структура пор

Для анализа пористой структуры бетона после испытания цикла замораживания-оттаивания используется коммерческий анализатор структуры пор (Airvoid, Hirek, Пекин, Китай).Каждый конкретный образец разрезают и полируют на 6 квадратных ломтиков (100 мм × 100 мм × 10 мм). Затем места пересечения срезов бетона сканируются с помощью Airvoid с разрешением тестирования 2 мкм.

Параметры и характеристики пор должны иметь большое влияние на механические и морозостойкие свойства бетона [21]. Чтобы всесторонне и полностью проанализировать основные параметры пор, влияющие на характеристики бетона, в этой статье измеряется и рассчитывается средняя длина хорды поры ( м _л ), удельная площадь поверхности поры ( a ), содержание воздуха. ( A ) и средний коэффициент расстояния между порами ( L ).

L = {P4nl, PA≤4,3423A4nl [1,4 (PA + 1) 13 + 1], PA> 4,342

(4)

где l — диаметр поры. N — общее количество пор. n _l — количество пор в единице объема. S ₁ и S — это площадь пор и вся бетонная площадь, соответственно. P — объемная доля затвердевшего цементного теста без воздушных пор,%.

Чтобы охарактеризовать механизм распространения поровых структур в условиях циклов замораживания-оттаивания, поры бетона можно разделить на четыре типа в зависимости от распределения пор по размерам и результатов испытаний [22], как показано на рис.

Таблица 5

Размер пор	Очень большие поры	Большие поры	Средние поры	Маленькие поры
Диаметр (мкм)	> 200	50–200	20 –50	<20

2.2.3. Сканирующий электронный микроскоп (SEM) Test

В этой статье характеристики микроструктуры образцов бетона, поврежденных замораживанием-оттаиванием, наблюдались с помощью растрового электронного микроскопа FEI QUANTA 250 (FEI, Хиллсборо, Орегон, США).

3. Анализ результатов

3.1. Микроструктура бетона

показывает изображения, полученные на сканирующем электронном микроскопе образцов бетона. Продукт гидратации контрольного бетона представляет собой чешуйчатые кристаллы с крупными порами и рыхлой структурой; большие поры возникают из-за недостаточной гидратации цемента, что приводит к появлению большого количества кристаллов C – H в образце, показанном на a; в то же время количество флокулированных и сетчатых C – S – H и стержневидных хвостовиков, образующихся в результате реакции гидратации, относительно невелико, и получающаяся структура не является плотной.После добавления определенного количества нано-SiO ₂ плотность цементного бетона значительно улучшается, а также значительно уменьшается содержание пор, что указывает на то, что нано-SiO ₂ улучшает внутреннюю структуру цементного бетона. Причина в том, что размер частиц нано-SiO ₂ мал. В соответствии с эффектом поверхности и малого размера количество атомов на поверхности увеличивается. В условиях большего количества ненасыщенных связей, более высокой поверхностной энергии и химической активности частиц легко объединяться с другими атомами для образования однородного и стабильного состояния.Добавление силилированного каучука может изменить микроструктуру частиц и пор бетона и улучшить адгезию между частицами каучука и бетоном [23]. Добавление силанированного каучука и нано-SiO ₂ влияет на микроструктуру бетона. На границе между продуктами гидратации и заполнителями бетона практически нет трещин, и они тесно связаны друг с другом. Распределение продуктов гидратации особенно равномерное. C – S – H и AFt в структуре больше, чем AFt эттрингита.В микроструктуре не обнаружено крупных пор и пустот.

Микроструктура контрольного образца ( a ), ( b ) NSC-0,5, ( c ) MRC-5, ( d ) MR5N3.

3.2. Потеря массы и относительный динамический модуль упругости

Морозостойкость бетона обычно описывается и характеризуется потерей массы и относительным динамическим модулем упругости (RDME) [24]. представлены коэффициенты потери массы и RDME проектируемых бетонов с резиновыми заполнителями.Как правило, эталонный бетон (контрольная смесь) имеет плохую морозостойкость, которая показывает очень большую массу и коэффициент потерь RDME даже после 100 циклов замораживания-оттаивания, а именно 4,42% и 68,1% соответственно. После добавления 5% или 7,5% резиновых заполнителей все бетонные смеси показывают более длительную жизнь при замораживании-оттаивании. Их коэффициенты потери массы не имеют очевидного снижения даже после 200 циклов замораживания-оттаивания. Однако и масса, и RDME резко уменьшаются после 200 циклов замораживания-оттаивания. По сравнению с RC-5, RC-7.5 показывает чуть меньшую потерю массы, что указывает на то, что слишком высокое содержание каучука не рекомендуется в морозостойком бетоне. Бетон с 5% -ным содержанием силанизированного каучука (MRC-5) имеет меньшую потерю массы, чем смесь RC-5, что соответствует положительному влиянию на прочность на сжатие в разделе 3.1.

Коэффициенты потерь бетона с резиной ( a ) Масса, ( b ) RDME.

показывает отношения потерь массы и RDME разработанных бетонов, содержащих как резину, так и нано-SiO ₂.В присутствии нано-SiO ₂ морозостойкость бетона повышается на основе результатов потери массы и потери RDME. Однако улучшение стабильности массы не такое большое, как у RDME. Морозостойкий бетон с добавлением силанизированного каучука и нано-SiO ₂ может сохранять относительно более высокие значения массы и RDME даже после 300 циклов замораживания-оттаивания. Например, MR5N0.5 и MR5N3 все еще содержат примерно 70% RDME. Это указывает на наличие положительного синергетического эффекта между силанизированным каучуком и нано-SiO ₂ на морозостойкость.

Коэффициенты потерь бетона с резиной и нано-SiO ₂ ( a ) Масса, ( b ) RDME.

В этом исследовании масса бетона в первую очередь увеличивается из-за поглощения воды. После более чем 125 циклов замораживания – оттаивания масса образца снижается. Это явление также в полной мере показывает, что при оценке морозостойкости бетона потеря его массы является переменным параметром. Когда параметр меняется на отрицательный, это указывает на то, что бетон имеет макроразрушение [25].Прочность на сжатие и модуль упругости линейно уменьшаются с увеличением циклов замораживания-оттаивания, особенно после 250 циклов замораживания-оттаивания. Однако тенденция изменения RDME совершенно иная. После 50 циклов замораживания-оттаивания RDME начинает резко снижаться, примерно до 15% при 175 циклах замораживания-оттаивания. Qin et al. [26] исследовали микроскопические изменения пористой структуры затвердевшего бетона при циклах замораживания – оттаивания. Результаты показывают, что бетон с коэффициентом зазора между порами 0,405 мм и 2.Содержание воздуха 38% может выдерживать более 300 циклов замораживания-оттаивания. Серьезные микроповреждения возникают примерно после 200 циклов замораживания-оттаивания, а затем ущерб от замораживания-оттаивания быстро увеличивается.

Подводя итог, необходимо добавить соответствующее содержание резинового заполнителя и нано-SiO ₂ для разработки морозостойких бетонов, учитывая как механическую прочность, так и морозостойкость. В данном исследовании рекомендуется использовать 5% силанизированного каучука и 3% нано-SiO ₂, а именно смесь MR5N3.

3.3. Распределение хорды пор по длине

показывает распределение хорд по длине спроектированных бетонов. Длина хорды до пика представлена в следующем порядке: RC-7.5> MRC-5> NSC-0.5> MR5N3> Control. Таким образом, эталонная бетонная смесь имеет больше мелких пор, чем другие смеси. Резина и нано-SiO ₂ имеют тенденцию уменьшать общие поры. Добавление нано-SiO ₂ может уплотнить микроструктуру за счет пуццоланового эффекта. Он помогает улучшить степень гидратации и производить больше геля C – S – H, реагируя с Ca (OH) ₂, а затем заполняет небольшие поры [27].Бетоны с заполнителями из каучука имеют такие же широкие пики, что и эталонные, но длина хорды до пика имеет тенденцию к увеличению, что означает, что у них больше крупных пор. Леонид и др. [28] исследовали развитие распределения пор по размерам после циклов замораживания-оттаивания с помощью порозиметра проникновения ртути. Повышенная пористость при повреждении при замораживании-оттаивании обычно концентрируется в малых и средних порах от 25 до 150 нм. Критический диаметр пор имеет тенденцию становиться все больше и больше с увеличением циклов замораживания-оттаивания.

Распределение пор по длине хорды.

и показывают числа и пропорции различных диапазонов пор, соответственно. Размер пор менее 200 мкм занимает более 75% от общего числа пор, а поры среднего размера (20–50 мкм) составляют большую часть, чем поры других типов. Пористая структура морозостойких бетонов с добавлением резины и нано-SiO ₂ значительно улучшена. Добавление агрегатов каучука является наиболее важным фактором в структуре пор, за которым следуют агрегаты силанизированного каучука, а также каучук и нано-SiO ₂.В этом исследовании смесь MR5N3 имеет соответствующее содержание силанизированного каучука и нано-SiO ₂, занимая более 90% пор размером менее 200 мкм, что приводит к ее улучшенным свойствам, таким как прочность на сжатие и морозостойкость.

Процентное соотношение типов пор.

3.4. Удельная поверхность пор

показывает удельную поверхность пор. Бетоны с добавлением резины и / или нано-SiO ₂ имеют относительно более высокую удельную поверхность пор, что согласуется с исследованиями Zhu et al.[29]. Чтобы понять влияние удельной площади поверхности пор на морозостойкость, анализируются корреляции между удельной площадью поверхности пор и потерей массы и потерей RDME, как показано на рис. Предлагаются две линейные модели для описания их взаимосвязей. С увеличением удельной поверхности пор морозостойкость бетона увеличивается с меньшим коэффициентом потери массы и более высоким коэффициентом RDME.

Удельная поверхность пор.

Корреляция между удельной поверхностью пор и коэффициентом потерь ( a ) массой, ( b ) RDME.

представляет влияние циклов замораживания-оттаивания на общую площадь пор. После определенного количества циклов замораживания-оттаивания общая площадь пор бетона имеет тенденцию к увеличению. По сравнению с модифицированным морозостойким бетоном общая площадь пор в эталонном бетоне имеет наибольшее начальное значение и наиболее быстрое развитие. Увеличение общей площади пор снижается за счет использования заполнителей из нормального или силанизированного каучука. Бетон с нано-SiO ₂ имеет такую же общую площадь пор, что и контрольный бетон.Это указывает на то, что резина может усилить эластичность пор, а затем улучшить морозостойкость.

Влияние циклов замораживания – оттаивания на общую площадь пор.

3.5. Содержание воздуха

Содержание воздуха или пористость сильно влияют на морозостойкость затвердевшего бетона. показывает содержание воздуха в различных бетонах. Добавление резиновых заполнителей приводит к увеличению содержания воздуха, в то время как нано-SiO ₂ способствует незначительному снижению содержания воздуха. Распределение содержания воздуха сильно различается для разных бетонных смесей, как показано на.Содержание воздуха представляет собой порядок RC-7.5> MRC-5> NSC-0.5> MR5N3> Control. Распределение содержания воздуха в рис. Показывает аналогичную тенденцию к распределению длины хорды в. В этом исследовании также исследуется влияние содержания воздуха на потерю массы и RDME бетона, как показано на рис. С увеличением содержания воздуха в бетоне потеря массы после испытания на замораживание-оттаивание снижается, и процент RDME сохраняется на относительно высоком уровне. Следовательно, высокое содержание воздуха обычно приводит к лучшей морозостойкости.Потеря массы может быть уменьшена на 1,5%, а RDME увеличена на 10% при дополнительном содержании воздуха 1%. Наклоны аппроксимирующих кривых становятся меньше в условиях содержания воздуха выше 4%. Поэтому морозостойкий бетон с добавлением резины и нано-SiO ₂ рекомендуется при содержании воздуха менее 4%.

Взаимосвязь между распределением длины хорды и содержанием воздуха.

Взаимосвязь между содержанием воздуха и морозостойкостью.

Чтобы проанализировать изменение содержания воздуха во время повреждения от замораживания – оттаивания, изменение содержания воздуха проверяется после каждого из 50 циклов замораживания – оттаивания, как показано на рис.Содержание воздуха постоянно увеличивается с увеличением циклов замораживания-оттаивания. Влияние циклов замерзания – оттаивания на развитие содержания воздуха в разных бетонах очень похоже. После 50-кратных циклов замораживания-оттаивания все содержание воздуха кажется лишь слегка увеличенным, в то время как очевидное увеличение можно наблюдать после 100-кратных циклов замораживания-оттаивания. Эталонный бетон без каучука и нано-SiO ₂ показывает самое быстрое увеличение содержания воздуха, что означает, что его повреждение от замерзания-оттаивания распространяется быстро.Смесь MR5N3 имеет самое медленное развитие содержания воздуха, что указывает на то, что 5% агрегатов силанизированного каучука и 3% нано-SiO ₂ имеют положительный синергетический эффект на морозостойкость. Мелкие заполнители каучука могут заполнять некоторые поры и особенно улучшать их эластичность, а затем повышать морозостойкость [30]. Однако межфазная связь между нормальной резиной и матрицей очень слабая из-за отсутствия химической реакции между нормальной резиной и вяжущей матрицей.Таким образом, предполагается, что модифицированные резиновые агрегаты после силанизации увеличивают межфазную связь, а затем и морозостойкость.

Влияние цикла замораживания – оттаивания на содержание воздуха.

Между тем, в этой статье также проводится статистический анализ количества пор на единицу площади в бетоне после циклов замораживания-оттаивания. Более высокое увеличенное количество пор на единицу площади указывает на худшую морозостойкость, как показано на и. Повреждение от замораживания-оттаивания происходит из-за комбинированного действия повторяющегося напряжения расширения при морозе и непрерывной миграции воды [31].Изменение пор во времени отражает механизм разрушения бетона при замораживании-оттаивании. Замораживание-оттаивание сначала происходит вокруг больших пор, что приводит к повреждению микротрещиной, и вода перемещается внутрь бетона по микротрещине. Это приводит к увеличению количества макропор на начальном этапе циклов замораживания – оттаивания. С увеличением циклов замораживания-оттаивания вода продолжает мигрировать, что вызывает более незначительные повреждения при повторяющихся стрессах замораживания-оттаивания, а затем значительно увеличивается количество мелких пор.После длительных повторяющихся циклов замораживания-оттаивания мелкие и средние поры соединяются между собой, количество крупных пор в конструкции резко увеличивается, и бетон повреждается из-за разрушения.

Влияние цикла замораживания – оттаивания на количество пор на единицу площади.

Таблица 6

Увеличение числа пор при циклах замораживания – оттаивания.

900–5077 900–5077 100

Смесь	Циклы замораживания – оттаивания	Увеличение числа пор (%)
Смесь	Циклы замораживания – оттаивания	Малые поры <20 мкм	Средние поры 20–50 мкм	Крупные поры 50–200 мкм	Очень большие поры > 200 мкм
Контроль	0–50	36.1	35,5	23,3	3,6
Контроль	50–100	19,5	26,5	27,1	2,2
RC-7,5	0–50	18,7	21,5	0,5
RC-7,5	50–100	10,4	12,2	15,8	0,2
MRC-5	0–50	17,5	19,6	18,4	0.1
MRC-5	50–100	9,6	11,2	13,2	0,3
NSC-0,5	0–50	34,1	32,0	23,6	2,9
NSC-0,5	2,9
15,3	14,6	18,5	2,1
MR5N3	0–50	16,4	16,8	15,6	2,0
MR5N3	50–100	13.6	14,7	15,1	1,1

С увеличением циклов замораживания – оттаивания абсолютное количество пор увеличивается, но темпы роста снижаются. Основываясь на анализе скорости роста числа пор после различных циклов замораживания-оттаивания, он показывает, что количество пор резко увеличивается в первые 50 циклов замораживания-оттаивания, особенно в средней поре. Размер пор изменяется от большого к маленькому в порядке Контроль> NSC0,5> RC-7,5> MRC-5> MR5N3, а скорость роста очень больших пор является наименьшей.В начале цикла замораживания – оттаивания микро- и нанопоры расширяются под действием мороза и возникают микроповреждения, что проявляется в резком увеличении количества мелких и средних пор в бетоне. С постепенным увеличением времени замораживания-оттаивания микроповреждения приводят к соединению и расширению мелких пор, образуя макропоры, и количество пор на всех уровнях увеличивается с увеличением времени замораживания-оттаивания. Увеличение количества сверхбольших пор является основным фактором, влияющим на повреждение от замораживания-оттаивания.

3.6. Средний коэффициент расстояния между порами

Коэффициент расстояния между порами представляет собой среднее расстояние между каждой порами, которое является наиболее важным фактором, влияющим на морозостойкость бетона. Больший коэффициент расстояния между порами приводит к худшей морозостойкости из-за большего гидростатического давления и осмотического давления, создаваемого водой в порах бетона во время замерзания и оттаивания. Напротив, чем меньше коэффициент расстояния между порами, тем лучше морозостойкость бетона.Коэффициенты зазора между порами различных бетонов показаны на рис. Средний коэффициент расстояния между порами от малых до больших составляет NSC-0,5 <Контроль

Средний коэффициент зазора между порами в бетоне.

анализирует развитие коэффициента расстояния между порами после циклов замораживания-оттаивания. Согласно теории Фагерлунда [32], гидростатическое давление, вызванное замерзанием воды в порах бетона, прямо пропорционально квадрату расстояния между порами.Большее расстояние между порами приводит к более длительному потоку жидкой воды в соседние поры. Чем больше времени требуется, тем выше давление воды, создаваемое водой, протекающей по капиллярным каналам. Когда давление воды превышает прочность бетона на сжатие, происходит разрушение бетона. Как правило, воздухововлекающий агент используется в бетоне для введения закрытых и относительно однородных микропор, затем смягчает расширение водяного давления пор и перекрывает канал просачивания воды, тем самым улучшая морозостойкость бетона [33].

Влияние цикла замораживания – оттаивания на средний коэффициент расстояния между порами.

В этой статье также исследуется взаимосвязь между средним коэффициентом расстояния между порами L и морозостойкостью, включая потерю массы и RDME, как показано на. С увеличением коэффициента межпорового пространства увеличивается скорость потери массы и уменьшается РДМЭ, а именно снижается морозостойкость бетона. После 300 циклов замораживания-оттаивания RDME бетона с силанизированным каучуком и нано-SiO ₂ составляет более 65%, в то время как скорость потери массы составляет менее 4%.Лучшему морозостойкому бетону соответствует коэффициент зазора пор около 330 мкм. Таким образом, морозостойкость бетона, содержащего силанизированный каучук и нано-SiO ₂, лучше, чем у обычного бетона.

Взаимосвязь между средним коэффициентом расстояния между порами и морозостойкостью.

4. Выводы

В данной работе разрабатываются морозостойкие бетоны на основе резиновых заполнителей и нано-SiO ₂, исследуются их поровые структуры и механизм повреждения при замораживании-оттаивании.Испытывают потерю массы, относительный динамический модуль упругости, длину хорды, удельную поверхность, содержимое и коэффициенты распределения пор. Основные выводы в этой статье можно резюмировать:

Добавление соответствующего количества резиновых заполнителей может значительно улучшить морозостойкость бетона, но обычно снижает механическую прочность. Необходимо добавить нано-SiO ₂, чтобы частично компенсировать потерю прочности. Силанизация каучука может дополнительно улучшить межфазную связь между резиной и матрицей, таким образом улучшая прочность и морозостойкость.
С точки зрения прочности на сжатие и морозостойкости бетон, содержащий 5% силанизированного каучука и 3% нано-SiO ₂, является лучшей модифицированной смесью, которая рекомендуется для создания морозостойкого бетона.
Степень повреждения увеличивается с увеличением циклов замораживания – оттаивания, что приводит к постоянному снижению потери массы и динамического модуля упругости. Высокоэластичная резина улучшает жесткость, размер пор и распределение пор, что значительно увеличивает морозостойкость.
Более однородное распределение пор позволяет выдерживать более высокое давление расширения, вызванное замерзанием, что способствует лучшей морозостойкости. С увеличением циклов замораживания-оттаивания площадь и диаметр пор увеличиваются, и увеличение диаметра пор является более значительным, чем увеличение площади.
Структура пор и морозостойкость могут быть охарактеризованы длиной хорды, удельной поверхностью, содержанием воздуха и средним коэффициентом расстояния между порами.В данном исследовании предлагается комплексно использовать эти параметры в качестве количественных показателей оценки морозостойкости.

Основные выводы подтвердили, что силанизированная резина и нано-SiO ₂ могут улучшить морозостойкость бетона, что станет эффективным инструментом для улучшения характеристик бетона. Дальнейшие исследования необходимы для изучения эффектов долговечности морозостойкого бетона и его практических инженерных применений.

Вклад авторов

Концептуализация, J.F. and L.Z .; методология, программное обеспечение и проверка, J.F .; формальный анализ, расследование, ресурсы, курирование данных, L.Z .; письменность — оригинальная черновая подготовка, Л.З. и J.S .; написание — обзор и редактирование, J.F. and J.S .; визуализация, J.S .; наблюдение, J.F .; управление проектом, привлечение финансирования, L.Z. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ МОЛОДОГО БЕТОНА

В ЗИМНИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПРАКТИКЕ В ОПРЕДЕЛЕННЫХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАХ МОЖЕТ БЫТЬ ВАЖНО УЗНАТЬ ВРЕМЯ, КОГДА МОЖЕТ БЫТЬ НЕОБХОДИМЫЕ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ МОРОЗЖЕНИЯ ДЛЯ МОЛОДОГО БЕТОНА.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ, КОТОРОЕ НЕОБХОДИМЫ ТАКИЕ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ, ЯВЛЯЕТСЯ ПРЕДМЕТОМ МНОГИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИССЛЕДОВАНИЙ. РЕЗУЛЬТАТЫ ДАННОЙ РАБОТЫ ЧАСТИЧНО ВОПЛОЩАЮТСЯ В ДИРЕКТИВАХ RILEM ПО ЗИМНЕМУ БЕТОНУ. НАСТОЯЩАЯ СТАТЬЯ ОПИСЫВАЕТ РАЗРАБОТКУ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТРАКЦИИ, КОТОРАЯ ДОПУСКАЕТ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДА ЗАЩИТЫ ОТ МОРОЖЕГО БЕТОНА ПРОСТОЙ БЕЗ ТРЕБОВАНИЯ СОСТАВА БЕТОНА И СВОЙСТВА СВОИХ СВОЙСТВ.ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО — ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБСОЛЮТНОГО СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ СВЕЖЕГО СМЕШАННОГО БЕТОНА. КОГДА ВЫПУСКНАЯ БЮРЕТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТРАКТА ПОКАЗЫВАЕТ, ЧТО СОГЛАСИЕ ДОСТИГЛА СТОИМОСТИ, СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ ПРИМЕРНО 4% ВОДЫ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ, МОЛОДОЙ БЕТОН С уверенностью можно считать морозостойким. ЕСЛИ ТРЕБУЕТСЯ ЗАКРЕПЛЕННАЯ БЕТОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ВЫДЕРЖИВАТЬ ЧАСТОТЫ ЗАМЕРЗАНИЯ И ЗАМЕРЗАНИЯ ИЛИ УСТОЙЧИВОСТЬ К НАПАДЕНИЯМ ОТЕЛЯЮЩИХ СОЛЕЙ, ОН БУДЕТ УДОВЛЕТВИВАТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ.В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ПРОДОЛЖАЮТСЯ ИСПЫТАНИЯ В ГЛАВНОЙ ЛАБОРАТОРИИ PERLMOOSER ZEMENTWERKE AG, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА С ПОМОЩЬЮ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТРАКТА. РЕЗУЛЬТАТЫ ДАННЫХ ИСПЫТАНИЙ БУДУТ ОФИЦИАЛЬНЫМ КУРСОМ. / АВТОР /

Дополнительные примечания:
Авторов:
Дата публикации: 1967-3

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

Регистрационный номер: 00212514
Тип записи: Публикация
Файлы: TRIS
Дата создания: 19 апреля 1994 г., 00:00

Морозостойкость фиброцемента

Морозостойкость фиброцементной плиты — это способность водонасыщенного материала выдерживать многократные заморозки с последующим оттаиванием без значительного снижения прочности и видимых признаков разрушения.

Кажется очевидным, что это свойство является одним из важнейших для строительных материалов, используемых в нашей стране. Никто не хочет получать что-то похожее на фото ниже вместо новой красивой стены через несколько зим.

Морозостойкость напрямую зависит от структуры материала и степени его гидрофильности — силы связи с водой. Прочные гидрофильные материалы впитывают воду, капли растекаются по поверхности, вода пропитывается через отверстия и капилляры гидрофильных материалов (пример гидрофильного материала — кирпич).Гидрофобные материалы отталкивают воду (например, битум).

Кажется очевидным, что чем больше везикулярная структура материала и выше его гидрофильность, тем он менее морозоустойчив. Вода впитывается в капилляры, проникая глубоко в поверхность и при замерзании разрушает материал, изменяя агрегатное состояние и расширяясь почти на 10%, превращаясь в лед. Такое расширение разрушает стенки некоторых буголов, а при таянии вода еще глубже проникает в материал.Последовательные циклы замораживания и оттаивания постепенно разрушают материал все больше и больше.

Для уменьшения пористости фиброцементные плиты LATONIT в процессе производства прессуются под высоким давлением (порядка 600-650 Н / кв. См), после чего отправляются в автоклавы. Автоклавирование облегчает процесс кристаллизации цемента, увеличивая его долговечность и химическую стойкость. Кроме того, для повышения прочности и влагостойкости фиброцементных плит LATONIT перед окраской они покрываются водоотталкивающим гидрофобным составом.

Морозостойкость материалов определяется испытаниями, проводимыми по особым правилам Госстандартов.

В двух словах, краткое изложение метода испытаний выглядит следующим образом:

Материал насыщается водой путем погружения образцов в жидкость на 48 часов.
Затем проводят поочередное замораживание и оттаивание образцов, состоящее из двух фаз в течение 4 часов:
Замораживание при температуре не выше минус 15 ° С;
☼ оттаивание в воде температурой не ниже плюс 10 ° С.

После выполнения заданного количества циклов исследуемые образцы проверяют на сегрегацию или другие повреждения, сравнивая их с контрольными образцами, не замороженными.

Важным исследованием образца для испытаний является испытание на прочность. Сравнение проводится с контрольными образцами того же непроверенного материала. И контрольные, и опытные материалы насыщаются водой в течение 48 часов, после чего проводятся испытания на прочность изгибом (для плит) или прессованием (для кирпича).

Для фиброцементных плит LATONIT количество циклов попеременного замораживания и оттаивания составляет 150 раз при токе остаточной прочности не менее 90%.

Интересно, что испытание лицевого кирпича (облицовочного и клинкерного) на морозостойкость проводится аналогичными методами. Значение морозостойкости клинкерного кирпича должно быть не ниже 75, облицовочных изделий — не ниже 50.

Общая морозостойкость — Таблицы CivilWeb

Морозостойкость бетонных покрытий во многом зависит от типа используемых заполнителей.Морозостойкость может быть важным требованием к долговечности бетонных покрытий в определенных климатических условиях, включая Великобританию.

Морозостойкость бетонных покрытий

Способность заполнителей противостоять циклам замерзания и оттаивания может быть критическим параметром долговечности готового бетонного покрытия. Это неприменимо в некоторых странах с более теплым климатом, но в Великобритании и других странах с более холодным климатом это важное соображение.

Морозостойкость заполнителей зависит от пористости, абсорбции, проницаемости и пористой структуры.Частицы заполнителя с высокой абсорбцией могут не выдержать расширения, которое происходит при замерзании воды. Если агрегатная частица поглощает достаточно воды для достижения критического уровня насыщения, то структура пор внутри агрегатной частицы не сможет выдержать гидравлическое давление, возникающее при замерзании этой воды. Если эта проблема возникает во многих частицах заполнителя, это приведет к возникновению дефектов и проблем с долговечностью дорожного покрытия.

Обычно это происходит в крупных агрегатах с высокой пористостью и порами среднего размера (между 0.1 мкм и 5 мкм), так как более крупные поры с меньшей вероятностью станут насыщенными и вызовут гидравлические напряжения, а вода в меньших порах с меньшей вероятностью замерзнет. Ряд факторов, включая скорость замерзания, пористость, проницаемость и предел прочности агрегата на разрыв, объединяются для получения критического размера, при котором вероятно возникновение разрушения частиц заполнителя при замораживании-оттаивании. Мелкозернистые заполнители с низкой проницаемостью могут иметь критический размер в пределах размера, используемого для бетонных покрытий, в то время как крупнозернистые заполнители часто будут иметь критический размер, слишком большой, чтобы повлиять на заполнители бетонных покрытий, даже если величина абсорбции высока.

Дефекты дорожного покрытия, вызванные морозом

Если затронутые частицы заполнителя находятся на поверхности бетона, это может вызвать появление дефектов, когда одна частица заполнителя заставляет конический фрагмент бетона вырываться из поверхности бетона. Это часто оставляет неприятную частицу заполнителя открытой в нижней части всплывающего окна. Растрескивание бетона из-за недостаточной морозостойкости называется D-растрескиванием. Это называется растрескиванием D, потому что видимые трещины напоминают букву D, при этом близко расположенные трещины идут параллельно стыкам, а затем продвигаются наружу к центру плиты в форме D.Трещины начинаются у основания плиты и распространяются вверх на поверхность. Этот вид растрескивания возникает, когда агрегаты расширяются под действием циклов замораживания-оттаивания или влажно-сушки. Это расширение частиц заполнителя создает напряжение в бетоне, вызывая его растрескивание в характерной D-форме. Пример D-растрескивания показан ниже.

Глава 2 — Долговечность блоков сегментных подпорных стенок: Заключительный отчет, апрель 2007 г.

ГЛАВА 2: ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1 ВВЕДЕНИЕ

В данной главе приведен краткий обзор литературы на сегодняшний день по морозостойкости блоков ТРО. Для краткости здесь представлена только сокращенная версия гораздо более всеобъемлющего обзора Чана (2006 г.), и читатели могут обратиться к обзору Чана (в его докторской диссертации 2006 г.) для более подробного освещения механизмов замораживания-оттаивания (для как обычный бетон, так и ТРО), включая вопросы, связанные с отложением солей и сопутствующим повреждением. В следующем разделе этой главы кратко обсуждается некоторая новейшая литература, связанная с повреждением от замерзания и отложениями солей для обычного бетона, за которым следует более подробный обзор опубликованной литературы по морозостойкости (и солеустойчивости) блоков ТРО и других отлитых методом сухого литья. вяжущие материалы.Из этих обсуждений должно быть совершенно ясно, что механизмы разрушения от замерзания и образования солей в обычном бетоне довольно сложны и не до конца поняты, и, кроме того, очень мало известно о замораживании и оттаивании блоков ТРО. Обзор доступной литературы подтверждает важность и необходимость исследований морозостойкости блоков ТРО, результаты которых обсуждаются в главе 4.

2.2 ПОВРЕЖДЕНИЯ БЕТОНА МОРОЗОМ

2.2.1 Механизмы морозостойкости бетона

Пауэрс (1949) был одним из первых исследователей, которые подробно остановились на механизмах воздействия мороза и повреждений бетона. Пауэрс предположил, что расширение воды во время замерзания (расширение объема на 9 процентов при замерзании) в критически насыщенных капиллярных порах отталкивает незамерзшую воду от мест замерзания. Эта вытесненная вода должна проходить под давлением через цементное тесто, и в результате могут возникать разрушительные напряжения в зависимости от величины сопротивления этому потоку.Роль воздушных пустот заключается в обеспечении границ «выхода», через которые текущая вода может вытечь и замерзнуть, не нанося ущерба. Поскольку эта теория была основана на потоке воды через проницаемую цементную пасту, закон Дарси был использован для моделирования процесса. Пауэрс считал одиночный пузырь воздуха и часть пасты в «сфере влияния» пузырька, показанную в виде оболочки на рис. 10. Эта часть пасты содержит капиллярные поры, которые вытесняют незамерзшую воду в воздушный пузырь во время замерзания.Следовательно, толщина оболочки (L) будет представлять максимальное расстояние, которое вода должна пройти, прежде чем достигнет границы воздушной пустоты. На основе анализа Пауэрса было определено, что максимальная толщина оболочки (L _max), выше которой гидравлическое давление, создаваемое потоком воды, достаточно, чтобы вызвать растрескивание пасты, определяется по формуле:

Уравнение 1

, где r _b = радиус пузыря

η = коэффициент вязкости

K = коэффициент проницаемости пасты

T = предел прочности пасты

U = количество замерзающей воды при падении температуры на градус

R = скорость замораживания

Здесь видно, что увеличение вязкости жидкости, увеличение скорости замерзания, уменьшение проницаемости пасты или уменьшение прочности пасты более критично, поскольку любое из этих условий требует меньших значений L _max (т.е.е., более короткие пути).

Рисунок 10. Схема. Изображение воздушного пузыря и его «сферы влияния» Пауэрса (Пауэрс, 1949).

Однако вышеприведенная теория была разработана для одного пузыря со своей собственной сферой влияния. Чтобы распространить этот анализ на реальные пастовые системы, состоящие из пузырьков различных размеров, Пауэрс разработал гипотетическую модель, состоящую из сферических пузырьков одинакового размера, и вывел выражение для оценки среднего значения L для всех воздушных пустот в пасте.Это среднее значение было названо фактором расстояния (), который представляет собой приблизительное половинное расстояние между двумя соседними воздушными пустотами. Два выражения коэффициента зазора были получены на основе относительной пропорции пасты к воздушным пустотам. Определенные таким образом уравнения были в конечном итоге приняты ASTM C 457 (2004) в качестве стандартного метода для характеристики системы воздушных пустот в затвердевшем бетоне. Полный набор уравнений можно найти либо в Powers (1949), либо в ASTM C 457 (ASTM 2004).

Кроме того, Пауэрс использовал экспериментальные данные, доступные в то время для различных бетонов, с целью оценки максимально допустимых коэффициентов зазора для прочных при замерзании-оттаивании бетонов.Эти бетонные смеси содержали около 3 процентов воздушно-бетонных смесей, удельную поверхность (α) около 600 квадратных дюймов / кубических дюймов и подвергались замораживанию со скоростью [Tf = 9/5 * Tc + 32] градусов Цельсия в час (° C / час)] (20 градусов по Фаренгейту в час (° F / час)). Пауэрс определил, что коэффициенты распределения между смесями, способными выдерживать установленные условия замораживания, составляли примерно 0,254 мм (0,010 дюйма) или меньше. Это значение коэффициента интервала в целом соответствовало значениям L _max, вычисленным для различных цементных паст, упомянутых ранее.

Основное преимущество этой теории состоит в том, что она демонстрирует важность расстояния между воздушными пустотами для устойчивости пасты к замерзанию и оттаиванию. Эта теория также является единственной, которая устанавливает математические отношения между свойствами пасты, скоростью замерзания и расстоянием между воздушными пустотами, а также тем, как они соотносятся с внутренним давлением (Pigeon and Pleau, 1995). Однако, как будет показано в следующих частях, после развития теории гидравлического давления появляется все больше экспериментальных доказательств того, что вода на самом деле движется к местам замерзания, а не от них.В результате возникли сомнения в отношении реальных механизмов и допущений, вытекающих из работы Пауэрса 1949 года. Тем не менее, разработанные в нем концепции и уравнения до сих пор широко используются для оценки и сравнения различных систем воздушных пустот.

За годы, прошедшие после развития теории гидравлического давления, Пауэрс вместе с Хельмутом сделали несколько важных выводов, касающихся возможных механизмов, возникающих при замораживании паст (Пауэрс и Хельмут, 1953).Эти новые идеи, которые продвинули понимание повреждений от мороза, также были подтверждены экспериментальными данными. Два основных аспекта, предложенных этими авторами, касались следующего:

Не вся вода, испаряющаяся в порах пасты, замораживается. Пауэрс объяснил, что количество образующегося льда обычно намного меньше, чем количество, которое термодинамически замораживается при данной температуре. Например, он процитировал другие источники, в которых было показано, что при -15 ° C (5 ° F) примерно половина воды в порах, достаточно больших, чтобы их можно было заморозить при этой температуре, оставалась незамерзшей.Он объяснил это разными причинами. Одна из предполагаемых причин заключалась в том, что из-за поверхностного натяжения вода в порах капилляров будет иметь тенденцию к переохлаждению, если она не засеяна кристаллом льда, на котором она может зародиться. В то же время вода в порах геля не может замерзнуть при температуре выше -78 ° C (108 ° F), потому что она адсорбируется на поверхности гидрата силиката кальция (CSH). Фактически, при каждой заданной температуре ниже нормальной точки замерзания воды существуют поры определенного размера, ниже которых замерзание воды не может произойти.В результате в насыщенной пасте всегда будет часть незамерзшей воды, и большая ее часть, вероятно, содержится в более мелких порах (включая поры геля).
Поровая вода не чистая и содержит растворенные химические вещества, например щелочи. Образование льда в этом растворе сопровождается увеличением концентрации растворенных химических веществ в незамерзшей воде. Следовательно, существуют различия в концентрации в пасте между областями, где образовался лед, и областями без льда.

В результате вышеуказанных явлений была разработана новая гипотеза о механизмах промерзания и морозостойкости паст. Когда температура опускается ниже нормальной точки замерзания воды, в ряде капиллярных пор начинает образовываться лед, в то время как вода в порах геля остается незамерзшей. Более низкая свободная энергия (или химический потенциал) льда в более крупных порах по сравнению с жидкой водой в более мелких порах создает термодинамически несбалансированное состояние. Это может быть восстановлено только потоком жидкой воды к участкам образования льда.Рост льда в этих более крупных порах может создать достаточное давление, чтобы повредить пасту. Пауэрс назвал это давление кристаллическим давлением (Powers, 1975). Кроме того, возрастающая химическая концентрация незамерзшей воды в более крупных порах по сравнению с концентрацией в более мелких порах создает градиент концентрации между этими двумя областями. Это также может быть уравновешено только осмотическим потоком жидкой воды из геля в капиллярные поры (осмотическое давление). Как следствие, в пасте могут возникать большие внутренние напряжения из-за осмотического давления этого потока воды.Однако Пауэрс указал, что между этими двумя случаями нет принципиальной разницы, и их можно просто назвать осмотическим давлением (Powers, 1975).

Из этих процессов также следует, что разбавление незамерзшего раствора в капиллярных порах возможно из-за непрерывного потока воды в поры. Следовательно, более низкая концентрация этого раствора повышает его температуру плавления, тем самым способствуя большему образованию льда. Таким образом, описанные выше механизмы усиливаются.Более того, если температура продолжает снижаться, все более мелкие поры становятся склонными к замерзанию, и вышеуказанные явления становятся более выраженными по всему объему пасты.

Пауэрс описал экспериментальные наблюдения, которые согласуются с вышеуказанными механизмами. Было отмечено, что пасты, не содержащие воздуха, будут подвергаться продолжительному расширению, пока температура остается постоянной. Однако пасты с воздухововлекающими добавками демонстрировали усадку при замораживании. Более того, в других экспериментах было показано, что слегка обезвоженная паста, не содержащая воздух, будет давать усадку во время охлаждения вскоре после начала замораживания, но затем резко расширяется после прохождения некоторой низкой температуры.Эти явления можно объяснить с учетом только что описанных механизмов: паста имеет тенденцию к усадке, когда вода вытягивается из более мелких пор в более крупные, но затем имеет тенденцию расширяться после заполнения капиллярных пустот водой, которая замерзает и расширяется (Cordon, 1966). . Однако эти наблюдения нельзя было объяснить с помощью концепций теории гидравлического давления. Далее следует отметить, что эти наблюдения за изменением длины замерзающих образцов бетона также стали основой для стандартного метода испытаний, ASTM C 671 «Испытание на критическое расширение» (ASTM, 2002), который использует измерения изменения длины для сравнения морозостойкости разные бетонные смеси.

Что касается воздушных пустот, то их роль заключается в том, чтобы конкурировать с капиллярными порами за протекающую воду. У этих пузырьков воздуха больше места для образования льда, и, если они расположены достаточно близко друг к другу, пузырьки воздуха обеспечивают пути выхода текущей воды и снижают повышение давления.

Вслед за ранними работами Пауэрса (1949) и Пауэрса и Хельмута (1953) был предпринят значительный объем работ, направленных на углубление понимания механизмов замерзания и повреждений от замерзания пористых материалов, особенно бетона.Хотя механизмы гидравлического давления и осмотического давления все еще упоминаются в различных ссылках для объяснения повреждений от замерзания, очевидно, что другие процессы могут иметь значение. Применение термодинамических принципов было жизненно важным для выяснения многих из этих процессов. Например, выражения, связывающие депрессию точки замерзания с размером пор, и уравнение Кельвина, описывающее капиллярную конденсацию в порах, пролили свет на поведение при замерзании в порах различных размеров (Penttala, 1998). Эти концепции заложили основу для многих последующих исследований морозных процессов.Кроме того, использование низкотемпературной калориметрии предоставило полезный способ отслеживать образование льда и таяние льда. Этот метод позволил наблюдать изменения образования льда с изменением микроструктуры пасты. Например, было показано, что увеличение водоцементного отношения и повторяющиеся циклы замораживания-оттаивания повышают температуры при первом замораживании (т.е. лед сначала образуется при более высокой температуре). Однако более зрелые пасты и более высокие скорости охлаждения снижают температуры при первом замораживании. Образование льда также было обнаружено при температурах до -20 ° C (68 ° F), что соответствует замерзанию более мелких пор.На основе таких испытаний также была выяснена гистерезисная природа замораживания и оттаивания.

Что касается механизмов замерзания в микроструктуре пасты, в обзорной литературе предлагается ряд гипотез, объясняющих различные стадии, происходящие во время замораживания и оттаивания паст и бетонов. Кауфманн (2002) дал качественное последовательное описание этих механизмов. Когда температура опускается ниже точки замерзания объемной воды, лед сначала образуется в более крупных порах или на внешних поверхностях бетона.Большая часть воды в крупных порах не взаимодействует со стенками пор и, таким образом, удерживается как объемная вода. Быстрое охлаждение также может вызвать большое гидравлическое давление. Затем, когда температура дополнительно снижается, обычно считается, что вода в порах меньшего размера мигрирует в поры большего размера из-за термодинамического дисбаланса, существующего между незамерзшей водой в порах меньшего размера по сравнению со льдом в порах большего размера. Это было основой выводов Пауэрса и Хельмута (1953), в которых наблюдались различные тенденции изменения длины пасты без и с воздухововлекающими добавками.В то время как пасты без воздухововлекающих добавок расширялись при замораживании, пасты с воздухововлекающими добавками уменьшались при замораживании. Эти результаты были также подтверждены Пенттала (1998). Было определено, что управляющие давления, вызывающие эту миграцию воды, составляют около 1,22 МПа / ° C (34,2 МПа / ° F) в порах геля (Setzer, 1999) и 1,3 МПа / ° C (34,3 МПа / ° F) (Scherer and Valenza , 2005). Как видно, переохлаждение на несколько градусов Цельсия может вызвать достаточное давление движения для перераспределения воды в системе пор.

Шерер и Валенца (2005) затем указали, что по мере роста льда в более крупных порах (путем «осушения» воды в более мелкие поры) этот лед в конечном итоге оказывает давление кристаллизации на стенки пор.Это давление является функцией формы и кривизны рассматриваемых пор, а также угла контакта между льдом и стенкой поры. Шерер объяснил, что это давление кристаллизации является причиной повреждения материала. Величина давления, создаваемого в порах, была определена теоретически Шерером и Валенцой (2005) и экспериментально Пенттала (1998), которые рассчитали поровое давление на основе относительной влажности испытательной камеры. В обоих случаях поровое давление может достигать нескольких МПа при нескольких градусах Цельсия ниже нормальной точки замерзания (например,g., примерно при -5 ° C (23 ° F)). Однако, как указал Шерер, расчетное давление применяется только к одной поре, и высокое напряжение в одной поре вряд ли приведет к растрескиванию или разрушению материала, поскольку объем, на который воздействует напряжение, слишком мал. Серьезного материального ущерба не ожидается до тех пор, пока кристаллы не начнут распространяться через поровое пространство.

Концепция образования корки (Scherer, 1993) и захваченной воды (Chatterji, 1999a и 1999b) нечасто упоминалась в литературе. Он заслуживает внимания из-за величины напряжений, которые могут возникнуть в этих условиях.Эта ситуация может возникнуть, когда преобладают быстрые скорости охлаждения, когда присутствует широкий диапазон размеров пор (Scherer, 1993) или когда растворенные вещества постоянно снижают точку замерзания раствора (Scherer, 2005). Высокое давление в капиллярной воде из-за высоких скоростей охлаждения также упоминалось в Harnik et al. (1980). Давление, создаваемое в этих условиях, может достигать 13,5 МПа / ° C (56,3 МПа / ° F).

Контейнер закрытой модели Фагерлунда (1995), связанный с концепцией захваченной воды, показал, что для нанесения ущерба требуется очень мало замораживаемой воды.Напоминаем, что максимально допустимое содержание замерзающей воды было оценено как 5 процентов от объема цемента при -5 ° C (23 ° F), 2 процента при -10 ° C (50 ° F) и 0,7 процента при — 20 ° С (68 ° F). Как упоминалось ранее, эта модель очень консервативна из-за предположения, что вся вода содержится внутри сферы. Однако в отдельных расчетах Фагерлунд также продемонстрировал, что значительные количества замораживаемой воды потенциально могут присутствовать в пастах, даже в тех, которые считаются плотными, например, с низким водоцементным соотношением.Таким образом, всегда существует вероятность повреждения от замораживания-оттаивания, пока есть вода. Следует также отметить, что пасты, подвергнутые циклам замораживания-оттаивания, потенциально могут поглощать больше воды с каждым циклом из-за эффекта микронасоса (Setzer, 1999). Это поглощение воды экспериментально наблюдалось различными исследователями, которые пришли к выводу, что поглощение, вызванное замораживанием и оттаиванием, может быть даже выше, чем поглощение только за счет капиллярного поглощения. Таким образом, степень насыщенности пасты постепенно увеличивается.Поэтому было бы неудивительно наблюдать долговечность цементных паст во время ранних циклов замораживания-оттаивания, но затем наблюдать все более высокую уязвимость с увеличением количества циклов.

2.2.2 Роль противообледенительной соли в повреждении от мороза

Вышеупомянутые обсуждения были сосредоточены на классических и современных теориях повреждения бетона от замерзания; тем не менее, эти дискуссии еще не касались роли и важности противообледенительных солей для ухудшения качества в холодном климате.Хорошо известно, что присутствие противообледенительных солей в бетоне может сильно повлиять на его устойчивость к замораживанию-оттаиванию. Harnik et al. (1980) указали, что бетон обычно проявляет более низкую устойчивость к комбинированному воздействию мороза и солей по сравнению с одним морозом. Причины худших характеристик в присутствии солей до конца не изучены. Тем не менее признано, что присутствие солей в растворе имеет три основных эффекта: оно снижает давление пара раствора, снижает температуру замерзания раствора (Pigeon and Pleau, 1995) и увеличивает вязкость раствора.Эти эффекты, вероятно, ответственны, по крайней мере частично, за более серьезные повреждения бетона. Более того, с феноменологической точки зрения было показано, что соли наиболее вредны для бетонных поверхностей при концентрациях от 3 до 4 процентов в зависимости от конкретного антиобледенителя (Verbeck and Klieger, 1957).

Были предложены различные теории для объяснения вредного воздействия солей. Они были представлены в Harnik et al. (1980) и в Pigeon and Pleau (1995) и кратко изложены здесь.

Усиление осмотического давления

Присутствие противообледенительных солей может вызвать локальные градиенты концентрации, вызывающие осмотический дисбаланс. Результирующее осмотическое давление будет усиливать уже существующие из-за термодинамического дисбаланса ледяной воды (согласно теории осмотического давления Пауэрса и Гельмута). Соли на поверхности бетона также увеличивают перепад давления пара между поверхностным льдом и переохлажденной пористой водой. Основываясь на теории десорбции Литвана, поровая вода, таким образом, будет иметь большую тенденцию к миграции из бетона.В обоих случаях осмотическое давление, скорее всего, увеличено.

Степень насыщения

Присутствие солей в растворе снижает равновесное давление пара раствора. В результате молекулы воды в непосредственной близости от раствора имеют большую тенденцию перемещаться к раствору по сравнению с чистой водой. Это основа гигроскопичности солевых растворов. Таким образом увеличивается степень насыщения бетона.

Переохлаждение

Из-за пониженной точки замерзания кристаллы льда не образуются на поверхности бетона при температурах около 0 ° C, вызывая переохлаждение поровой воды.Когда эта вода в конечном итоге замерзает, эффекты фазового перехода более разрушительны, чем при обычном замерзании. Harnik et al. (1980) экспериментально продемонстрировали, что большие переохлаждения приводят к более быстрому распространению ледяного фронта и, следовательно, к увеличению гидравлического давления.

Тепловой удар

Когда соли тают лед на поверхности бетона, эндотермический фазовый переход может отобрать большое количество тепла, в первую очередь от самого бетона. Внезапный отвод тепла может вызвать резкое охлаждение с последующими высокими растягивающими напряжениями на поверхности бетона.Эти растягивающие напряжения могут быть достаточно большими, чтобы разрушить внешние слои бетона.

Послойный эффект

Присутствие солей снижает температуру замерзания раствора. Если концентрация соли в бетоне неоднородна, также может наблюдаться неравномерное промерзание по всему бетону. Таким образом, эти различные области будут иметь разные свойства расширения, из-за которых могут развиваться напряжения. Вариации расширения могут возникать из-за различий в образовании льда или из-за сжатия пасты (если она защищена воздушными пустотами).

Кристаллизация соли

Рост кристаллов соли в больших порах бетона может происходить, если раствор соли становится перенасыщенным. Перенасыщение может возникать из-за испарения воды из раствора, переноса ионов соли из более мелких пор к кристаллам соли в более крупных порах, концентрации раствора соли при замораживании или достижения раствора эвтектическими условиями. Продолжающийся рост кристаллов соли в порах может оказывать достаточное давление на стенки пор, чтобы вызвать повреждение.

Вышеописанные механизмы могут, по крайней мере частично, учитывать серьезность повреждений, вызванных солевыми растворами (т.е. любое из вышеперечисленного или их комбинация может быть причиной повреждения). Также следует отметить, что из-за пониженной точки замерзания растворов соли полезны для бетона, задерживая образование льда. Противодействие положительным эффектам (то есть замедленному образованию льда) и отрицательным эффектам (описанным выше) может быть причиной пессимальных концентраций соли, наблюдаемых Вербеком и Клигером (1957) (около 3-4 процентов).При высоких концентрациях положительные эффекты могут перевешивать потенциал повреждения солей, в то время как при низких концентрациях влияние солей может быть незначительным. Независимо от механизмов повреждения, было продемонстрировано, что вовлечение воздуха может значительно улучшить устойчивость бетона к образованию отложений против обледенения (Pigeon and Pleau, 1995).

2.3 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЗАМЕРЗАНИЯ СУХИХ СМЕСЕЙ БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

2.3.1 Введение

Блоки

ТРО обычно считаются типом сухого бетонного продукта.Другие типы изделий из сухого бетона могут включать бетонные блоки, бетонные брусчатки и бетоны, уплотненные роликами. Пиджен и Пло (Pigeon and Pleau, 1995, стр. 206) определяют сухие бетоны как « [бетоны], в которых количество воды или цементного теста в смеси значительно ниже, чем в обычных бетонах. » В этих смесях количество воды тщательно контролируется, поскольку жесткость смеси играет важную роль в процессе укладки. Например, блоки ТРО извлекаются из формы сразу после их уплотнения, поэтому требуется высокая жесткость, чтобы блок сохранил свою форму после извлечения из формы (рис. 11).

Рисунок 11. Фото. Извлечение блоков ТРО из формы в процессе производства.

Из-за низкого содержания пасты в сухом бетоне пустоты между частицами заполнителя невозможно заполнить полностью. Следовательно, создается сеть пустот неправильной формы, как было ранее показано на рисунке 7, где сравнивается внутренняя структура обычного бетона и бетона ТРО. Эти пустоты называются «пустотами уплотнения», поскольку они образуются в процессе уплотнения (Pigeon and Pleau, 1995).Роль этих пустот в морозостойкости сухих бетонов остается неясной, что будет описано в следующих разделах. Интересно отметить, что торкретбетон сухой смеси, который также имеет низкое водоцементное соотношение и уплотняется пневматически, имеет очень низкий объем пустот уплотнения. Содержание цемента в шроткретах находится в диапазоне от 400 до 500 килограммов на кубический метр (кг / м ³) (от 674 до 843 фунтов / ярд ³) в партии (Morgan, 1995), что выше, чем у От 250 до 380 кг / м ³ (от 421 до 641 фунт / ярд ³) для морозостойких сухих смешанных бетонов (см. Следующие разделы).Пиджен и Пло (1995) также объясняют, что из-за низкого водоцементного отношения в сухих бетонах происходит меньшее перемешивание и диспергирование зерен цемента. Наличие негидратированных частиц цемента может повлиять на морозостойкость сухих бетонов (MacDonald et al., 1999).

Литература по морозостойкости ТРО на сегодняшний день довольно ограничена, поскольку конструкция ТРО стала популярной только в последние годы, а проблемы, связанные с морозостойкостью, всплыли только недавно (SEM, 2001). Существует большое количество литературы по другим более известным изделиям из сухого бетона, например, упомянутым ранее.Таким образом, в этом разделе обзора литературы рассматриваются исследовательские работы, связанные с морозостойкостью, выполненные с различными типами сухих бетонных смесей.

2.3.2 Механизмы замораживания-оттаивания в сухих бетонных смесях

Теории механизмов образования льда и повреждений, вызванных морозом, представленные в разделах 2.2.1 и 2.2.2, были разработаны в первую очередь для обычных конструкционных бетонов. Для этих бетонов обычно предполагалось, что лед образуется в капиллярных пустотах, а роль более крупных воздушных пустот заключалась в обеспечении границ выхода, где лед мог свободно расти.Неизвестно, применимы ли эти механизмы аналогично к бетонам с сухим смешиванием, в основном из-за разной микроструктуры бетона с сухим смешиванием по сравнению с обычным бетоном.

Подробный обзор существующей литературы по морозостойкости сухих бетонов представлен в Haisler (2004), Hance (2005) и SEM (2001). Поскольку объем литературы по этому вопросу не обширен по сравнению с обычными бетонами, в этих обзорах есть много совпадений, включающих примерно 25 отдельных исследований различных типов бетонных изделий с сухим смешиванием.Краткое изложение результатов представлено здесь.

В рассматриваемой литературе был охвачен широкий спектр бетонных изделий из сухого бетона. Основное внимание уделялось влиянию состава смеси и свойств материала на морозостойкость этих материалов. Среди различных типов исследуемых бетонных изделий были уплотненные роликом бетоны (RCC), блоки бетонной кладки, блоки бетонной мощения и блоки SRW, которые были оценены с использованием различных методов испытаний на замораживание-оттаивание. Например, в некоторых исследованиях образцы ПКР оценивались с использованием методов ASTM C 666 (2004), Процедура A (2004).Этот метод предполагает быстрое замораживание и оттаивание образцов, полностью погруженных в воду. В других исследованиях единицы ТРО оценивались с использованием методов ASTM C 1262 (2003), которые включают замораживание и оттаивание образцов, частично погруженных в воду. Другие исследования могли включать испытания бетонных блоков кладки с использованием методов ASTM C 672 (2004), которые также включают замораживание частично погруженных образцов. Однако время замораживания намного больше (20 ± 1 час) по сравнению со временем, требуемым в ASTM C 1262 (2004).В результате неудивительно, что в результате этих исследований был получен довольно большой диапазон результатов, наблюдений и критериев эффективности.

Несмотря на то, что в рассматриваемой литературе не указывается на единый механизм морозостойкости сухих бетонов или на какой-то один параметр прогнозирования морозостойкости, существует некоторое общее согласие в отношении некоторых факторов, влияющих на морозостойкость. Как правило, наблюдается более высокая прочность на сжатие, более низкое водоцементное соотношение и более низкая абсорбция для снижения уязвимости к замерзанию-оттаиванию.Конкретные значения этих параметров во многом зависели от конкретного испытуемого материала и используемого метода замораживания-оттаивания. Например, минимальная прочность на сжатие 21 МПа (3040 фунтов на квадратный дюйм) была предложена для бетонных блоков каменной кладки при «сильном» воздействии, в то время как минимальная прочность на сжатие 50 МПа (7250 фунтов на квадратный дюйм) была предложена для «прочных» бетонных блоков мощения. Для тех же блоков мощения требовалось водоцементное соотношение ниже примерно 0,30 для морозостойкости. В отдельном исследовании бетонных брусчатки минимальная прочность на сжатие в диапазоне от 55 до 67 МПа (от 8000 до 9700 фунтов на квадратный дюйм) с сопутствующим поглощением менее 4 процентов по массе была рекомендована для морозостойкого материала.В других исследованиях блоков ТРО было показано, что блоки, показывающие водопоглощение ниже 176 кг / м ³, имели большую вероятность соответствия критерию замораживания-оттаивания ASTM C 1372 (2001) в 1 процент максимальной потери массы. В этом же исследовании блоки с прочностью на сжатие выше 62 МПа (9000 фунтов на кв. Дюйм) также с большей вероятностью соответствовали этому критерию максимальной потери массы в 1 процент. Несмотря на наблюдаемые общие тенденции в долговечности сухих бетонных изделий в отношении вышеописанных свойств материала, как Haisler (2004), так и Hance (2005) согласились с тем, что эти свойства слабо коррелируют с морозостойкостью.Таким образом, адекватность любого из этих свойств как надежного предиктора характеристик замораживания-оттаивания сомнительна. Однако из проанализированной литературы эти авторы обнаружили, что содержание цемента было важным параметром морозостойкости. Рекомендуемые минимальные значения варьируются от 252 до 395 кг / м ³.

В литературе, рассмотренной SEM (2001), другие факторы также были исследованы на предмет их влияния на морозостойкость. Что касается состава смеси, то были получены противоречивые результаты.Хотя сообщалось, что тип вяжущего и соотношение воды и вяжущего мало влияют на морозостойкость бетонных брусчатки, было обнаружено, что использование минеральных добавок (например, микрокремнезема) улучшает морозостойкость бетонных блоков. Также было упомянуто, что отбор заполнителя и надлежащее отверждение имеют важное значение для морозостойкости сухих бетонов. В частности, сообщалось, что для блоков ТРО большее количество негидратированных частиц цемента существовало в чувствительных к морозу блоках по сравнению с более прочными блоками.В результате было сообщено, что степень гидратации (в зависимости от методов отверждения) является критической для блоков ТРО.

2.3.3 Роль солей в морозостойкости сухих бетонных смесей

В своем обзоре литературы по морозостойкости сухих бетонов компания SEM (2001) также рассмотрела несколько исследований, связанных с устойчивостью этих бетонов к противообледенительным солевым отложениям. Этот сборник SEM включал пять отдельных исследований, касающихся бетонных брусчатки, бетонных блоков и блоков ТРО.Одним из ключевых моментов, выявленных в этом обзоре, был тот факт, что производственные процессы могут сильно повлиять на устойчивость блоков дорожного покрытия к образованию отложений. В одном исследовании было отмечено, что «было чрезвычайно сложно точно оценить долговечность блоков для мощения, поскольку все производства страдали от больших различий в свойствах блоков для мощения». В аналогичном исследовании было отмечено, что следует уделять особое внимание «адекватной консолидации» всех асфальтоукладчиков, поскольку на их характеристики могут «сильно повлиять операции заливки».«

Что касается корреляции с другими свойствами, в одном исследовании было отмечено, что сопротивление образованию отложений у блоков мощения хорошо коррелирует с капиллярным водопоглощением, но в меньшей степени с прочностью на сжатие и изгиб. Однако в другом исследовании не было обнаружено никаких полезных корреляций между долговечностью образцов и такими параметрами, как прочность на сжатие, динамический модуль упругости и водопоглощение. Другие исследования также указали на важность определения минимального содержания цемента, которое, как было установлено, находится в диапазоне от 320 до 380 кг / м. ³ для обеспечения долговечности блоков мощения.Для этих же агрегатов средняя прочность на сжатие составляет 65 МПа (9400 фунтов на квадратный дюйм), средняя прочность на разрыв 6 МПа (870 фунтов на квадратный дюйм), средний удельный вес около 2275 кг / м ³ и среднее водопоглощение 4 процента. были типичными для прочных агрегатов. Это же исследование показало, что соотношение цемент-заполнитель сильно влияет на морозостойкость, хотя значения этого параметра не были предоставлены. Более того, максимальное водоцементное соотношение 0,35 было продемонстрировано как обычное качество среди прочных блоков.

2.3.4 Роль воздуха и пустот уплотнения

В обычных бетонах хорошо известно, что наличие микроскопических, дискретных и хорошо рассредоточенных воздушных пустот помогает уменьшить повреждения, вызываемые повторяющимися циклами замораживания и оттаивания. Однако в случае бетонных изделий с сухим смешиванием использование смесей, отличающихся от смесей обычных бетонов, а также методов дозирования, заливки и отверждения дает материал, который демонстрирует довольно непохожую микроструктуру по сравнению с обычным бетоном.В результате возникают две проблемы:

Сложность создания системы воздушных пустот в сухих бетонных изделиях.
Роль воздуха и пустот уплотнения в защите от замерзания.

В этом разделе содержится краткий обзор нескольких недавних исследований и исследований, посвященных этим двум вопросам. Будет показано, что возникают противоречивые результаты и что нет простых ответов на вышеуказанные вопросы.

2.3.4.1 Характеристики воздушных пустот в бетонах с низкой оседанием (Whiting, 1985)

Whiting исследовал характеристики воздушных пустот в свежем и затвердевшем, малопосадочном плотном бетоне (LSDC), который использовался в качестве перекрытий для настилов автомобильных мостов. Этот тип бетона номинально включает содержание цемента приблизительно 490 кг / м ³, водоцементное соотношение от 0,30 до 0,32 по весу и содержание воздуха 6,5 ± 1,0 процента. Эти смеси требуют сильной вибрации либо вибрацией, либо стержнями для их уплотнения.Хотя содержание цемента примерно от 250 до 400 кг / м ³ выше, чем в сухих бетонных изделиях, трудно увлечь воздушные пустоты в жесткую смесь LSDC. Таким образом, исследование Уайтинга было сосредоточено на двух задачах: установлении дозировок различных воздухововлекающих добавок, необходимых для достижения заданного содержания воздуха в свежезамешанном LSDC, и исследовании системы воздушных пустот в смесях LSDC, соответствующих заданному содержанию воздуха.

Что касается захватывающих воздушных пустот, Уайтинг обнаружил, что при использовании нейтрализованной винзольной смолы и воздухововлекающих агентов типа алкилбензилсульфоната для достижения заданного содержания воздуха (6 ± ½ процента) в LSDC требовались большие дозировки.Требуемые дозировки этих добавок были до 10 раз выше, чем требуемые для обычных бетонов. После достижения целевого значения содержание воздуха становилось менее чувствительным к изменениям дозировки добавки. С другой стороны, попытки использовать другие типы воздухововлекающих добавок (стабилизированная щелочью, омыленная натуральная древесная смола и соль органической кислоты, состоящая из производных таллового масла) не увенчались успехом в достижении целевого содержания воздуха, независимо от дозировки.

Параметры воздушных пустот в затвердевшем бетоне были исследованы для смесей, соответствующих указанным 6 ± ½ процента в свежем состоянии.Для этих смесей частота пустот более 10 на дюйм, удельная поверхность более 39 мм ² / мм ³ (1000 квадратных дюймов / кубический дюйм) и коэффициенты интервала менее 125 микрон (мкм) (0,005 дюйма). Конкретный тип использованной воздухововлекающей добавки, по-видимому, не повлиял на эти результаты (для смесей, достигающих 6 ± ½ процента содержания воздуха). Уайтинг также сообщил, что в этих смесях содержание затвердевшего воздуха было примерно на 1-2 процента ниже, чем в свежем состоянии.Распределение размеров этих воздушных пустот также оказалось более мелким по сравнению с таковым в обычном бетоне.

2.3.4.2 Устойчивость ПКР к образованию отложений мороза и солей (Marchand et al., 1990)

Marchand et al. (1990) провели исследование морозостойкости и характеристик воздушно-пустотной системы ПКР. Всего на полигоне полевых испытаний было произведено 20 нагрузок RCC, включая следующие переменные в составе смеси:

Тип связующего, включая ASTM Тип I, ASTM Тип III и добавление микрокремнезема.
Водоцементное соотношение 0,27, 0,33 и 0,35.
Содержание цемента в диапазоне от 12 до 16 процентов.

Для воздухововлекающих смесей в качестве воздухововлекающей добавки использовали водный раствор нейтрализованного сульфированного углеводорода. Его добавляли в дозировке, вдвое превышающей рекомендованную производителем, и поддерживали общее время перемешивания 5 минут. Для всех смесей были проведены тесты быстрого замораживания-оттаивания ASTM C 666 (Процедура A, ASTM 2004), тесты на образование солей ASTM C 672 (2004) и анализ воздушных пустот в затвердевшем бетоне ASTM C 457 (2004).

Marchand et al. обнаружили, что добавление воздухововлекающей добавки не способствует улавливанию пузырьков воздуха даже при более высоких, чем обычно, дозировках. Большинство обнаруженных пустот имели уплотняющий характер. Однако из этой статьи не ясно, как воздушные пустоты и пустоты уплотнения отличаются друг от друга. Были определены большие колебания общего содержания воздуха, от 2–3% до 10%. Значения удельной поверхности для большинства смесей были ниже 25 мм ^-1, в то время как коэффициенты интервала, как правило, были меньше 250 мкм (0.010 дюймов). Маршан поставил под сомнение правомерность применения параметров ASTM C 457 (2004) к этому типу бетона в свете наблюдаемой неправильной формы пустот уплотнения.

Что касается морозостойкости, то все протестированные образцы ПКК выдержали 300 циклов замораживания и оттаивания в воде без каких-либо значительных повреждений. Следовательно, Маршан предположил, что некоторые полости уплотнения могут действовать как воздушные пустоты, но на это положительное влияние пустот уплотнения не следует полагаться слишком сильно.Устойчивость смесей RCC к образованию накипи против обледенения оказалась низкой. Причины, предусмотренные для этого, включают взаимосвязанные пустоты уплотнения, которые способствуют насыщению бетона, неоднородность пасты и отсутствие пузырьков воздуха. Исходя из этих результатов, Маршан также предположил, что вполне возможно, что устоявшаяся взаимосвязь между коэффициентом распределения и стойкостью к замерзанию-оттаиванию в обычных бетонах не применима к RCC.

2.3.4.3 Вовлечение воздуха в смеси без осадки (Marchand et al., 1998)

В отдельном лабораторном исследовании Marchand et al. исследовали 21 различную бетонную смесь с нулевой осадкой на их воздухововлекающие свойства и параметры затвердевших воздушных пустот. Во всех смесях содержание цемента было зафиксировано на уровне 13 процентов от общей массы сухих материалов, а водоцементное соотношение поддерживали на уровне 0,37. Использовали два типа смесителей: противоточный тарельчатый смеситель и барабанный смеситель с вращающимся барабаном. Использовали четыре типа воздухововлекающих агентов: синтетическое моющее средство, нейтрализованную сульфированную углеводородную соль, смолу винсола и экстракт растительного масла.Их добавляли в дозах от 1 до 4 миллилитров на килограмм (мл / кг) (от 1,5 до 6,1 жидких унций / 100 фунтов цемента, что в некоторых случаях более чем в 10 раз превышало рекомендованную производителем дозировку. Эти смеси были оценены ASTM C. 457 Метод модифицированного точечного подсчета (ASTM 2004), испытания на насыщение давлением (для измерения объема капиллярных пустот и количества несвязанных пустот) и сканирующая электронная микроскопия.

Что касается анализа воздушных пустот ASTM C 457 (2004), было проведено различие между сферическими воздушными пустотами и пустотами уплотнения.Было определено, что содержание сферических воздушных пустот в целом было низким (менее примерно 1,5 процента). Смеси, демонстрирующие более высокое содержание сферических воздушных пустот, соответствовали смесям, смешанным в тарельчатом смесителе и использующим синтетический детергент или экстракт растительного масла в количестве 4 мл / кг цемента. Общее содержание воздуха в смесях варьировалось от 5,4 до 10,8% (по объему). Авторы пришли к выводу, что улавливание пузырьков воздуха в непросадочных смесях затруднено из-за низкого содержания воды в смеси. Даже в этом случае захват воздуха возможен, в зависимости от типа смесителя и используемого воздухововлекающего агента.Наблюдения с помощью сканирующей электронной микроскопии показали наличие микроскопических пузырьков (менее 50 мкм (0,002 дюйма)) в смесях с воздухововлекающими добавками. Роль этих микроскопических пузырьков в обеспечении морозостойкости бетона оставалась неясной. Что касается абсорбции, было обнаружено, что капиллярное всасывание обычно составляет менее 5 процентов, несмотря на наличие пустот уплотнения. Результаты испытаний на насыщение давлением показали, что определенный процент (от 3 до 4 процентов) пустот не соединен.Следовательно, авторы предположили, что часть несвязанных пустот может действовать как пузырьки воздуха во время замерзания.

2.3.4.4 Воздухововлечение в сухой кладочный бетон (Хазрати и Керкар, 2000)

Хазрати и Керкар изучали морозостойкость бетонных блоков, содержащих водоотталкивающую добавку и «новую добавку при замораживании-оттаивании». Было произведено несколько смесей, в которых соотношение цемент-заполнитель составляло от 11 до 18 процентов, а дозировка вышеупомянутых добавок варьировалась.Эти смеси были оценены с использованием следующих методов испытаний: ASTM C 1262 (2003) морозостойкость в воде и 3-процентном растворе хлорида натрия (NaCl), прочность на сжатие ASTM C 140 (2000), водопоглощение и удельный вес, а также ASTM C 457 (2004) Модифицированный метод подсчета точек.

В ходе испытаний на замораживание-оттаивание обычно было замечено, что смеси, содержащие только встроенную водоотталкивающую добавку, демонстрировали раннее разрушение, независимо от содержания цемента. Образцы, испытанные в воде, превзошли потерю массы на 1 процент после примерно 30 циклов, в то время как образцы, испытанные в солевом растворе, показали значительную потерю массы (> 5 процентов) только после 10 или менее циклов.Однако, когда была добавлена «новая смесь замораживания-оттаивания», смеси показали значительно улучшенную долговечность. Образцы, испытанные в воде, показали потерю массы менее 1 процента даже после 120 циклов, в то время как образцы, испытанные в физиологическом растворе, показали потерю массы менее 1 процента даже после 80 циклов. Что касается систем с воздушными пустотами, Хазрати и Керкар сообщили о факторах интервала от 450 до 550 мкм (от 0,018 до 0,022 дюйма) для смесей, не содержащих воздух, и от 200 до 300 мкм (от 0,008 до 0,011 дюйма) для смесей с воздухововлекающими добавками.Исходя из этого, авторы предложили максимальные коэффициенты зазора 300 мкм (0,011 дюйма) для морозостойкости в воде и 200 мкм (0,008 дюйма) для морозостойкости в физиологическом растворе. Анализ изображений на тонких шлифах с флуоресцентной пропиткой показал, что степень гидратации смесей, содержащих только водоотталкивающую добавку, была ниже 50 процентов. С другой стороны, смеси, содержащие «новую смесь замораживания-оттаивания», показали степень гидратации около 70 процентов. Возраст образцов или методы отверждения в этой ссылке не приводятся.

Основываясь на своих результатах и наблюдениях, авторы пришли к выводу, что «новая смесь замораживания-оттаивания» значительно улучшает морозостойкость в воде и в солевом растворе. Благоприятный эффект от использования этой добавки был даже больше, чем от увеличения содержания только цемента. Это преимущество, вероятно, было результатом захвата воздушных пустот в бетоне и диспергирования зерен цемента для обеспечения дальнейшей гидратации. Что касается более низкой прочности смесей с водоотталкивающими добавками, Хазрати и Керкар (2000) предположили, что «условия, которые снижают проницаемость без резкого уменьшения пористости, могут отрицательно сказаться на долговечности материалов на основе цемента при замораживании-оттаивании.«

2.3.4.5 Другие исследования (Pigeon and Pleau, 1995 и SEM, 2001)

Pigeon and Pleau (1995) представили краткую сводку работ, проделанных несколькими другими исследователями по проблеме вовлечения воздуха в сухой бетон. Они процитировали три отдельных исследования, в которых было возможно ввести пузырьки воздуха в такие бетоны. В одном исследовании по RCC последовательность дозирования пришлось изменить, сначала смешав цемент, воду, воздухововлекающий агент и часть заполнителя.После того, как перемешивание было выполнено достаточно долго, чтобы образовались воздушные пустоты, добавляли остальные агрегаты. В двух других исследованиях для обеспечения вовлечения воздуха в смесь использовались высокоэнергетические смесители, состоящие из вращающихся лопастей.

SEM (2001) также охватил несколько других исследований, связанных с защитой от замерзания в сухих бетонных смесях. Что касается RCC, испытанного в соответствии с ASTM C 666 (процедура A, быстрое замораживание и оттаивание в воде, ASTM 2004), одно исследование показало, что добавление воздухововлекающих агентов положительно влияет на морозостойкость, хотя существенного влияния не наблюдается. от конкретного типа используемого агента.В другом исследовании был сделан вывод о том, что морозостойкость RCC напрямую связана с коэффициентом расстояния между воздушными пустотами с максимальным рекомендуемым значением 250 мкм (0,010 дюйма). Это же исследование также показало, что безвоздушный ПКР может быть в определенной степени устойчивым к морозу. Следовательно, был сделан вывод, что пустоты уплотнения могут обеспечивать аналогичную защиту бетона от замерзания, как и пустоты с увлеченным воздухом.

2.3.4.6 Сводка исследований воздухововлекающих и уплотняющих пустот

В целом очевидно, что проблемы, связанные с воздухововлечением и защитой от замерзания, для сухих бетонов отличаются от обычных бетонов.Было показано, что в обычных бетонах использование воздухововлекающих средств улучшает морозостойкость и устойчивость к образованию отложений против обледенения и солей. Однако необходимость воздушных пустот для защиты от замерзания в сухом бетоне все еще оспаривается. Сама проблема с воздухововлечением привела к противоречивым взглядам. В то время как некоторые исследования показали, что воздухововлечение чрезвычайно сложно достичь независимо от дозировки используемой добавки, другие исследования показали, что воздухововлечение возможно при определенных условиях. Похоже, что конкретный тип используемого воздухововлекающего агента, состав смеси, тип используемого смесителя и, возможно, даже используемые процедуры дозирования и смешивания сыграли важную роль в определении успеха в захвате воздушных пустот.С другой стороны, Хазрати и Керкар (2000) показали, что с номинальными количествами «новой добавки для замораживания-оттаивания» можно получить хорошие системы воздушных пустот и получить морозостойкие каменные блоки.

Роль воздуха и пустот уплотнения в обеспечении защиты сухого бетона от замерзания до сих пор остается невыясненной. Marchand et al. (1998) сообщили, что в то время как некоторые полевые и лабораторные исследования, как правило, указывали на то, что некоторые уплотняющие пустоты могут действовать как воздушные пустоты и обеспечивать защиту от замерзания, другие отчеты продемонстрировали, что безвоздушный бетон без осадки уязвим для повреждения от замерзания.Связность этих пустот уплотнения была названа критическим параметром, поскольку некоторые исследователи предположили, что изолированные пустоты уплотнения могут действовать как воздушные пустоты. С другой стороны, соединенные пустоты могут увеличить насыщение и усугубить повреждение от мороза.

Достоверность параметров ASTM C 457 (ASTM 2004) для характеристики системы пустот в сухом бетоне также подвергалась сомнению несколькими авторами. Это связано с тем, что уравнения в ASTM C 457 (ASTM 2004) были разработаны с учетом сферических пустот, равномерно распределенных в цементном тесте.Эта гипотетическая форма пустот и пространственное распределение даже менее актуальны для сухого бетона, чем для обычного бетона. В бетонах с сухим смешиванием могут преобладать связанные между собой уплотняющие пустоты. Следовательно, отношения, разработанные между коэффициентом расстояния и стойкостью к замерзанию-оттаиванию для обычных бетонов, могут быть неприменимы для сухих бетонов. Следовательно, было высказано предположение, что фактическая роль пустот уплотнения в условиях замораживания-оттаивания должна быть сначала понята, прежде чем устанавливать какие-либо отношения между параметрами ASTM C 457 (ASTM 2004) и морозостойкостью в сухих бетонах.

2.4 КРАТКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

В этой главе обобщены некоторые из основных опубликованных на сегодняшний день работ по морозостойкости обычного бетона, блоков ТРО и других бетонных изделий с сухим смешиванием. Из этого обсуждения совершенно очевидно, что механизмы повреждения от замерзания и образования солей не полностью поняты для обычного бетона, и это понимание еще меньше при рассмотрении блоков ТРО и других продуктов сухого литья. Непонимание долговечности блоков ТРО можно объяснить несколькими факторами, в том числе относительной новизной рынка ТРО (по сравнению с обычным бетоном), уникальной природой микроструктуры блоков ТРО и общим отсутствием научных публикаций по этой теме.Исходя из этого обзора, необходимость в комплексных исследованиях морозостойкости блоков ТРО становится очевидной, и усилия, подробно описанные в остальной части настоящего отчета, направлены на удовлетворение этих потребностей.

Морозостойкость | Scientific.Net

Исследование влияния пластификаторов на низкотемпературные и механические свойства каучуков.

Авторы: М.Д. Соколова, А.Ф. Федорова, В.В. Павлова

Аннотация: В статье исследуется влияние новых пластификаторов на механические и низкотемпературные свойства каучуков. Объектами исследования являются каучуки на основе бутадиен-нитрильного каучука БНКС-18 и эпихлоргидринового каучука Hydrin T-6000 (ECHR). В качестве пластификаторов используются: ДИНП (диизононилфталат), ТОТМ (триоктилтримеллитат), ДОА (диоктиладипат), Альфопласт (комплексный пластификатор на основе сложных эфиров органических спиртов и кислот).Для выявления эффективности каучуки с исследуемыми пластификаторами сравнивали со стандартной резиной, в которую пластификаторы не вводились, а также с резиной, в которую был добавлен широко применяемый промышленный пластификатор DOF (диоктилфталат). Исследование механических свойств каучуков на основе БНКС-18 показало, что введение пластификаторов приводит к увеличению эластичности и небольшому снижению прочности каучуков и, наоборот, каучуков на основе ECHR. Низкотемпературные свойства резин со всеми исследованными пластификаторами имеют повышенный уровень по сравнению со стандартной резиной.В резине на основе БНКС-18 наибольшие значения коэффициента морозостойкости при -45 ° С наблюдаются при введении пластификаторов Альфопласт и ДОА, прирост показателя по сравнению со стандартной резиной более 50%. Эти же пластификаторы показали наибольший вклад в повышение морозостойкости каучуков на основе ECHR.

459

Разработка морозостойкой резины на основе эпихлоргидриновой резины марки Hydrin T6000.

Авторы: А.Р. Халдеева, М. Давыдова, М.Д. Соколова

Реферат: В настоящей работе описаны результаты разработки морозостойкой резины на основе эпихлоргидринового каучука (ECHR) марки Hydrin T6000 компании Zeon Chemicals L.P. (США). Свойства ECHR определяются природой структурных единиц, составляющих макромолекулы. Отсутствие олефиновой функциональности в основной цепи придает ECHR устойчивость к нагреванию, кислороду, озону и другим факторам.Присутствие хлора обуславливает высокую стойкость каучука Hydrin T6000 к воздействию углеводородных сред (масел, топлива, жиров, парафинов, растворителей), а присутствие атомов кислорода помогает сохранять гибкость и эластичность материалов при низких температурах. Каучук Hydrin T6000 имеет самую низкую температуру стеклования (T _gt = -60 ° C) из всех марок эпихлоргидриновых каучуков, высокую маслостойкость, повышенную термостойкость и озоностойкость и, следовательно, привлекает интерес исследователей как перспективный каучук для разработка морозостойкой резины с герметизирующей способностью.В статье представлены рецептуры каучуков на основе Hydrin T6000 и результаты исследований их физико-механических свойств. Анализ данных показал, что полученная резина имеет отличную морозостойкость, повышенную маслостойкость при удовлетворительном уровне остаточной деформации после сжатия и прочностные характеристики. Таким образом, Hydrin T6000 зарекомендовал себя как перспективная резина для производства морозостойкой резины с уплотнительной функцией и обеспечит повышенную надежность и долговечность работы оборудования в экстремальных условиях холодного климата России.

356

Повышение активности липких портландцементов методами механической активации

Авторы: А.В. Андреева, О. Буренина, М.Е. Саввинова

Резюме: В статье представлены экспериментальные данные по улучшению физико-механических свойств и структуры мелкозернистого бетона путем механической активации липкого цемента в различных аппаратах.Установлено, что использование технологий механоактивации позволяет контролировать поверхностные характеристики цемента в широком диапазоне, его гранулометрический состав, а также физико-механические характеристики бетонных изделий. Выявлено, что эффективность шлифовальных станков, реализующих различные механизмы дисперсного действия, неодинакова. Наивысшие показатели у цементосодержащего бетона, механически активируемого на планетарной шаровой мельнице АГО-2.

Ледообразование как показатель морозостойкости бетона, содержащего шлаковый цемент, в условиях промерзания и оттаивания

Авторы: Александр Москаленко, Раиса Ф.Рунова

Реферат: Связь с обледенением по морозостойкости бетона, содержащего шлаковый цемент и химические добавки «MC Bauchemie» при замораживании и оттаивании. Показано, что замерзание образцов бетона при (-) 10 ° С увеличивает количество шлака с 30 до 70 мас.% вяжущего в составе приводит к увеличению показателя обледенения в бетоне в 1,7… 1,9 раза по сравнению с бетоном, полученным на шлакосодержащем цементе с содержанием 10 мас.%. Морозостойкость бетона снижается с F450 до F400. При замерзании образцов бетона при (-) 20 ° С количество шлака увеличивается с 30 до 50 мас. % Вяжущего в составе приводит к увеличению показателя обледенения в бетоне в 1,7 раза по сравнению с бетоном, полученным на шлаковом цементе, содержащем шлак с содержанием 10 мас.%. Морозостойкость бетона снижена с F400 до F350. Бетон на шлакосодержащем цементе со шлаком 70 мас. % наблюдается небольшое уменьшение льдообразования.Однако его значение в 1,4 раза превышает ледообразование в бетонах, содержащих шлак в количестве 10 мас. %. Марка по морозостойкости остается на уровне F350. Наименьшее льдообразование, независимо от содержания шлака в шлакосодержащем цементе, отличается тем, что в бетоне используется комплексная органо-минеральная добавка SX (5%) + SP (0,6%) в количестве 5,6%. По степени влияния добавок, используемых для уменьшения образования льда в шлаке в бетонах, цементы, содержащие цемент, могут иметь ранговое число: SX (5%) + SP (0.6%)> NC (5%) + SP (0,6%)> SP (0,6%).

145

Зависимость относительного убывания прочности от скорости деформации для нового экспресс-метода определения морозостойкости бетона

Авторы: Ольга Перцева, Сергей Никольский

Аннотация: Задачей проекта является получение зависимости между относительным снижением прочности и скорости деформации и обоснование нового метода определения морозостойкости бетона.Аналитически доказано, что использование скорости деформации бетона ε в качестве меры повреждения, вместо уменьшения прочности на разрыв R, значительно увеличивает точность оценки сопротивления замораживанию-оттаиванию при прочих равных условиях к моменту цикла замораживания-оттаивания. Также было экспериментально показано, что отношение относительного уменьшения R к ε в направлении, перпендикулярном сжатию, предполагается независимым от значений R и ε для данного бетона и от способов их достижения во время механического цикла или цикла замораживания-оттаивания.Для определения зависимости δR / R от ε (z) 8 образцов были испытаны неразрушающим методом (RU 2 490 631) и две ванны по 50 образцов — базовым методом (термоциклирование). Результаты неразрушающего метода отличаются от результатов базового метода на 6,3%. Зависимость относительного уменьшения прочности от скорости деформации близка к линейной и, следовательно, величина z постоянна. С учетом этого были обоснованы запатентованные методы оценки морозостойкости бетона по значениям R и ε, полученные после циклов замораживания и оттаивания некоторых образцов, и их послесвесткового разрушения при линейном сжатии.

505

Экспериментальное исследование стального шлако-известнякового порошкового бетона после циклов замораживания и оттаивания

Авторы: Мин Чжэнь Хан, Чжи Юн Чжоу, Фэй Ян, Я Вэй Чжань

Реферат: Используя метод быстрого замораживания-оттаивания, мы проверили модуль потерь и прочность на сжатие стального шлакобетона-известнякового порошкового бетона после 0,25-кратного, 50-кратного, 75-кратного, 100-кратного цикла замораживания-оттаивания, изучили механические свойства и Показатели морозостойкости после цикла замораживания-оттаивания.Результаты показали, что добавление определенного количества стального шлаково-известнякового порошка не влияет на морозостойкость бетона; установлена различная дозировка модели повреждений стального шлакобетона при оттаивании: y = a + bx + cx2, степень прилегания лучше; Большое количество стального шлака, используемого в бетоне, должно стать предметом более широкого исследования.

1862 г.

Исследование морозостойкости цементно-бетонного покрытия с добавкой NanoSiO ₂

Авторы: Вэнь Юн Ю, Лин Сун, Чен Лонг Ву, Чун Хун Шао

Реферат: При исследовании морозостойкости простого бетона и смешанного бетона с замещением золы-уноса и бетона с добавлением золы-уноса и добавкой nanoSiO ₂ результаты испытаний показывают, что морозостойкость бетона с использованием nanoSiO ₂ будет значительно увеличен.

Влияние крупнозернистых заполнителей на микроструктуру ИТЦ и долговечность бетона.

Авторы: Ли Хуан Конг, Цин Чао Мэн, Юань Бо Ду

Реферат: Исследовано влияние типов заполнителей на водонепроницаемость и морозостойкость бетона с различным водоцементным соотношением, а также пористую структуру и гидраты ИТЦ.Результаты показывают, что бетон, приготовленный с высоким водоцементным соотношением и с использованием гранитного заполнителя, имеет самые высокие значения коэффициента диффузии хлоридов и наименьшее количество циклов замораживания-оттаивания. В то время как бетон, приготовленный с низким водоцементным соотношением и с использованием известнякового заполнителя, дает аналогичные результаты по долговечности. Заполнитель известняка с шероховатой поверхностью и более высоким водопоглощением имеет прочное сцепление с цементным тестом. Однако более активны гранитно-базальтовый агрегат, образовавшийся в результате извержения магмы.Результаты XRD показывают, что большее количество клинкеров участвует в гидратации цемента, что приводит к более плотной ITZ. Для повышения прочности бетона оптимальным считается базальтовый заполнитель как с более высокой активностью, так и с шероховатой поверхностью.

1801 г.

Экспериментальный анализ связи между пористой структурой и морозостойкостью бетона.

Авторы: Ин Чжан, Цзян Донг Кай, Шань Линь Сюй, Чжи Цзюнь Ху

Аннотация: Влияние добавки на структуру пор бетона было проанализировано с использованием метода проникновения ртути и метода быстрого замораживания-оттаивания при условии того же соотношения вода / связующее, что указано в данной статье, и, таким образом, взаимосвязи между структурой пор и морозостойкостью бетон были проанализированы.При смешивании составной минеральной и адсорбционной смеси степень пористости бетона может быть уменьшена, а вредное отверстие увеличено, менее вредное отверстие и безопасное отверстие уменьшаются. Ранняя прочность бетона не снижается. Но прочность имеет тенденцию к увеличению в конце, что более благоприятно для герметичности и коррозионной стойкости. Но улучшение морозостойкости не очевидно. Примесь воздухововлекающего агента может увеличить пористость и более опасное отверстие, а прочность бетона снизится, что не будет благоприятствовать морозостойкости бетона.Если эти два вещества смешиваются одновременно, пористость бетона увеличивается, и распределение пор бетона по размеру может быть разумным. Уменьшение прочности бетона неочевидно, но оно благоприятно сказывается на морозостойкости бетона.

117

Исследование сопротивления морского силикатно-дымового бетона между циклами замерзания и оттаивания и проникновением хлоридов (Часть I)

Авторы: Вэнь Ву Ян, Цзюэ Ши Цянь

Резюме: Было проведено исследование сопротивления замораживанию-оттаиванию и проникновения хлоридов кварцево-дымового бетона путем моделирования характеристик морской среды и использования метода оценки R-значения.Результаты показывают, что в результате смешивания микрокремнезема с бетоном значение R увеличивается на 52,1%; Комбинированное использование микрокремнезема и воздухововлекающего агента с адекватным количеством смешивания может существенно улучшить комплексные свойства бетона по сопротивлению циклам замерзания-оттаивания и проникновению хлоридов, при этом величина увеличения значения R достигает 174% ~ 284 %, а наилучшее количество диоксида кремния составляет около 10%.

2256

материалов международного семинара RILEM по сопротивлению бетона замораживанию и оттаиванию с химикатами для защиты от обледенения или без них, Эссенский университет, 22-23 сентября 1997 г. (Книга, 1997) [WorldCat.org]

Содержание:	Часть 1: Параметры материалов и конкретное проектирование. Влияние параметров материала на морозостойкость с применением противогололедной соли и без нее. Влияние летучей золы на микроструктуру и устойчивость бетона к образованию отложений против образования солей. Лабораторные и полевые исследования образования солей в зольном бетоне. влияние типа цемента на морозостойкость бетона растворной фазы. Морозостойкий и водостойкий мелкозернистый шлакобетон для кровель жилых домов.Водостойкость гипсового связующего с низким расходом воды. Влияние песка на морозостойкость растворной фазы бетона. Исследования морозостойкости вторичного бетона. Морозостойкость бетона с переработанными заполнителями. Часть 2: Химические параметры Морозостойкость с добавлением соли и без нее — проблема сугубо физическая? Влияние содержания C3A и устойчивости к образованию отложений. Влияние типа цемента на сопротивление замораживанию и оттаиванию цементного раствора с химикатами для борьбы с обледенением или без них.Морозостойкость и солеустойчивость бетонов, содержащих цемент, богатый шлаком. Морозостойкость и морозостойкость суперсульфатированного цементного бетона. Скорпион и хлориды на гидратированных цементах и пастах C3S. Часть 3: Физические параметры и испытания Основа испытаний на устойчивость к замораживанию-оттаиванию: поверхностное и внутреннее разрушение. Влияние отделки, формовки и отверждения на стойкость бетонов к образованию отложений антиобледенителя. Влияние предварительной обработки на стойкость к образованию накипи для различных типов испытательных поверхностей.Экспериментальное исследование морозостойкости бетона с учетом эффектов высыхания. Механизм морозостойкости бетона при переохлаждении. Изменение длины образца бетона при испытании на морозостойкость противообледенительной соли. Поглощение влаги из солевых растворов в дисках из цементного раствора при замерзании. Влияние водопоглощения при замораживании и оттаивании. Накипь и внутреннее растрескивание при испытании на замораживание / оттаивание во влажном состоянии. Характеристика инфракрасного теплового изображения и оценка степени повреждения бетона, поврежденного промерзанием-оттаиванием. Навигация по записям Столбчатый фундамент незаглубленный фундамент: Страница не найдена — spbremont.su Перемычка над окном из газобетона: Страница не найдена — Бетон Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Блок Дверные перемычки Колонна Несущие колонны Перемычка Плита Разное Раствор Ригель Строительные блоки Строительные плиты Строительные растворы Строительные ригели Уроки строительства 2019 © Все права защищены.

Содержание:

Часть 1: Параметры материалов и конкретное проектирование. Влияние параметров материала на морозостойкость с применением противогололедной соли и без нее. Влияние летучей золы на микроструктуру и устойчивость бетона к образованию отложений против образования солей. Лабораторные и полевые исследования образования солей в зольном бетоне. влияние типа цемента на морозостойкость бетона растворной фазы. Морозостойкий и водостойкий мелкозернистый шлакобетон для кровель жилых домов.Водостойкость гипсового связующего с низким расходом воды. Влияние песка на морозостойкость растворной фазы бетона. Исследования морозостойкости вторичного бетона. Морозостойкость бетона с переработанными заполнителями. Часть 2: Химические параметры Морозостойкость с добавлением соли и без нее — проблема сугубо физическая? Влияние содержания C3A и устойчивости к образованию отложений. Влияние типа цемента на сопротивление замораживанию и оттаиванию цементного раствора с химикатами для борьбы с обледенением или без них.Морозостойкость и солеустойчивость бетонов, содержащих цемент, богатый шлаком. Морозостойкость и морозостойкость суперсульфатированного цементного бетона. Скорпион и хлориды на гидратированных цементах и пастах C3S. Часть 3: Физические параметры и испытания Основа испытаний на устойчивость к замораживанию-оттаиванию: поверхностное и внутреннее разрушение. Влияние отделки, формовки и отверждения на стойкость бетонов к образованию отложений антиобледенителя. Влияние предварительной обработки на стойкость к образованию накипи для различных типов испытательных поверхностей.Экспериментальное исследование морозостойкости бетона с учетом эффектов высыхания. Механизм морозостойкости бетона при переохлаждении. Изменение длины образца бетона при испытании на морозостойкость противообледенительной соли. Поглощение влаги из солевых растворов в дисках из цементного раствора при замерзании. Влияние водопоглощения при замораживании и оттаивании. Накипь и внутреннее растрескивание при испытании на замораживание / оттаивание во влажном состоянии. Характеристика инфракрасного теплового изображения и оценка степени повреждения бетона, поврежденного промерзанием-оттаиванием.