Снижение прочности бетона причины

Обновлено: 24.04.2024

Снижение прочности бетона под влиянием масел, видимо, можно свести к факторам изоляции воды бетона от его составляющих и к расклинивающему действию тонких масляных пленок. Изоляция воды от составляющих бетона и, следовательно, прекращение дальнейшего прироста прочности возможно после окончательной пропитки бетона маслами, в то время как снижение прочности бетона за счет расклинивающего действия масляных пленок проявляется через довольно длительное время. [4]

Снижение прочности бетона после его оттаивания наблюдается лишь при его водонасыщении выше определенной величины, которая, в свою очередь, имеет закономерную связь со степенью понижения отрицательной температуры. Предполагается, что эта величина может быть достигнута не только при водонасыщении бетона перед замораживанием, но и в результате перераспределения поровой воды в замерзающем бетоне в виде пара жидкости по законам миграции. [5]

Помимо снижения прочности бетона вследствие фильтрации влаги через трещины и монтажные проломы в полках плит ( что вызывает коррозию бетона I вида), постоянное водонасыщение бетона на отдельных участках в зоне микротрещин способствует ускорению коррозионных процессов в арматуре ( коррозия карбонизации), а при низких зимних температурах - также и размораживанию бетона. В связи с этим, для дальнейшей надежной эксплуатации железобетонных резервуаров необходимо выполнить комплекс работ по реконструкции их покрытия, заключающегося в устройстве инверсионной кровли после удаления грунта и демонтажа бортиков по периметру крыши. [7]

По-видимому, снижение прочности бетонов при пропитке их минеральными маслами обусловлено двумя основными факторами: изоляцией воды масляными пленками от составляющих бетона и расклинивающим действием масляных пленок. [9]

Промежуточные знаения снижения прочности бетона устанавливаются линейной интерполяцией. [10]

Различная степень снижения прочности бетонов с различным расходом цемента может быть связана с пористостью и водопроницаемостью цементного камня: чем ниже водоцементное отношение бетонной смеси, тем меньше пористость затвердевшего бетона и, следовательно, тем труднее воде проникнуть через цементный камень. Это объяснение косвенно подтверждается следующими результатами наблюдений: при одинаковых водоцементных отношениях бетоны из тощих бетонных смесей характеризуются меньшими сбросами прочности; такие бетоны имеют более низкую пористость, чем бетоны из жирных смесей. [12]

Совокупность этих факторов способствует снижению прочности бетона . [13]

Как показывают теоретические расчеты опытных балок, снижение прочности бетона сжатой зоны и изменение формы эпюры напряжений ( по сравнению с прямоугольной) не приводит к значительному улучшению сходимости опытных данных с результатами расчетов. [14]

Бетон — один из самых широко применяемых строительных материалов с древнейших времен.

Его прочность, долговечность, возможность создавать из него конструкции сложных форм — все это делает бетон очень привлекательным для строительства материалом уже более 6000 лет.

Во все времена строители и инженеры проявляли творческую жилку, экспериментируя с рецептурами бетонных смесей. В старину делалось это по наитию, и результаты радовали не всегда. Но постепенно опыт поколений мастеров накапливался, и сейчас к услугам строителей выпускаются добавки с гарантированным воздействием.

Состав бетона

Классический состав бетона включает:

цемент;
крупные заполнители (гравий, щебень, гранитный отсев, керамзит и другие материалы, крупность зерна которых составляет от 20 до 100 мм и выбирается в зависимости от проекта);
мелкие заполнители (обычно песок средних и крупных фракций, крупность зерна также зависит от проекта);
воду.

Состав бетонов регулируется ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».

Также применяются цементно-песчаные растворы, которые не включают крупные заполнители. Они применяются в качестве штукатурных, кладочных, ремонтных растворов, также из них могут выполнять стяжки, которые не будут испытывать высоких нагрузок.

Факторы, обусловливающие прочность бетона

Состав бетонных смесей на первый взгляд кажется простым, но прочность готового изделия зависит многих факторов. В первую очередь, влияют на нее количество цемента в замесе и выбор марки цемента. Чем выше марка цемента и чем больше его доля в растворе, тем выше прочность бетона на сжатие. По этому признаку бетоны подразделяются на классы.

На прочность бетона влияют также тип цемента, заполнители, пропорции компонентов, тщательность замеса, обработка уложенного бетона и условия его твердения.

Имеет значение и качество исходных компонентов: чистота воды и заполнителей, отсутствие в них примесей, свежесть цемента.

Что такое активность цемента

Свежесть цемента влияет на качество бетона. При хранении цемент, особенно, если он хранится без упаковки, за несколько месяцев теряет свою активность. Через 3 месяца хранения расчетная прочность цемента снижается на 23%, а быстротвердеющие цементы становятся обычными уже через месяц хранения.

Важно!

Активность цемента — это параметр, который положен в основу классификации цементов на марки. Активностью называют предел прочности на сжатие цементных образцов в возрасте 28 суток. По этому параметру цементы подразделяют на классы: 32,5, 42,5, 52,5. Кроме того, по прочности на сжатие в возрасте 2 (7) суток цементы классифицируют на подклассы:

ЦЕМ I (портландцемент);
ЦЕМ II (портландцемент с минеральными добавками);
ЦЕМ III (шлакопортландцемент);
ЦЕМ IV (пуццолановый цемент);
ЦЕМ V (композиционный цемент).

Цементы ЦЕМ II–ЦЕМ V также подразделяются на подтипы (А, В, С) в зависимости от содержания цементного клинкера и добавок.

Другие факторы, от которых зависит активность цемента:

Можно ли повысить активность лежалого цемента

Лежалый цемент тоже можно использовать для приготовления бетонных растворов. Чтобы из лежалого цемента получить прочный бетон, применяют различные методы активации цемента:

Мокрая активация. На первом этапе в бетономешалку загружают цемент, крупные заполнители и частично воду. В течение 5 минут зерна крупного заполнителя растирают цемент, затем добавляется песок и остальная вода.
Виброактивация. Перемешивание с одновременной вибрацией цемента с песком повышает его активность на 30–40%.
Применение комплексных пластифицирующих добавок, которые позволяют повысить активность цемента и получить из него качественный бетон.

Водоцементное соотношение

Для протекания реакций гидратации требуется строго определенное количество воды, а именно, 0,3 от количества цемента. С целью повышения удобства обработки, обычно применяют водоцементное соотношение, равное 0,45–0,55, однако это все еще довольно жесткая смесь, а дальнейшее повышение в/ц влечет за собой снижение прочности бетона.

Важно!

В зависимости от консистенции, бетонные растворы делятся на жесткие и подвижные. Подвижные растворы подразделяются на пять классов по подвижности, от П1 до П5.

Чтобы повысить подвижность бетонных смесей без ущерба для прочности, применяют пластификаторы и суперпластификаторы, которые позволяют увеличить подвижность с П1 до П5.

Обработка и уход за уложенным бетоном

Прочность и плотность бетона взаимосвязаны. Вообще, бетон — материал пористый, для него характерно наличие капилляров и пор, но для повышения прочности бетона нужно стремиться к тому, чтобы их было меньше, и они имели наименьшие диаметры.

С целью удалить крупные воздушные пузырьки и добиться уплотнения бетонной смеси, после укладки ее в опалубку производится виброобработка, которая требует применения дорогостоящего оборудования, расхода электроэнергии и затрат времени. Применение пластифицирующих и суперпластифицирующих добавок позволяет получать самоуплотняющиеся смеси, не требующие обработки. Размер и количество пор в них уменьшены по сравнению с бетонами без добавок, соответственно, возрастает их плотность и прочность.

Обеспечение оптимальных условий во время набора прочности (28 суток) также имеет важнее значение.

Оптимальными являются температура воздуха 18–22°С и практически стопроцентная влажность. При снижении температуры воздуха процессы набора прочности замедляются, около 5°С и ниже практически прекращаются; таким же образом влияет влажность воздуха 40% и ниже. Поэтому для зимнего бетонирования применяют противоморозные добавки, которые позволяют проводить бетонные работы даже при температуре воздуха до минус 20°С.

При повышении температуры воздуха бетон пересыхает, и это тоже негативно отражается на его прочности. Чтобы бетон не пересыхал, его поливают водой.

Итак, на прочность бетона влияют:

чистота и пропорции основных компонентов;
тип, марка и свежесть цемента;
правильный замес;
обработка и уход после укладки.

Также повлиять нее можно путем внесения специальных добавок.

Какие добавки применялись в мировой истории строительства

Состав бетона включает всего несколько компонентов, но люди всегда находили возможность внести те или иные добавки, чтобы добиться получения материала с какими-либо особенными характеристиками. В старину это были различные подручные вещества, а выбор добавок и их дозировок носил экспериментальный характер, поскольку физико-химические особенности происходящих в смеси цемента с водой процессов тогда еще не были известны. Вот почему некоторые постройки получались прочными, другие быстро разрушались.

В Древнем Риме строители добавляли в бетонные смеси кровь животных, свиное сало, молоко. Гемоглобин крови, как сейчас стало известно, является пластификатором. Свиной жир и молоко применяли для придания водоотталкивающих характеристик. На Руси для повышения прочности в строительные растворы добавляли яйца.

При зимнем бетонировании в России растворы замешивали с добавлением водки и мыла. Например, именно так был залит фундамент Александровской колонны в Санкт-Петербурге.

С 1850 года при изготовлении бетона начали применять портландцемент. В те времена в растворы добавляли гипс. В начале ХХ века применяли хлористый кальций как ускоритель твердения и сахар — как замедлитель твердения бетона.

В СССР в качестве добавок в бетонные растворы применяли нерастворимые мыла на основе жирных кислот, препараты на основе восков, битума.

В качестве ускоряющих добавок применялись соли-электролиты.

В качестве пластификаторов применялись (и применяются):

сульфированные меламиноформальдегидные смолы, а также комплексные добавки на их основе;
модифицированные лигносульфонаты и комплексные добавки на их основе;
продукты конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, а также комплексные добавки на их основе;
продукты конденсации оксикарбоновых кислот.

Какие добавки применяют для повышения прочности бетона

Внесение в бетонные растворы упрочняющих добавок широко практикуется в строительстве. Но, в отличие от строителей прошлых веков, сейчас применяются добавки, которые разработаны и испытаны в лабораториях, обеспечивают гарантированный эффект, а на их упаковках даны четкие указания по дозировке.

В соответствии с ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов», есть несколько классов добавок для бетонных растворов:

Регулирующие характеристики бетонных и цементных растворов. Это пластификаторы и суперпластификаторы, стабилизирующие, водоредуцирующие, вовлекающие воздух добавки.
Влияющие на кинетику твердения. Это ускорители, замедлители, добавки, снижающие проницаемость бетона.
Придающие специальные свойства (гидрофобизаторы, противоморозные добавки, фотокаталитические добавки).
Минеральные добавки, которые могут быть активными или инертными.

Необходимость внесения добавок определяет ГОСТ 24211-91 (не распространяется на минеральные добавки).

Пластификаторы и суперпластификаторы

Чаще всего для увеличения прочности применяется добавление в растворы пластификаторов и суперпластификаторов.

Они повышают активность цемента и способствуют более полному вовлечению его составляющих в реакции гидратации, что увеличивает прочность бетона. Помимо этого, они позволяют без увеличения доли воды в замесе повысить удобоукладываемость смеси, в результате чего в готовом бетоне меньше пор и капилляров, они меньшего размера, а прочность и плотность бетона повышаются.

Рассмотрим пластифицирующие добавки производства CEMMIX. Это современные добавки, и, что немаловажно, все добавки в линейке совместимы друг с другом и с отечественными цементами. Также они имеют удобную для работы жидкую форму, их легко добавлять в растворы, они хорошо смешиваются с компонентами раствора.

Выпускается несколько добавок CEMMIX с пластифицирующими и упрочняющими свойствами:

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Рапопорт П.Б., Рапопорт Н.В., Кочетков А.В., Васильев Ю.Э., Каменев В.В.

Проанализировав данные по состоянию бетона в сооружениях, построенных в различное время, авторы делают вывод, что долговечность бетона снижалась одновременно с развитием технологий получения цемента и бетонов на его основе. Рассматриваются изменения в цементах и бетонах, которые могли повлиять на долговечность.

Текст научной работы на тему «Проблемы долговечности цементных бетонов»

П.Б. РАПОПОРТ, канд. техн. наук, Н.В. РАПОПОРТ, канд. техн. наук,

ООО Центр дорожных технологий «Дорэксперт» (Новосибирск);

А.В. КОЧЕТКОВ, д-р техн. наук, ФГУП «РОСДОРНИИ» (Москва);

Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет МАДИ (Москва)

Проблемы долговечности цементных бетонов

В последние 30—40 лет проблема долговечности цементных бетонов стала весьма актуальной. Обеспечение долговечности бетонов, предназначенных для использования при строительстве долговременных сооружений (тоннели, мосты, различного типа подземные сооружения, метрополитены, цементобетонные покрытия автомобильных дорог и т. п.) стало основной проблемой, решаемой при проектировании и строительстве.

Вызывает интерес состояние бетона в сооружениях, построенных в различное время. Прочность бетона авторами рассматривается как один из параметров долговечности.

В 1989 г. проведено обследование с целью оценки состояния бетона в трех корпусах Узбекского бумажного комбината, построенных в 1907, 1938 и 1958 гг. Прочность бетона в конструкциях корпуса, построенного в 1907 г., на момент обследования составляла 6065 МПа, корпуса 1938 г. - 45-50 МПа, а корпуса 1958 г. постройки (картоноделательный цех) всего 11-18 МПа.

Цементобетонное покрытие автомобильной дороги Ташкент-Самарканд на отдельных участках начали перекрывать асфальтобетоном из-за разрушения поверхностного слоя и появления сквозных трещин уже через 5-6 лет эксплуатации. Прочность бетона на отдельных участках покрытия после 11 лет эксплуатации составляла 80-85% проектного значения [1, 2].

Также были обследованы бетоны сборных конструкций (плит перекрытия, балконных плит, лестничных маршей и т. п.) 27 зданий, эксплуатировавшихся в течение 1-5 лет или строящихся. Выявлено, что прочность бетона в 10% случаев составляла до 90% проектного значения, в 15% случаев - 95% (в том числе и 5-летнего возраста). Только в 70% случаев прочность бетона конструкций различных возрастов равнялась или превышала проектное значение, хотя по документации бетон при отгрузке конструкций с заводов имел 70-90% проектной прочности. Обследование бетона монолитных участков в этих же зданиях выявило, что в 60% случаев прочность бетона была меньше проектного значения.

В бетонных отделках многих транспортных тоннелей, эксплуатируемых 30-40 лет, из-за снижения качественных показателей бетона наблюдается интенсивное дефектообразование в виде трещин, отслоений, вывалов. Это вызывает необходимость отвлечения значительных трудовых и финансовых ресурсов на проведе-

ние ремонта и реконструкции в сумме затрат, сопоставимых со стоимостью капитального строительства.

В технической литературе широко представлены многочисленные случаи преждевременного разрушения по различным причинам бетонов в сооружениях, как правило, построенных в течение последних 3040 лет.

Например, в результате обследования 3948 плотин в США установлено, что 988 из них находятся в опасном состоянии, а 58 требуют срочного ремонта [3]. Скорость разрушения железобетонных мостов на 50% превышала скорость разрушения прочих сооружений.

В настоящее время скорость разрушения бетонных сооружений выше, чем в прошлом [3]. Причем в числе этих бетонов как естественного твердения (монолитных), так и пропаренных (конструкции заводского изготовления) все чаще фиксируют случаи отсутствия прироста прочности бетона во времени, иногда и в условиях благоприятных для твердения бетона и при отсутствии агрессивных в общепринятом смысле сред.

Многочисленность вышеперечисленных фактов заставляет предполагать наличие общей причины снижения долговечности цементных бетонов за последние 40 лет.

Долговечность бетонов для строительства долговременных сооружений стала основной проблемой, решаемой при проектировании и строительстве.

Объяснять многочисленные случаи преждевременного разрушения и выхода из строя строительных конструкций и сооружений из бетона и железобетона задолго до исчерпания надлежащего срока их службы несоблюдением существующих требований, направленных на обеспечение долговечности при проектировании, строительстве и эксплуатации, не вполне корректно. По-видимому, чаще всего они предопределяются несовершенством этих требований и недостаточной изученностью проблемы долговечности бетонов.

В свете этого представляют определенный интерес данные по изменению во времени свойств бетонов, полученные исследователями в различных странах.

Так, опубликованы [4] обобщенные результаты определения кинетики изменения прочности бетонов, приготовленных в различные периоды (табл. 1).

Американскими учеными в 1910-1930 гг. установлено, что в течение 20 лет прочность бетонов увеличивается в 2,5-3 раза.

Год приготовления бетона Прочность при сжатии, МПа, через

1 месяц 1 год 5 лет 10 лет 30 лет

1910 135 24/1,77 30/2,22 38,5/2,84 44/3,35

1923 210 29/1,36 43,5/2,07 46,5/2,22 -

1937 360 47/1,3 53,5/1,48 - -

Примечание. За чертой приведено увеличение прочности бетона относительно его прочности в возрасте 1 мес.

Автор Значение относительной прочности бетона (Rt /R28) в возрасте

28 сут 3 мес 6 мес 1 год 2 года 4 года 5 лет 6 лет 9 лет 11 лет

Бах 1 - - 2,1 2,5 - 2,85 - 2,93

Залигер 1 1,25 1,5 1,75 2 - 2,25 - - -

Уизей 1 - - 1,64 1,64 - 2,07

Граф 1 - - 1,41 1,56 1,65 - 1,71 - 1,88

Исследователями были получены характерные данные по изменению прочности бетона во времени (табл. 2).

Анализ данных, представленных в табл. 1 и 2, показывает, что прирост прочности бетона во времени становится проблематичным. Сопоставление результатов исследований изменения прочности бетонов во времени, включая результаты, полученные учеными в наше время, приводит к следующему заключению.

Первыми (1930-е гг.) исследованиями было установлено, что прочность увеличивается вдвое за первые 5 лет и прирост наблюдается в течение более 20 лет. Исследования (1940—1950 гг.) показали, что прочность увеличивается в 2 раза за первые 10 лет и прирост прочности наблюдается в течение первых 15 лет.

Исследованиями, проведенными в 1960-х гг., выявлено, что прочность в 2 раза не увеличивается совсем и прирост прочности наблюдается в течение примерно 10 лет.

Современные исследования, проведенные в различных странах, в том числе и в России, показали, что некоторые виды бетона, например пропаренные, дают прирост прочности только в течение года. У остальных бетонов наблюдается прирост прочности только в течение первых 5 лет. Все чаще фиксируются случаи снижения прочности бетонов во времени.

На процесс твердения бетона оказывают значительное влияние условия твердения. Характерные данные по изменению прочности бетона в зависимости от условий твердения приводит В. Столяров (табл. 3), что согласуется со значениями, приведенными выше.

Данные в табл. 3 показывают, что условия твердения действительно влияют на кинетику роста прочности во времени. При этом необходимо отметить, что даже при влажном хранении прочность бетона в 2 раза увеличилась только через 11 лет, а при 7 сут влажного хранения наблюдается спад прочности в возрасте 19 лет. При сухих условиях хранения, по данным О. Графа, прирост прочности наблюдается только в первый год, в последующем возможен спад. Установлено, что после 3 мес сухого хранения прирост прочности прекращается.

Зависимость долговременной прочности бетона от условий твердения явилась одной из причин, по кото-

рой С.В. Шестоперов предложил ввести понятие комплексной марки бетона [5].

Установлено, что прочность при растяжении увеличивается только в течение первого года, потом имеет место спад, и по истечении 20 лет она составляет 65—70% прочности бетона в возрасте 28 сут. При этом меняется соотношение между прочностью бетона при растяжении и при сжатии. По мнению Залигера, прочность при растяжении зрелых бетонов составляет 1/6—1/24 прочности этих же бетонов при сжатии.

Для выяснения причин изменения кинетики роста прочности бетона во времени рассмотрим ряд других показателей свойств бетона или его составляющих.

По данным И.М. Френкеля [6], цементы с тонким помолом дают более быстрое нарастание прочности в первые дни твердения, чем размолотые более грубо. Шестоперов [5] считал, что бетоны на домолотых цементах отличаются пониженной морозостойкостью, и предлагал ввести нормирование гранулометрического состава цементов.

В 1930-е гг. отмечалось, что в бетоне после 15 лет твердения на воздухе содержится до 40% негидратиро-ванных реликтов, а в твердевшем во влажной среде количество реликтов составляет 25%.

В более поздних исследованиях (в 50-е гг. прошлого века) было установлено, что после 6 мес твердения в нормальных условиях в портландцементном камне количество негидратированных зерен клинкера составляет 40%, а после полной гидратации — 10—15% (при этом под микроскопом не обнаруживаются C3S и C3A) [7].

Такое разногласие связано с изменением дисперсности, минералогического состава и активности цементов за этот период. Исследованиями доказано, что наличие реликтов не дает гарантии дальнейшего упрочнения цементных бетонов, а активность цемента может быть связана с тонкостью помола цемента.

Как известно, минералогический состав цемента предопределяет его поведение при дальнейшем твердении в составе бетона. Работами Юнга, Бутта, Андерегга, Губеля, Богга, Лерча, Кинда, К.Д. Некрасова, С.А. Око-рокова и других ученых доказано, что процесс гидрата-

Возраст бетона Прочность бетона при В/Ц, МПа, при твердении в условиях хранения, МПа

В/Ц = 0,67 В/Ц = 0,89

11 лет влажного 7 сут влажного 11 лет влажного 7 сут влажного

28 сут 23,9 25,5 15,8 16

3 мес 29,1/1,22 29,5/1,16 21,5/1,36 22,3/1,39

1 год 31,9/1,33 33,8/1,32 24,8/1,57 24,8/1,55

2 года 35,7/1,49 34,4/1,35 - -

4 года 37,4/1,56 34,4/1,35 27,4/1,73 24,1/1,51

6 лет 40,2/1,68 34,2/1,34 - -

11 лет 47,2/1,97 36,3/1,42 33,1/2,09 25,2/1,58

19 лет 45,5/1,9 34,4/1,35 - -

Примечание. За чертой приведено увеличение прочности бетона относительно его прочности в возрасте 28 сут.

Составляющие клинкера Содержание в цементе составляющих клинкера, %, по странам

1900-1910 Англия США Дания

1950-1960 1950-1960 1956 1958 1978

CзS 25 32-53 33-50 46 50-60 55-60

Примечание. В России в 1962 г. содержание в цементах С^ составило 60-65%; С^ - 11-26%; С3А - 9-12%; С^ - 9-15% [7].

ции минералов цементного клинкера во времени протекает неравномерно. К 28 сут степень гидратации CзS составляет 69-87%; С3А - 84-100%; C4AF - 81-95%, а С^ всего 11-28%. Поэтому можно предполагать, что последующий рост прочности бетона связан с продолжающейся гидратацией C2S, а прочность в возрасте 28 сут предопределяется в основном гидратацией CзS.

Следовательно, соотношение прочности в возрасте 28 сут и в более поздние сроки будет предопределяться соотношением этих двух минералов. Представляет интерес изменение минералогического состава и тонкости помола цемента за период 1900-1978 гг. в различных странах [7].

Анализ данных (табл. 3, 4) показывает, что за рассматриваемый период на фоне резкого увеличения тонкости помола изменился минералогический состав в сторону увеличения содержания в цементах CзS за счет уменьшения C2S. Возможно, это явилось одной из причин уменьшения долговременной прочности или снижения темпов ее роста во времени. В табл. 4 представлен анализ изменения состава цемента за 10 лет в различных странах. В табл. 5 приведены данные по изменению тонкости помола цементов, см2/г.

Необходимо отметить, что повсеместно получили широкое применение различные методы интенсификации твердения бетонов (тепловой, ТВО, добавки-ускорители твердения цемента и т. п.).

В многочисленных публикациях, посвященных изучению свойств пропаренных бетонов, отмечается, что такие бетоны отличаются отсутствием или снижением темпа роста прочности во времени. Имеет место «огрубление» новообразований, что препятствует «самозалечиванию» бетона или цементного камня. Фиксируется увеличенное количество микродефектов в бетонах. Количество непрогидратировавших реликтов в цементном камне таких бетонов со временем не уменьшается.

С учетом результатов исследований авторов можно утверждать, что большая часть исследований и изменений технологий производства цемента, бетонов и конструкций на основе цементных бетонов за период с 30-х гг. прошлого века была нацелена на увеличение прочности бетонов в раннем возрасте.

Возраст бетона, сут

Изменение темпа роста прочности бетона во времени; кинетика роста прочности бетонов пропаренных при: 1 - 75оС; 2 - 85-90оС; 3 - 95-98оС

Реализация большей части таких методов сопровождалась снижением темпов роста прочности бетона в последующем возрасте [8]. Чем больше увеличение прочности в раннем возрасте, тем больше снижение темпа ее роста в последующем. Очевидно, что существует предел прочности в раннем возрасте, превышение которого приводит к спаду прочности бетона в последующем.

В качестве доказательства наличия подобного типа негативных эффектов может быть приведено изменение кинетики роста прочности бетона во времени при изменении режимов тепловлажностной обработки бетонов одинакового состава, приведенное на рисунке. При этом время предварительной выдержки, скорости подъема и спада температуры оставалось неизменным. Бетоны были приготовлены на портландцементе нормированного минералогического состава (содержание алюмината кальция не более 8%) с дисперсностью 3480 см2/г, активностью (марки) 500.

Анализ данных, представленных на рисунке, показывает, что имеет место изменение темпа роста прочности бетона во времени. Пропарка при 85-90оС практически привела к прекращению роста прочности бетона во времени, а при температуре пропарки, близкой к 100оС, имеет место спад прочности в зрелом возрасте.

Необходимо отметить, что изменение темпа роста прочности бетона во времени сопровождается, как правило, изменением взаимосвязи прочности с другими свойствами (прочностью при растяжении, уровнем микротрещинообразования, модулем упругости и т. п.) и соответственно изменением морозо-, водо-, атмосфе-ростойкости бетонов, а также долговечности их в составе конструкций и сооружений [8].

Последнее является одной из причин многочисленных попыток корректирования полученных ранее зависимостей, которые не коррелируют со свойствами современных бетонов.

Очевидно, что необходимо перейти к проектированию и использованию бетонов «комплексных» марок, которые должны учитывать помимо условий эксплуатации заданную долговечность конструкции или сооружения, в составе которой предполагается использование проектируемого бетона.

Период, гг. Портландцемент

Обычный Быстро-твердеющий Очень быстро твердеющий

До 1950 2000-2500 - -

1950 2800 3400 5400

1982 3800 3800 Производство прекращено

Основные выводы и предложения:

1. Снижение долговечности цементных бетонов характерно для бетонов, приготовленных и использованных для строительства в течение последних 30— 35 лет.

2. Современные бетоны существенно отличаются от прежних, особенно, пониженной стойкостью к воздействию различных агрессивных по отношению к бетону сред и снижением темпа роста прочности бетона во времени.

3. Отсутствие или снижение темпа роста прочности и стойкости современных бетонов в условиях воздействия любых сред, отличных от нормальных, должно учитываться при проектировании бетонов, а также конструкций и сооружений на основе этих бетонов.

4. Необходимо ввести понятие комплексной марки или класса бетона, которая должна учитывать:

— основные свойства бетона, являющиеся определяющими с точки зрения эксплуатации конструкции или сооружения на основе проектируемого бетона (водонепроницаемость, морозостойкость, стойкость в условиях воздействия конкретных сред, модуль упругости, стабильность свойств бетона во времени и т. п.);

— условия эксплуатации проектируемого бетона (возможно, с разбивкой на категории);

— долговечность проектируемого бетона в конкретных условиях (возможно, с разбивкой по группам долговечности);

— перечень цементов с учетом условий эксплуатации, которые могут быть использованы для приготовления бетона, включая ограничения по дисперсности или гранулометрическому составу цемента, минералогическому составу и т. п.

Ключевые слова: бетон, долговечность, показатели,

2. Селимов М.М., Липский В.Я., Краснознаменская Р., Алимов А. Динамика изменения свойств бетона монолитных конструкций в процессе службы // Строительство и архитектура Узбекистана. 1983. № 6. С. 31-33.

3. Zito F. La drabilita del calcestruzzo la técnica pofessio-hale. Colleqio inqeqheri ferroviari italiani, 1983. Pp. 636643.

4. Hajnal-Konyi K. Concrete. New Ways of Buildinq. London, 1951. P. 19.

5. Шестоперов С.В. Контроль качества бетона транспортных сооружений. М.: Транспорт, 1975. 245 с.

6. Френкель И.М. Технология пластичности бетона. М.: Стройиздат, 1922. С. 74.

7. Idorn G.M. Cognate energy and Darabrljty // Cognate International Design Construction. USA. 1984. Pp. 1320.

8. Рапопорт П.Б., Рапопорт Н.В. Оценка и прогнозирование состояния бетона конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия климата // Сб. науч. тр. СГУПС «Обеспечение надежности объектов транспорта при проектировании и эксплуатации». Новосибирск, 1999. С. 122-127.

«Холдинговая компания «Регионтрансстрой»

организует поставку высококачественных нерудных строительных материалов

• щебень габбро -диабаз • гранитная крошка

• известняк • песок мытый

• гранит и сеяный

для изготовления высококачественных бетонных и асфальтобетонных смесей.

Гарантированные своевременные поставки из базовых карьеров в любых объемах железнодорожным, речным и автомобильным транспортом

по выгодным ценам.

Дополнительный входной контроль каждой партии в независимой аккредитованной лаборатории на кафедре дорожно-строительных материалов МАДИ

за счет «ХК «Регионтрансстрой».

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Мнацаканян Севак Смбатович

В статье анализируются процессы, протекающие низких температурах до -60 °С. Определяются прочностные характеристики бетона при низких температурах путем проведения экспериментов.

Текст научной работы на тему «Анализ снижения прочности бетона под влиянием отрицательных и постоянных перепадов температур»

Учитывая, что люди запрограммированы обращать внимание на звук и инстинктивно использовать его для отображения своего окружения, поиска точек интереса и оценки потенциальной опасности, трудно переоценить полезность пространственного звука для VR. По мере того как виртуальные среды перемещаются в основное русло в образовании, обучении и здравоохранении, включая лечение фобий и травм с помощью терапии воздействия виртуальной реальности, пользователи захотят полностью задействовать свои чувства.

АНАЛИЗ СНИЖЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА ПОД ВЛИЯНИЕМ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ И ПОСТОЯННЫХ ПЕРЕПАДОВ ТЕМПЕРАТУР

Мнацаканян Севак Смбатович — магистрант, кафедра технологии строительных материалов и метрологии, Санкт-Петербугский государственный архитектурно-строительный университет,

Аннотация: в статье анализируются процессы, протекающие при при низких температурах в бетоне до -60 °С. Определяются прочностные характеристики бетона при низких температурах путем проведения экспериментов. Ключевые слова: анализ, бетон, прочность, морозостойкость.

Проблема долговечности бетона в конструкциях построек, используемых в суровых климатических условиях, занимает одно из ведущих мест в научных исследованиях как в России, так и за ее пределами (США, Великобритания, Япония, Канада и др.). Низкие отрицательные температуры (до -60 °С), долгий зимний период, постоянные перепады температур, наличие вечномерзлых грунтов приводят к преждевременному разрушению бетона в различных сооружениях.

Были проведены исследования, позволяющие глубже понять деструктивные процессы, протекающие при при низких температурах в бетоне до -60 °С. [3] Выяснено, что при увеличении температуры промерзшего до низких температур и водонасыщенного бетона на один градус, в его структуре возникают растягивающие напряжения примерно 0,1-0,2 МПа. Быстрый нагрев промерзшего бетона за счет колебания температуры воздуха на 15-20 °С приводит к образованию растягивающих напряжений, сравнимых с прочностью бетона при растяжении. Анализ изменения температуры за 24 часа окружающей среды по пяти месяцам с наиболее низкой температурой за месяц позволил вычислить около 50 колебаний температуры с перепадом 15 °С в течение 3 ч и более 15 колебаний - с перепадом 25 °С в течение 24 часов. Эффект циклических температур в интервале отрицательных значений способствует постепенному снижению упругих и механических характеристик бетона и снижению его стойкости.

Для количественной оценки этого снижения прочности были произведены исследования в лаборатории на образцах-кубах с ребром 10 см. Образцы делали из бетона разных составов, отличающихся расходом цемента, водоцементным отношением и, соответственно, прочностью бетона (см. Таблицу).

№ состава Расход материалов, кг Предел прочности в возрасте 7 суток, МПа

Цемент Песок Щебень Вода

1 400 600 1400 160 30

2 300 650 1350 150 25

3 225 750 1250 158 15

При изготовлении применяли

цемент марки М500 (Белгородский завод),

щебень гранитный фракций 5-10 и 10-20 мм отношение 1: 1,

песок кварцевый с модулем крупности, равным 2.

Кубики, указанных в таблице составов, были испытаны на морозостойкость по основному методу. Морозостойкость кубиков :

- состава 1, имеющих открытую пористость 4,1 % составила 300 циклов,

- состава 2 имеющих открытую пористость 5,6 % составила 200 циклов,

- состава 3 имеющих открытую пористость 7,5 % составила 50 циклов,

Сделанные образцы находились в течение 7 дней в обычных температурно-влажностных условиях. В дальнейшем их насыщали влагой до постоянной массы и направляли в морозильную камеру, обеспечивающую изменения температуры в интервале от -50 до -20 °С, после чего образцы подвергали сжатию. Тонкий слой льда на поверхности образцов мешал испарению влаги. Результаты испытаний явно свидетельствуют о сильном снижении прочности бетона на первых циклах переменного действия отрицательных температур, в результате миграции незамерзшей жидкости в порах геля к кристаллам льда в микро-и макрокапиллярах и, как следствие этого, увеличением этих кристаллов. Снижение прочности бетона в значительной степени зависит от водоцементного отношения (В/Ц).

Весьма серьезное падение прочности (до 30 %) наблюдается у кубиков состава 3 с наибольшим водоцементным отношением (0,7).

В результате, испытания подтвердили, что в условиях северного климата бетоны подвергаются специфическим воздействиям внешней среды, которые приводят к нарушению структуры материала, что существенно уменьшает долговечность бетонных и железобетонных конструкций, находящихся в районах вечной мерзлоты.

1. Невиль А.М. «Свойства бетона»; «Стройиздат»; Москва. 1972 г. 344 с.

2. ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний.

3. ГОСТ 10060.0-95. Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования.

РАЗРАБОТКА МУЛЬТИПЛЕЕРНОЙ ИГРЫ НА ПЛАТФОРМЕ UNITY

Романов Дмитрий Сергеевич — студент магистратуры, кафедра дискретной математики и информатики, Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары

Аннотация: в данной работе рассказывается про пошаговое создание игр на платформе Unity 3D. Кроме того, автор описал функциональную среду и возможности данного игрового движка, включая его преимущества и недостатки.

Ключевые слова: Unity, разработка игры, компьютер моделирование, компьютерная игра, кроссплатформенность.

Кроме того, одной из основных причин снижения прочности бетона является возникновение дополнительных напряжений, обусловливающих нарушение связи между заполнителем и цементным камнем вследствие того, что Затвердевший цемент, обезвоживаясь, дает усадку, а зерна заполнителя расширяются. [16]

При прожигании отверстий кислородным копьем изменение свойств и снижение прочности бетона от нагрева происходит в радиусе 30 - 200 мм пропорционально толщине прожигаемого бетона. [17]

При прожигании отверстий кислородным копьем изменение свойств и снижение прочности бетона от нагрева происходят в радиусе 30 - 200 мм пропорционально толщине прожигаемого бетона. [18]

Сульфатная коррозия сопровождается образованием вы-солов на поверхности и снижением прочности бетона , а физическая - накоплением солей в порах с разрывом стенок и расшатыванием структуры бетона при переменном увлажнении. Физическая форма коррозии наиболее характерна для нижних частей колонн и балок из-за капиллярного подсоса влаги с перекрытий. [19]

Отсутствие сцепления цементного камня с заполнителями так резко проявляется в снижении прочности бетона потому, что даже при сжатии бетон разрушается от поперечного растяжения. При отсутствии сцепления цементного камня с заполнителями последние практически не участвуют в сопротивлении действию нагрузки и как бы уподобляются пустотам, ослабляющим сечение. На практике в качестве заполнителя иногда используют гладкоокатан-ную морскую гальку. Естественно, что прочность бетона при этом не может быть высокой. [20]

Повышение уровня обжатия до 0 4 - 0 5 Raf приводит к снижению прочности бетона при нагреве по сравнению с невысокими уровнями обжатия, а при температуре 200 С прочность при таких уровнях обжатия ниже, чем у необжатого бетона. Дальнейшее повышение уровня обжатия приводит к резкому снижению прочности бетона. Однако это влияние становится существенным лишь при высоких скоростях нагрева, которые при действии повышенных технологических температур не реализуются. [21]

Пластифицирующими называют добавки, увеличивающие подвижность ( или уменьшающие жесткость) бетонных смесей без снижения прочности бетона . [22]

В условиях пожара предел огнестойкости железобетонных коснтрукций наступает, как правило, за счет снижения прочности бетона при его нагреве, теплового расширения и температурной ползучести арматуры, возникновения сквозных отверстий или трещин в сечениях конструкций, а также в результате утраты теплоизолирующей способности. [23]

Наши исследования показали, что жесткие режимы тепловой обработки - быстрый разогрев, высокая температура изотермического прогрева - вызывают снижение прочности бетона как после тепловой обработки, так и по прошествии 28 суток. При этом значительно увеличивается проницаемость бетона. [24]

Причины этого полностью не ясны, но возможно, что снижение плотности бетона вследствие уменьшения крупности заполнителя приводит к снижению прочности бетона . [26]

Особенность твердения бетонов на глиноземистом цементе заключается в том, что оно происходит с выделением тепла, приводящим к снижению прочности бетона , поэтому бетон при твердении необходимо охлаждать, особенно при больших объемах бетонируемых участков. Для ускорения твердения бетоны на высокоглиноземистом цементе можно пропаривать через 2 - 6 ч после изготовления. [28]

Однако при дальнейшем нагревании усадка гелеобразных оболочек цементных зерен уже приводит к нарушению их контакта с частицами заполнителя и вызывает снижение прочности бетона . [29]

По данным исследований, проведенных в НИИ бетона и железобетона, при температуре элементов резервуара 60 С и более необходимо учитывать снижение прочности бетона . [30]

Читайте также: