Твердение бетонов при температурах ниже расчетных

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Твердение бетонов при температурах ниже расчетных

25.10.2020

Бетоны с противоморозными добавками интенсивно твердеют на морозе и при последующем повышении температуры до положительных значений, если в состав смеси вводится оптимальное количество добавки для той или иной отрицательной температуры. Для исследования твердения бетона с добавками при температурах ниже расчетных, в том числе ниже эвтектических температур замерзания растворов солей, из бетонных смесей различного состава (табл. 43) с добавкой нитрита натрия формовали образцы (10x10x10 см), причем количество NaNO2, брали из расчета твердения бетона при -5 (6%) и -15(10%) °С. При этих температурах образцы выдерживали от 0 до 14 суток, после чего помещали в среду с температурой на 10°С ниже расчетной. Общее время выдерживания бетона на морозе составляло 28 суток.

Данные рис. 53 показывают, что прочность нарастает у всех образцов, даже помешенных сразу после изготовления в холодильную камеру с температурой -15°С в место -5°С. Это объясняется тем, что в бетоне и при -15°С частично имеется жидкая фаза, обеспечивающая нарастание прочности, хотя и значительно медленное, чем при -5 °С.
Твердение бетонов при температурах ниже расчетных

При последующем выдерживании бетона, находящегося в течение 28 суток при -15 C, в стандартных условиях составы бетона 3-5 (рис. 53) достигают лишь 66-73% марочной прочности, что свидетельствует о необратимых структурных нарушениях в бетоне, возникших при замерзании воды.

Предварительное выдерживание бетона при -5°С перед помещением в камеру с температурой -15°С снижает недобор прочности. Если при выдерживании свежеизготовленного бетона при -15°С недобор прочности после 28-суточного выдерживания в стандартных условиях составил 27-34%, то суточное выдерживание при -5°С уменьшило его до 11-32%, а трехсуточное - обеспечило получение и даже превышение в последующем марочной прочности. Для бетона состава 4 (табл. 43), характеризующегося средним из числа изученных В/Ц, превышение марочной прочности обеспечило уже двухсуточное пребывание при расчетной температуре.

Бетонные образцы, замороженные при -26°С сразу после изготовления, практически не твердели. Их прочность после 28-суточного пребывания на морозе составила 3-4% и была, по-видимому, получена при оттаивании образцов перед испытанием. Даже после дополнительного выдерживания в стандартных условиях недобор прочности бетона составил 42-44%.

Выдерживание бетона состава 5 при расчетной температуре уже в течение двух суток в дальнейшем обеспечило получение 100%-ной прочности после дополнительного месячного твердения в стандартных условиях, чего нельзя сказать о бетоне состава 4. Характеризуясь высоким значением В/Ц, он даже после выдерживания при расчетной температуре в течение 28 суток и последующего твердения в стандартных условиях едва достигает марочной прочности.

Сравнивая прочностные показатели образцов, подвергшихся охлаждению ниже расчетных температур, можно отметить, что как темп твердения бетона, так и структурные его нарушения (судя по прочности образцов, дополнительно выдержанных в стандартных условиях) существенным образом зависят от абсолютного значения температуры. Прочностные показатели образцов, охлаждаемых до температур ниже эвтектической, всегда ниже, хотя образцы и в том и в другом случае охлаждались на 10°С ниже расчетной температуры.

Объяснить это можно (рис. 30, табл. 19) особенностью замерзания водных растворов солей, в результате которой быстрое образование значительных количеств льда происходит дважды - при температуре замерзания раствора и в эвтектической точке. Действительно (рис. 54) при охлаждении бетонных образцов с добавкой нитрита натрия на температурных кривых имеется два "всплеска", соответствующих выделению тепла при образовании льда из переохлажденных растворов при температуре начала его замерзания (около -5°С) и при эвтектической температуре замерзания водных растворов этой соли (при -19,6°С).

Прочностные показатели образцов (10x10x10 см) на Yo пикалевском портландцементе с добавкой 5% К2СО3+0,75° ССБ (рис. 55), свидетельствуют, что бетон, охлажденный в течение 3-7 суток, как сразу после укладки, так и с некоторой начальной прочностью, через 28 суток пребывания на морозе приобретает прочность, равную 86-93% R28. После дополнительного 28-суточного выдерживания в стандартных условиях прочность его составила 102-111% прочности эталонов (280 кгс/см2 для состава 1 с В/Ц = 0,6 и 324 кгс/см2 для состава 2 с В/Ц = 0,5). И только прочность образцов, постоянно хранившихся при температуре -15°С, даже после выдерживания в стандартных условиях составила всего 68-71% R28.

При выдерживании в естественных условиях (табл. 44) структура бетона без добавки и с 5% поташа, замороженного сразу же после укладки (рис. 56), в значительной мере нарушилась. В результате увеличилась его пористость и уменьшилась прочность. При введении 10 и 15% поташа, обеспечивающего более низкую температуру замерзания жидкой фазы, пористость бетона была меньше, чем у эталона.

Прочность образцов на николаевском и брянском портландцементах, выдержанных в течение первых 7 суток при -50°С, а затем 21 сутки при -24°С, составила 6-28% прочности эталонов (табл. 45). После дополнительного 28-суточного твердения в стандартных условиях она увеличилась до 43—62% и даже в возрасте 4 месяцев прочность бетона составляла 44—69 Анализируя результаты экспериментов и литературные данные, можно прийти к выводу, что понижение температуры бетона ниже расчетной, как и преждевременное замораживание обычного бетона, приводит к недоборам прочности и увеличению его пористости. Однако в ряде случаев этого и не наблюдается, что, по-видимому, обусловлено составом бетона, подвергающегося замораживанию (особенно В/Ц и воздухововлечением).

Для изучения влияния замораживания бетона в раннем возрасте на прочностные показатели в зависимости от его состава на портландцементе Горнозаводского завода марки 400, известняковом щебне фракции 5-20 мм и кварцевом песке изготовляли образцы (10x10x10 см) из бетонных смесей различного состава (табл. 46). Замораживались они при температурах -25 и -40°С в течение 24 ч сразу после изготовления, а затем 28 суток выдерживались при -10°C и испытывались (после оттаивания) на сжатие. Прочность этих образцов сравнивали с прочностью эталона - бетона с добавкой, твердевшего в течение 28 суток при расчетной температуре -10°C без замораживания.



В качестве противоморозной добавки применяли нитрит натрия. Выбор этой соли обусловлен тем, что при замерзании растворов нитрита натрия в образующемся кристаллогидрате (NaNO2)*2H2O воды связывается меньше, чем при замерзании растворов поташа (К2CO3*6Н2О) или хлористых солей ( NaCl*2Н2О; CaCl2*6Н2О) Кроме того, участие нитрита натрия в процессах гидратации портландцемента незначительно.

Количество добавки, в отличие от общепринятого назначения его в % веса цемента, брали в % веса воды затворения (оно составляло 14%) для исключения влияния фактора количества добавки, так как исследуемые составы значительно отличались по В/Ц. Тем более, что применение нитрита натрия в качестве противоморозной добавки основано, главным образом, на способности этой соли создавать незамерзающую жидкую фазу при тех или иных температурах.

В результате математической обработки экспериментальных данных Н.Н. Уховым получены прочностные показатели бетона, подвергавшегося замораживанию сразу после изготовления (табл. 47). Из этих данных видно что после замораживания при -25°С прочность бетона с В/Ц = 0,35 составляет от 54 до 83% прочности бетона твердевшего в течение 28 суток при -10°С. При увеличении В/Ц недобор прочности уменьшается, а у бетона оптимальных составов с В/Ц = 0,65 он составляет всего лишь 1%.

Понижение температуры замораживания до -40°С при одной и той же скорости охлаждения до -25°С не изменило установленную зависимость прочности бетона от В/Ц, но увеличило потери его прочности.

Объяснить эту зависимость прочности бетона от водоцементного отношения можно тем, что при замораживании свежеуложенный бетон с высоким В/Ц самоуплотняется вследствие температурного сжатия материалов, миграции и вымораживания воды, а также сублимации льда. У бетонов с более низкими В/Ц расширение при образовании льда превосходит положительное влияние температурного фактора на формирование структуры. Вследствие этого структура бетона нарушается в большей степени, а прочность его понижается.

На рис. 57 представлена зависимость относительно; прочности бетона, оптимального для каждого В/Ц состава подвергнутого замораживанию. По рис. 57 можно проследить тенденцию к снижению относительной прочности бетона по мере увеличения его марки, особенно для бетона марок более 300. Если для бетона марки 400 недобор прочности при замораживании его сразу после укладки при температурах -25 и -40°С составляет соответственно 20 и 30%, то для марок 300-100 - практически не превышает 10%.

При сравнении водопоглощения образцов (составы 1 и 2 по табл. 43), подвергшихся замораживанию видно (табл. 48), что у бетона с высоким В/Ц (0,90) оно уменьшается, если образцы замораживались сразу же после укладки У бетона с более низким В/Ц (0,44), напротив, после замораживания водопоглощение увеличивается.

Так как водопоглощение является характеристикой открытой пористости бетона, то его увеличение и приводит к снижению морозостойкости бетона с низким В/Ц. У бетона с высоким В/Ц, морозостойкость повышается по сравнению с бетоном соответствующего состава, неподвергавшимся замораживанию.

Из этого следует, что бетоны с противоморозными добавками марок до 300 видимо можно выдерживать при температурах ниже расчетных, если временное замедление твердения при низких температурах не отразится на темпах строительства.

При предъявлении к бетону требований по морозостойкости и плотности бетон необходимо выдерживать при расчетной температуре до приобретения им критической прочности.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: