Критическая прочность бетонов с противоморозными

Учитывая, что структурные нарушения бетона, подвергающегося замораживанию, зависят от уровня температуры, состава бетона (В/Ц) и его прочности до замораживания, E.Н. Ухов определял влияние замораживания при -25 и -40°С на прочность бетона состава 1:1,75:2,25 с В/Ц = 0,35-0,65; твердевшего при расчетной температуре 0-8 суток. Уровни варьирования переменных представлены в табл. 49.

Образцы (10x10x10 см) изготовляли на горнозаводском портландцементе, известняковом щебне фракции 5-20 мм и кварцевом песке, замораживали в течение 24 ч (время выдерживания их при расчетной температуре -10° (составляло 28 суток). Прочность этих образцов сравнивали с прочностью образцов, твердевших 28 суток при -10°С без замораживания.

В результате обработки экспериментальных данных получены зависимости относительной прочности бетона он водоцементного отношения и времени предварительного выдерживания бетона при расчетной температуре.

Из данных рис. 58 видно, что прочность бетона, замороженного сразу после изготовления при -25°С, составляет от 75 до 95% прочности бетона, твердевшего 28 суток при -10°С, и повышается с увеличением В/Ц. Предварительное выдерживание бетона в течение 1,2 суток при -10°C несколько сокращает недобор прочности. При этом в наиболее значительной степени для бетона с низким В/Ц (0,35). Для бетона с высоким В/Ц (0,65), оно напротив, не сократило сколько-нибудь заметно недобор прочности.

С увеличением времени предварительного выдерживают до 4 суток бетонов с низким к средним значениями B/Ц (0,35-0,55) недобор прочности был исключен. Однако для бетона с В/Ц = 0,60 недобор прочности не уменьшился, а недобор с В/Ц = 0,65 - даже несколько увеличился (по сравнению с замораживанием сразу после изготовления).

Аналогичные данные получены и для бетона без добавок и могут быть объяснены тем, что при замораживании свежеуложенного бетона происходит его самоуплотнение вследствие температурного сжатия материалов, миграции и вымораживания влаги, а прочность, приобретаемая бетоном перед замораживанием, может препятствовать (как это наблюдается в случае 4-суточного выдерживания) или способствовать (0 и 1,2-суточного выдерживания) процессу уплотнения.

При увеличении времени предварительного выдерживания до 7 суток замораживание бетона при -25°С не снизило прочности. Лишь у бетона с В/Ц = 0,05 прочность составила 95% прочности эталона, твердевшего 28 суток при -10°С (без замораживания).

При -40°С у бетона с низким В/Ц наблюдались относительно большие потери прочности и, наоборот, у бетонов с высоким В/Ц (0,60-0,65) недобор прочности уменьшился при их замораживании сразу после изготовления. В остальных случаях понижение температуры замораживания привело к тому, что 100%-ная прочность бетона с В/Ц = 0,35 - 0,55 наблюдалась лишь при 7-суточном предварительном выдерживании. Для бетонов с более высоким В/Ц 7-суточное выдерживание оказалось недостаточным, видимо, вследствие введения большого количества нитрита натрия (поскольку назначалось оно от веса воды) и замедленного в связи с этим твердения бетона.

На рис. 59 показано влияние начальной прочности бетона с добавкой нитрита натрия на прочность его после замораживания. Из этих данных видно, что критическая прочность бетонов с противоморозными добавками зависит от их марки и составляет 50-70 кгс/см2. При замораживании бетона при -40°С хотя несколько и увеличиваются потери прочности по сравнению с замораживанием при -25°С, однако это различие в большинстве случаев не превышает 5-7%,

Анализируя данные рис. 60, можно отметить, что резкое увеличение водопоглощения, обусловливающего плотность и морозостойкость бетона, также прекращается при достижении им до замораживания прочности порядка 50-75 кгс/см2. В зависимости от В/Ц замораживание низкомарочного бетона до приобретения им критической прочности увеличивает его водопоглощение, в то время как бетона марки 200 и более - уменьшает.

Установленная на основании этих исследований критическая прочность бетонов с противоморозными добавками в зависимости от марки бетона представлена в табл. 50. Сравнение этих данных с соответствующими показателями для обычного бетона свидетельствует, что бетоны с противоморозными добавками можно замораживать по достижении ими меньших значений прочности, чем для обычного бетона. Объяснить это можно тем, что физические процессы, происходящие при замораживании бетонов с добавками, отличаются от аналогичных процессов, протекающих в обычных бетонах. Прежде всего у бетонов с противоморозными добавками лед, как уже отмечалось, образуется постепенно в процессе понижения температуры, тогда как в обычных бетонах, замораживаемых сразу после укладки, практически вся вода замерзает при температуре от -2 до -4°С. Лед, образующийся в бетоне с противоморозными добавками, менее прочный и плотный, чем лед, образующийся в обычном бетоне. Кроме того, водные растворы солей замерзают с меньшим увеличением объема, чем чистая вода.

Однако в связи с замедленным твердением бетона на морозе для достижения им указанной в табл. 50 критической прочности необходимо более продолжительное его выдерживание при расчетных температурах, чем обычного бетона в нормальных условиях (табл. 51): оно может составлять от 1 до 17 суток в зависимости от вида добавки, марки бетона и температуры твердения.

Поскольку при недостаточном количестве противоморозной добавки бетон может преждевременно замерзнуть, а избыток соли приводит к замедлению твердения и удорожанию его стоимости, в производственных условиях необходимо правильно определить среднюю (расчетную) температуру бетона, по которой следует затем назначить дозировку соли.

Эта расчетная (средняя) температура твердения бетона при изготовлении конструкций с модулем поверхности (Mn) свыше 12 принимается равной минимальной температуре воздуха за период выдерживания бетона (по табл. 51) до достижения им критической прочности. Если же минимальная температура воздуха за период выдерживания бетона до набора критической прочности выше среднемесячной, то количество добавки назначается по последней.

При изготовлении конструкций с Mn не более 12 и утепленных менее массивных расчетную температуру (t1) рекомендуется определять по видоизмененной формуле Б.Г. Скрамтаева.

где t2 - средняя температура воздуха за время T в °С;

t3 - температура свежеуложенного бетона;

y - объемный вес бетона в кг/м ;

с - удельная теплоемкость бетона в ккал/кг.град; в °С; Ц - расход цемента на 1 м бетона в кг; Э - выделение тепла 1 кг цемента за время T в ккал; К - коэффициент теплопередачу теплоизоляции от бетона в окружающую среду в ккал/м2*ч град; T - продолжительность выдерживания бетона до набора им критической, распалубочной или проектной прочности в ч; в - поправочный коэффициент на продуваемость опалубки и утеплителя.

Формула (12) может также применяться для назначения теплоизоляции бетона, если его необходимо выдерживать при низких температурах воздуха или ускорить его твердение за счет температурного фактора. В этом случае расчетную температуру твердения задают исходя из требуемой интенсивности твердения бетона и учитывая удорожание его стоимости за счет утепления.