Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Миронов С.А. Бетоны, твердеющие на морозе

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
10.25 Mб
Скачать

ф

Е-

Я

Ф

2

ф

я

я

Я

а л

5 см

ай;

о

я _

2 =я

о о

я я

О I

я 65

® О СЯО

« ІН

X

С <0

л а

СЯ Q Я \0

«о 2 Я я

о о

Й Чо°

ю £ m

я

ф

1

ь

э

я

о

о

«Q а

X

Ф

я

Я

я

а

о

ф

{-

h

ffl

о

и

®

2

о

га

-

я

о

-

о

асо

а

2

9

 

05 Н-

 

ю га

 

 

ю

 

Я Г-

 

я «N

 

я

V

 

ю

я

Ь

о

О

я

СМ

ш

О

ю

гН

о

о

5 2

5 о

§ со

а н

Ф X

« ^

В 3

я Ч

E s

8 I

X я

а га

 

о

 

 

 

 

о

 

а

2

 

к

 

о

 

 

2

 

о

і*

о

я

 

ф

 

1-4

я

 

 

я

 

 

я

 

 

го

 

о

о

 

ю

о я

а Ü

с* ф

а «

ф

я °

§ *

X ш

ю

 

о

я

СП

 

я

 

я

ю

о

T#

Н

со

05

О со

05

о"

о ‘

 

со

СО

СО

05

о

о

 

г-

05

со

^

t-

о

о

1“Ч

 

СМ

гН

о_

05

05

о “

о*

г—t

о

СО

ю

 

со

о"

 

 

со

г-

г-

со

г~

со

 

 

со

СМ

со

со

со

СО

о

 

6

CM

со

 

г-

 

о "

о"

 

 

ю

см

 

г-

 

о

о

со

+

со

 

“ I

 

ü

2

 

+

+

О

О

О •§•

и о и «

СМ см см §

5Й ü ^ к

оО

СМ

СО

 

о

о

О

05

о"

т—{

о

о

1,0

 

см

га

8

0 ,7

о

о

 

 

со

1,0

о

^

О

 

О

СМ

 

СО

1,0

1 - 1

о

о

сэ

,0

гЧ

т-Ч

1

 

СМ

5+0,2

 

о

 

 

ю

га

 

&

+со

+X

СОcvj+ ПСѵ ! ОГ

о

о т

7

5

z

z u

^

3

я

щи

Пі

'S

z

z 4

Z

+

1 9 0

- 5 0 ,.—60°С, а потом оттаивали в воде при +15, +20°С по

трем последовательно чередующимся циклам

заморажи­

вания-оттаивания; 6+3, 15+3 и 6+15 ч.

 

 

Результаты определения остаточных деформаций

расши­

рения (рис. 61) показывают, что морозостойкость

бетона

с добавкой поташа по сравнению с контрольным

составом

ухудшилась. Добавки нитрита натрия и хлористых

солей,

наоборот, повысили морозостойкость бетона.

Величина

остаточных деформаций расширения в 1 мм/м,

принимае­

мая иногда в качестве критерия оценки морозостойкости

[102] , бетоном без добавки была достигнута через

20

циклов-, а с добавками поташа, хлористых солей и нитрита натрия - через 1 6, 46 и 65 циклов соответственно.

Снижение на 25% прочности на сжатие бетона без добав­ ки и с добавками поташа, хлористых солей и нитрита нат­ рия ориентировочно было достигнуто через 39, 24, 48 и 55 циклов. Это согласуется с данными по росту остаточ­

ных деформаций бетонов с добавками, но для бетона

без

добавки снижение прочности на сжатие наступает

значи­

тельно позднее, чем этого следовало ожидать по развитию деформаций.

Характерным при испытаниях морозостойкости бетонов по

определению прочности на растяжение при изгибе (с

при­

ложением двух сосредоточенных сил) явилось

резкое

уменьшение первоначального значения прочности

 

даже

после 25 циклов, когда прочность на сжатие

снизилась

в значительно меньшей степени. По сравнению с

 

проч­

ностью на сжатие прочность на изгиб оказалась, как

ми­

нимум, в 2 -3 раза более чувствительной к деструктивным

Рис. 6 1 . Остаточные деформа­ ции расширения бетона (1 :1 ,9 7 ;

:3 ,1 9 :0 ,5 )

без добавки ( і ) ,

с

10% К СО

(2), 3% NaCl + 4,5%

СаСІ 2 ( 3 ? и Ю% NafM02

(4)

при цикличном засораживании

 

(до -5 0 ,

-60°С ) и оттаивании

 

(д о+15,

20 С) в водонасы­

количество ииклоб

щенном состоянии

1 9 1

изменениям в бетоне: снижение этого показателя на 25% произошло через 5, 4, 15 и 22 циклов соответственно для

бетона без добавки, с добавками К

СО ,

МаСІ + CaCL„ и

NaN02.

2 3

 

1

Если для бетона без добавки количество циклов,

которое

он выдержал при определении морозостойкости по

тому

или иному показателю, принять за 1, то

морозостойкость

бетонов с добавками по отношению к нему

выразится

различными коэффициентами (табл.

6 0 ), которые

показы­

вают, что сравнительная морозостойкость бетонов,

опре­

деления по развитию остаточных деформаций и

понижению

прочности на изгиб согласуется между собой, в

 

отличие

от определенной по потерям прочности на сжатие.

 

Т а б л и ц а

60 . Коэффициенты морозостойкости бето­

нов по различным показателям при -5 0 , -6 0

С

 

 

Прочность бето-

Мооозостойкость бетона

Противо-

 

на в кгс/см^ до

по вели— по снижению на

испытаний на

чине ос-

25% прочн ости

морозная

мооозостойкость

тат очных при

при рас-

добавка

на сжа­

на рас­

деформа­

сжатии

тяжении

 

 

тие

тяжение

ций рас­

 

при изги­

 

 

 

при. из­

ширения

 

 

бе

 

 

 

гибе

в 1 мм/м

 

 

 

Без добавки

303

31,2

1,0

1,0

 

1,0

10% К2СОз

311

2 9 ,9

0,8

0,6

 

0,8

10% NaNOn

307

3 4 ,0

3,2

1,4

 

4 ,4

3% Naci +

246

29,6

2,3

1,2

 

3,0

+4,5% CaCL

 

Так как прочность на растяжение более чувствительна к

структурным нарушениям бетона,

ее и следует

использо­

вать для оценки морозостойкости

бетонов с

противо­

морозными добавками по сравнению с обычным бетоном.

1 9 2

' "Стойкость бетона в агрессивных водных средах

При эксплуатации бетон ряда конструкций подвергается

воздействию со стороны различных вод - морских,

грун­

товых, производственных. Поскольку в цементном

камне

содержатся растворимые в воде продукты, а в водах

-

различного рода соединения, вступающие в реакции с про­

дуктами гидратации, за счет этого происходит

коррозия

бетона, а затем и разрушение конструкций.

 

 

В. М. Москвин [lOOj выделяет три основных

вида кор­

розии бетона в водных средах. Коррозия первого

вида

( выщелачивающая агрессивность) характеризуется

раст­

ворением составных частей цементного камня и в

первую

очередь гидрата окиси кальция. Скорость выщелачивания зависит от быстроты проникания и от количества фильт­ рующейся через бетон воды, а также от ее жесткости: чем мягче вода, тем больше растворяет она Са(ОН) , Однако если бетон подвергается действию пресной воды без напора, то он практически не разрушается. Объясняет­

ся это тем, что образующийся в поверхностном слое

за

счет углекислоты воздуха СаСО уплотняет бетон,

 

пере­

водит Са(ОН)2 в нерастворимое3соединение.

 

 

 

Для коррозии второго вида (общекислотная,

углекислая,

магнезиальная и щелочная агрессивность) типичны

 

про­

цессы взаимодействия продуктов гидратации цемента

с

растворенными в воде солями с образованием либо

легко­

растворимых и вымываемых затем солей, либо

аморфных

продуктов, не обладающих вяжущими свойствами.

Напри­

мер, при действии на гидрат окиси кальция

хлористого

магния образуется легко растворимый в воде

хлористый

. кальций и непрочный аморфный гидрат окиси магния Са(ОН) 2 + M g C l2 = CaCL + М д (ОН)

Коррозия третьего вида (сульфатная агрессивность) ха­ рактеризуется тем, что продукты химических реакций аг­ рессивного раствора и цементного камня накапливаются в порах, каналах и трещинах бетона и кристаллизуются в них, разрушая структурные элементы цементного камня и

1 9 3

13 №> 767

бетона. В этом случае разрушающее воздействие

оказы­

вает анион SO^ , образующий при взаимодействии

с

ка­

тионом кальция сульфат кальция. Последний ,

кристалли­

зуясь в виде двувоцного гипса с увеличением объема

в

порах цементного камня, обусловливает в результате

на­

копления и роста кристаллов появление внутренних

напря­

жений, вызывающих образование трещин и

разрушение

(гипсовая хоррозия). Этот процесс возможен при

доста­

точно высоких концентрациях сульфатов в растворе.

 

 

При малых же концентрациях сульфатов агрессивное

их

действие проявляется вследствие образования

гидросуль­

фоалюмината кальция при взаимодействии сульфатов

 

с

гидроалюминатами, имеющимися в затвердевшем

порт­

ландцементе. Объем гидроалюмината при присоединении к нему гипса и воды из окружающей среды значительно уве­ личивается, вследствие чего в затвердевшем цементном камне возникают внутренние напряжения, вызывающие раз­ рушение бетона (сульфоалюмннатная коррозия).

Естественно, что коррозионные процессы

протекают

значительно быстрее в растворах, содержащих

агрессив­

ные катионы и анионы. Агрессивное воздействие сред осо­ бенно опасно, когда одновременно с коррозионными хими­ ческими протекают и физические процессы, в результате которых уменьшаются плотность и водонепроницаемость бетона (например, попеременное замораживание и оттаи­ вание) .

Поскольку процесс коррозии протекает в основном за счет взаимодействия солей с Са(ОН)^ и гидроалюмината­ ми кальция, то значит стойкость бетона тем больше, чем

меньше трехкальциевого силиката и алюмината

содержит­

ся в цементе или чем меньше в затвердевшем

цементном

камне содержание гидроокиси и гидроалюминатов кальция. При введении противоморозных добавок как раз и умень­

шается содержание этих соединений. И действительно

бе­

тоны с противоморозными добавками по стойкости в

аг­

рессивных водных средах не уступают обычному бетону,

а

в ряде случаев превосходят его (табл. 6 1 ). Из

бетонов

с

противоморозными добавками наименее стойким

является

бетон с добавкой нитрита натрия. Наиболее "инертной"

 

в

1 9 4

2

о

w

о

о

со

к

и

СО

Я

JS

$

S

CO

S

d

си

К

а

ѵ о

X

0

з

d

a

1

§

§

§

а

я

о

я

2

о

о

о

я

а>

Du

 

Сн

 

СО

Ш

о t«

СП 5 я ® о г t- CD

ш a

ѵ о ч

£ S

с4 С

У н

а

a о «о с

ь

О

тЧ

CD

ад

я

к

я

ѵ о

ад

Ь

 

 

 

 

 

 

ю

 

СО

 

 

 

 

 

 

 

-

d

 

 

 

 

ад

 

 

н

о

 

 

 

 

 

 

 

Ь

 

 

 

 

а ,-rt-

 

 

 

 

 

 

 

о

О

 

 

 

 

 

 

 

 

«

(D

 

 

 

 

 

 

 

о

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

ад

о

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СО

 

 

 

2о

CD

,~ч-

Ч

§

 

 

 

Я>

а

1—1С-і

 

 

 

° 9

 

 

 

 

 

 

 

я cD

 

 

 

 

 

 

Ь

Сч]

 

 

 

 

^

- ю

У

св

 

 

 

 

 

Г-

И

И

ад

 

 

 

 

 

М

Я

а z

 

 

 

 

 

г- *-»■

 

 

 

 

 

СО

 

_

D

У

 

 

 

 

 

 

 

а? л

 

 

 

ю §

 

І>

ч

 

 

СЧ

 

 

 

 

 

н

 

u

 

 

 

 

 

—л

 

 

я

о

 

0)

осо

 

 

 

 

а

^

я

2

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

ѵоё ^

 

 

 

 

 

 

«

 

я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СО ч

 

 

 

 

 

 

 

Н

-

о

 

я

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

я

I

 

 

 

 

Л

*

п

 

 

 

 

-

О

^

К

с-

й

 

 

 

 

£

\

 

2

и

о.

 

 

 

ш-о с>

С

о

ю

 

 

 

 

§

^

 

я

о

 

 

 

 

 

 

а1

5

*

оэ

 

 

 

 

 

0) S

2

 

 

 

 

 

d

 

СО

 

 

 

 

 

 

 

g a m

 

 

 

 

 

 

я

5

ѵо

о

 

 

 

 

 

 

я

*

о

я

 

 

 

 

 

со

 

ш

£

СП

 

 

 

щ

о

о

 

 

 

 

«

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СО

 

 

 

 

 

 

 

 

хо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

я

 

 

 

 

 

 

е*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і

g

 

 

 

 

 

 

 

 

О

ц

 

 

 

 

 

 

 

ад

ад

 

 

 

 

 

 

 

 

Е- Я

 

 

 

 

 

 

 

 

о

о

 

 

 

 

 

 

 

сЗ

&

 

 

 

 

 

 

 

w ю

 

 

 

 

 

 

 

ю

CD

03

ю

ю

г-

СО

г-

ю

00

гЧ

гЧ

гЧ

чН

гЧ

•"t

ю

со

CD

см

 

н

г-

ю

CD

гЧ

н

гЧ Н

чН

 

я

я

я

я

о

см

ю

 

ю

00

СО

'Ф СО

о

 

тЧ

тЧ гЧ

СМ

 

CD

я

я

00

о

О

 

СО

СМ

со г~

г-

 

н

 

 

Ч—1

тЧ

О)

03

СО Г~

о

о

03

СО t4

ю

 

гЧ гЧ

ч—1

со

см

СО СО

о

о

СО

CO CD

03

ч—і

гЧ

тЧ тЧ

гЧ

о

00

О

 

S

СО

 

о

со

01

іЧ

 

тЧ

тЧ

Н

см

СО

г-

Ю

 

о

СО

ютЧ со со

тЧ

Н

^

 

гЧ

о

о

СМ О

 

ю

со

Ю

CD

 

CD

со

СО

см <ч

 

гЧ

о

,—.

 

ю

 

ю

Ю'

10 гЧ

 

гі

СМ

'—1 '—1■—1

 

1

 

 

СО

о

о

о

 

о

см

03

03 03

 

03

я

 

 

 

 

ю

о

ю

 

 

 

 

§

 

 

 

+

 

 

 

 

ѵо

 

 

сЧ

+

СО

о

 

 

ч

 

 

о

-; J*

8

СМ

 

Z

О о

 

ад

ад

щ

ьс;

Z

Z

и

 

 

 

 

 

+

••ю

ю^

^ 9.

гЧ ÖÖ

164

133

1 2 9

16 8

О

8

 

10

0

127

 

122

86

10 2

13 9

1 4 0

138

147

1 6 0

2 8 9

251

(+20) (-5 )

28

90

Без добавок

К СО 5

1:2:3,5:

:0,55

1 9 5

табл. 61

ф

s

к

ф

*

к

о

et

о

а

С

см

S

 

о ѵо

 

 

 

 

 

X

 

о

 

 

 

 

Условия

выдер­

 

живания

образ­

цов в

сутках

(° С)

Добавка

коли­

 

чест­

во в

% от

веса

це­ мен­ та

со­ став

 

 

О

*

 

 

 

 

 

8

8

 

 

 

 

и

 

Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

05

Н

X

^

СМ

СО

гЧ см

14

СО

CD

СМ

Ю

00

Ю

гН

тН

іН

О см

X

о

 

•'t

со

о

со

(S.

 

t''

см

 

’-с

іч

05 О

XО

со 05

 

 

см

со

со см

г~

гЧ

гЧ

»-I

LO

X

СМ

^

^

см

г-

тЧ

СМ

гЧ

гЧ см со

гН СО [•>-.

тЧ гЧ ^

СО

со

05

см

гч

ю

СМ

t-Ч

’—I

— ю

ю

Ю

t-Ч

и

1

I

I

о

о

о

05

05

05

Ю

 

 

СО

О

■'t’

 

1~1}

соч-

 

 

см

oN

Z и у

ф

Z І о+

Я

h

О

О

0)

са

а

а

£0

о

и

с

о

са

X

X

ф

ф

к

я

X

ф

я

3

о

>>

3

соа

>>

к

со

Ф

04

3

 

1 9 6

смысле взаимодействия с С а ^ Н )^ и С А.ас^ при

тверде—

нии бетона.

 

Следует отметить, что эти данные получены при

приме­

нении наименее пригодного для службы в агрессивных сре­

дах высокоаліоминатного алитового спасского

портланд­

цемента. М. Г. Давидсон установил достаточно

высокую

солейстойкость бетона с добавкой поташа на

низкоалю-

минатном (волховском) портландцементе, если образцы в

течение первого времени выдерживались при

отрицатель­

ных температурах, т. е. когда формировался бетон

доста­

точно плотной структуры.

 

 

 

Поскольку введение противоморозных добавок лишь

не­

существенно изменяет морозостойкость и

коррозионную

стойкость бетонов, для повышения их долговечности

 

при­

емлемы все способы, применяемые с этой целью

 

для

обычного бетона.

 

 

 

 

\

 

об­

Так как при гидратации цемента в растворах поташа

разуется КОН, то жидкая фаза твердеющего бетона

с этой

добавкой может рассматриваться как агрессивная

среда

по отношению к затвердевшему бетону.

 

 

 

Е. Н. Ухов изучал действие растворов поташа на затвер­ девший бетон. Для этого пропаренные, а также твердевшие в стандартных условиях бетонные образцы подвергались циклическим воздействиям растворами поташа 15 и 30%- ной концентрации (7 суток выдерживания в указанных сре­ дах, 3 суток в воздушно-сухих условиях).

Прочностные показатели образцов, подвергавшихся попе­

ременному увлажнению и высушиванию (табл. 6 2 ),

сви­

детельствуют, что 15 и 30%-ные растворы поташа не

яв­

ляются агрессивными средами для затвердевшего

бетона,

не имевшего нарушений в структуре. Все образцы

за

пе­

риод наблюдения сохранили острые грани и при внешнем

осмотре не имели никаких признаков разрушения (

наблю­

давшееся понижение прочности характерно и для

бетона,

выдерживаемого в воде).

 

1 9 7

со

ю

со

со О

Ю

СО

О

О) СО СО

со

Ю

со

<М со

СО

Ю

Ю

СО ^

со

Н

Н Н

гЧ і-Ч

г Ч

Н

г Ч

г Ч t - Ч

т Ч

СО

со ю

CD

T-i CD

t-

СО

со

1 со

СО

СО

СМ

CD

со

СО

СО СО

СО

СО

со

гЧ

1—1 гЧ

 

тН

1-4

гН

г—1

і-Ч

т-Ч t-Ч

СО

CD

W

Н

®

СО со f-

CD

.-ч

см

СМ

СМ о

СО

Ч* СО Н

со

со

 

т-Ч

гЧ

гН

^

Н гЧ Н

гЧ*гЧ

о ю о

О Ю О

 

со о о ю о

 

тН СО

 

тЧ со

 

гЧ СО

 

1-4 со

оо

 

X

 

 

ои

 

ои

 

 

 

ои

§

 

 

 

 

о

 

о

§

 

о

 

о

щ

 

СМ

 

С М

Ш

 

см

 

см

 

5£М

s

ёрі

5?М

К

Q.CM

й- 2

&

®

2

а

 

а

со

2

с

 

с

 

с

с

о

 

 

К

Е й

 

W

о

 

0

\

«

О

о

\

 

О

&

О

о

а

о

й

 

ь

с

и

о

k

Е-

с

и

 

Ь

и> *

С-

 

 

*

о

СМ

U

м

 

о

00

о

 

СО

СО гЧ

с о

в

Й

СО н

00

 

СО

см

^

см

с

^

СМ «

см

 

 

 

ю

 

 

ю

 

 

 

 

 

 

ч.

 

 

ю

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

со

 

 

ю

 

 

 

 

 

 

ю

 

 

со

 

 

 

 

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

гЧ

 

 

 

I

о

СО

►а

й

ä и

а о

ш о с2 СО

ф ш

ь &

2 ь

0) со

*0 а с* ф

О с

с

ф

ь

«

о

X

л

X

со

S

К

Ü

X

со

ф 2 о X

X а

л с X

ф "аГ

н X s X соо. ф Ö £

8 g

g- 5

С. о у +

« S

+ а.

со сГ

+ о

? &

см «

ь X

2 о

к а>

* Е

(3) S о. 2

а

ш

е-

1 9 8

Щелочная коррозия бетона

 

Впервые о щелочной коррозии бетона сообщил Т.

Стен­

тон. С того времени было установлено много

случаев

разрушения бетона по этой причине [7 3] . Щелочи взаимо­ действуют с активным кремнеземом очень медленно, од­ нако в некоторых случаях первые его признаки появились через 1 год после укладки бетона.

Наряду со щелочами в коррозионных процессах участвует и гидрат окиси кальция [і15] . Взаимодействие щелочи с активным заполнителем в присутствии гидрата окиси каль­ ция во времени проходит несколько стадий, заканчиваю­ щихся реакцией с гидратом окиси кальция. Участие Са(ОН)^ в коррозионных процессах заключается: в выводе кремнекислоты из раствора, восстановлении концентрации ще­

лочи и создании благоприятных условий для

дальнейшего

перевода части кремнезема заполнителя породы в

раст­

воримое состояние, а также в образовании с

кремнекис­

лотой из раствора гелеобразного гидросиликата,

прини­

мающего наряду с гидросиликатами, образующимися

в

процессе гидратации цемента, участие в создании оболоч­ ки вокруг зерен заполнителя.

Эффект расширения бетона в результате взаимодействия щелочей с активным кремнеземом зависит от молкулярного соотношения едкой щелочи ( 1^0 ) к реакционноспо­ собному кремнезему ( S lC ^ ) заполнителя [73, 115]. Это

отношение определяет количество щелочей на каждую

реа­

гирующую частицу, а также относительную местную

кон­

центрацию щелочей и извести, поскольку последняя умень­

шает тенденцию превращения продукта реакции в

разбу­

хающий гель. При слишком малом содержании щелочи

об­

разуется незначительное количество геля, в то-время

как

при повышенном количестве щелочи получается более жид­ кий продукт реакции, показывающий меньшее давление. Присутствие воды также очень важно для реакции расши­ рения, которая невозможна в сухом бетоне.

Действие поташа на бетон с реакционноспособными за­ полнителями равноценно действию щелочей [47; ІЗ^.Э тим и обусловлено запрещение [171] изготовления бетонов с

1 9 9

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ