книги из ГПНТБ / Волженский А.В. Гипсовые вяжущие и изделия (технология, свойства, применение)

Большое влияние на деформации усадки оказывает влажность бетона. Наибольшую величину усадки и на­ ибольшую интенсивность ее развития имеют образцы неизолированные при твердении в воздушной среде, наименьшую — влажные изолированные образцы; образ­ цы естественной влажности—изолированные имеют промежуточное значение.

Усадка у пропаренных образцов меньше усадки' об­ разцов воздушного твердения. При этом деформации

щебне, усадка меньше, чем у образцов, изготовленных па известняковом щебне. Деформации усадки растут с увеличением расхода вяжущего и водовяжущего отно­ шения.

Установлено, что взаимосвязь между величиной де­ формации усадки и марочной прочностью бетона нельзя рассматривать однозначно. Характер ее зависит от того, каким образом одновременно с прочностью бетона ме­ няется расход воды в бетонной смеси.

П о л з у ч е с т ь б е т о н о в . Основные показатели де­ формативноети ГЦП и ГШЦП бетонов — характеристи­ ка ползучести — ср^, мера ползучести — ct, коэффициент пластичности — и коэффициент упругости — y t — оказались близкими к таковым для аналогичных бето­ нов на портландцементе (табл. IV-21). Установлено, что деформации ползучести ГЦП и ГШЦП бетонов зависят от ряда как технологических факторов, так и от факто­ ров, связанных с условиями загружения образцов и усло­ виями их испытания под нагрузкой. Ползучесть бетонов развивается неравномерно в течение времени от момен­ та загрузки (в наших опытах 28 и 7 суток), и при неиз­ менном уровне напряжений (аОбж=0,2; 0,4 и 0,67?пр ) наблюдается ярко выраженный затухающий характер деформаций. Затухание при этом наступает тем раньше, чем больше возраст бетона к моменту его загружения. При нагружении образцов в возрасте 7 суток деформа­ ции ползучести превосходят примерно на 25—35% де­ формации образцов, нагруженных в возрасте 28 суток. Существенное влияние на ползучесть бетонов оказывает вид ГЦП н ГШЦП вяжущего. Деформации ползучести1 меньше у сухих образцов из бетона на основе гипсового вяжущего. С увеличением в составе ГЦП и ГШЦП вя­

153

жущего портландцемента с пуццоланой ползучесть воз­ растает и по абсолютному значению приближается к бетонам на портландцементе.

Т а б л и ц а IV. 21. Основные показатели деформативности ГЦП и ГШЦП бетонов

На деформации ползучести бетонов оказывает влия­ ние состав бетона. При o/R—const жирные бетоны имеют большую ползучесть, чем тощие.

Пропаривание бетона снижает деформации ползуче­ сти, что указывает на большое влияние микроструктуры ГЦП и ГШЦП камня на его деформативность. При этом кривые, характеризующие деформации ползучести бето­ на при прочих равных условиях, расположились в нис­ ходящем порядке в зависимости от режима пропари­ вания. Из сравнения показателей деформаций ползучести разных видов ГЦП и ГШЦП бетонов видно, что на­ именьшими деформациями обладают тяжелые бетоны.

Наибольшее влияние на ползучесть ГЦП и ГШЦП бетонов оказывает влажность бетона. При повышении влажности ползучесть этих бетонов увеличивалась и тем

больше, чем меньше в составе вяжущего содержится портландцемента с пуццоланой. В этих же условиях гипсо­ бетонные образцы имели лавинно-развивающиеся дефор­ мации ползучести, приводившие к разрушению образцов.

1 5 4

Рассматривая микроструктуруновообразований и, в частности, дисперсность их с точки зрения влияния «а прочностные и деформативные свойства ГЦП камня при кратковременном и длительном зарружении, можно от­ метить следующее.

В ранние сроки твердения ГЦП и ГШЦП вяжущего, твердеющего в нормальных условиях, его механические свойства обусловливаются в основном гидратацией полуводного гипса. Деформативность ГЦП и ГШЦП камня в этот период предопределяется свойствами дву­ водного гипса. В последующем идет накопление высо­ кодисперсных продуктов гидратации вяжущего, что со­ провождается ростом прочности твердеющего камня тем большим, чем выше содержание цемента в составе вя­ жущего. Одновременно возрастает его сопротивляемость деформированию. Причину уменьшающихся деформаций ползучести в этот период можно объяснить преимуще­ ственным влиянием качественных характеристик ГЦП и ГШЦП камня и, в частности, уменьшающейся дисперс­ ностью частичек новообразований. Старение (укрупне­ ние) частичек обусловливает нарастание жесткости сис­ темы и уменьшение ее деформативности. В условиях длительного нагружения это приводит к постепенному затуханию деформаций ползучести. Таким образом, сте­ пень и характер упруговязкопластических деформаций ГЦП и ГШЦП камня определяются не только качест­ венным и количественным содержанием новообразова­ ний в твердеющем вяжущем, но и меняющейся во вре­ мени микроструктурой камня, связанной с огрублением ее частиц и с другими внутренними изменениями самих новообразований. Отмечено четко выраженное снижение деформативности ГЦП и ГШЦП камня по мере увели­ чения возраста к моменту испытания. Это можно объ­ яснить увеличением количества новообразований, а так­ же их огрублением. Установлено влияние величины загружения на показатели деформативности. Оно тем больше, чем меньше возраст образцов к моменту ис­ пытания.

Несмотря на то, что фазовый состав новообразова­ ний ГЦП и ГШЦП вяжущего нормально твердевшего и пропаренного примерно одинаков, технические свойст­ ва его, и прежде всего упругопластические, различны. Объясняется это специфическими условиями формиро­ вания физической структуры ГЦП и ГШЦП камня при

155

тепловой обработке. Тепловая обработка .вызывает рез­ кое уменьшение удельной поверхности новообразований, что изменяет физико-технические свойства ГЦП и ГШЦП камня в делом. Так, прочность при сжатии, рас­ тяжении и изгибе у пропаренных образцов меньше по сравнению с такими же образцами, твердевшими «а воздухе в течение 28 суток. Более чувствительными к изменению величины частичек новообразований в твер­ деющем камне являются .показатели прочности при рас­ тяжении. Перестройка микроструктуры [ГЦП и ГШЦП камня, связанная прежде всего с огрублением состав­ ляющих ее частиц, отражается на деформативных свой­ ствах. Деформация ползучести при прочих равных усло­ виях у пропаренных образцов меньше, чем у образцов нормального твердения. Таким образом, прочностные и деформативные свойства пропаренных образцов зависят в первую очередь от качественных характеристик мик­ роструктуры.

Полученные результаты полностью согласуются с представлениями, высказанными А. В. Волженским о влиянии микроструктуры твердеющего цемента на его физико-механические свойства.

Большое влияние на прочностные и деформативные свойства ГЦП и ГШЦП образцов оказывает влажность.

Прочность ГЦП и ГШЦП камня в высушенных об­ разцах обусловливается силами сросшихся в монолит кристалликов, а деформативность камня— деформативностью отдельных кристалликов новообразований и проч­ ностью их контактов. Высушивание сопровождается уп­ рочнением контактов между частицами новообразований вследствие удаления адсорбционной и капиллярной вла­ ги, что .приводит к снижению деформаций образца. В высушенном камне нет условий для меж.кристаллизационного скольжения, а также для возникновения и раз­ вития дефектов структуры. Незначительное развитие де­ формаций ползучести обусловлено, вероятно, механиче­ ским диспергированием микроструктуры камня под дей­ ствием длительной нагрузки. По данным опытов, наи­ меньшей ползучестью обладают сухие образцы из гипса. Они значительно быстрее, чем ГЦП и ГШЦП образцы, приобретают минимальную скорость деформаций ползу­ чести.

Иные результаты получены при определении пласти­ ческих деформаций из гипсового и ГЦП и ГШЦП кам-

1 6 6

пя во влажном и водонасыщепном состоянии. В этих условиях контакты кристаллов новообразований значи­ тельно ослаблены, что обусловливает сравнительно низ­ кую прочность и повышенную склонность твердеющего камня к вязкому течению.

Чисто гипсовые образцы при любых нагрузках име­ ют большие деформации ползучести. Их разрушение на­ ступает во всех случаях и тем быстрее, чем больше влажность и нагрузка. У образцов из ГЦП и ГШЦП вя­ жущих с увеличением в них содержания портландцемен­ та и пуццолановой добавки ползучесть снижается. При этом ползучесть образцов, предварительно высушенных и затем помещенных во влажную среду, находится в прямой зависимости от ее относительной влажности и от того количества влаги, которое ими поглощено во время нахождения под нагрузкой. Здесь начинает про­ являться эффект адсорбционного понижения прочности с увеличением деформаций. В этих условиях влияние эффекта понижения прочности и повышения деформаций будет тем меньше, чем крупнее будут частицы новооб­ разований, поскольку последние характеризуются мень­ шей адсорбционной способностью. Таким образом, как прочностные, так и деформативные свойства ГЦП и ГШЦП камня обусловливаются особенностями его мик­ роструктуры, отличающейся от микроструктуры гипсо­ вых образцов и приближающейся к микроструктуре портландцементного камня, а также условиями его об­ разования. В результате этих же факторов деформации ползучести ГЦП и ГШЦП камня (в отличие от гипсо­ вого), затухая во времени, по абсолютному значению приближаются к ползучести образцов на портландцемен­ те. Характер этой зависимости, как было показано вы­ ше, сохранился и в бетонах с той лишь разницей, что здесь наложилось влияние ряда других факторов и, в частности, технологических.

Изменение во времени прочностных и деформативных свойств бетонов

Исследования влияния «старения» бетона на его прочностные и деформативные свойства показали, что призменная прочность и модуль упругости ГЦП „и ГШЦП бетонов, возросли во времени в среднем через

■167

1020 суток на 15—35%. При этом, если у влажных об­ разцов из ГЦП и ГШЦП вяжущих призменная проч­ ность после трех лет на всех уровнях загружения (сг=0,2-4-0,6 Rup) увеличивалась, то в этих же условиях образцы из гипсобетона разрушались и тем быстрее, чем выше уровень загрузки образцов. Упругие деформации последействия пропорциональны деформациям нагруже­ ния. Исследования показали, что ГЦП и ГШЦП бетоны способны восстанавливать деформации, подобно бетонам на портландцементе. Длительные испытания под нагруз­ кой подтверждают долговечность ГЦП и ГШЦП бетонов, особенно при твердении во влажных условиях.

Полученные данные позволяют рекомендовать бето­ ны на основе ГЦП и ГШЦП вяжущих для применения в конструкциях наравне с бетонами на портландцементе. Они позволили также определить расчетные характери­ стики и разработать рекомендации по конструированию изделий из этих бетонов. В зависимости от проектной марки ГЦП и ГШЦП бетонов можно принимать норма­ тивные сопротивления, приведенные в табл. IV.22, коэф­ фициенты однородности — по табл. IV. 23.

Расчетные сопротивления бетонов на ГЦП и ГШЦП вяжущих, определенные как произведение нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты од­ нородности, и основные коэффициенты условий работы следует принимать по табл. IV. 24. Значения начально­ го модуля упругости бетона на ГЦП и ГШЦП вяжущих ниже, чем для обычного тяжелого бетона, в среднем

159

Т а б л и ц а IV.24. Расчетные сопротивления ГЦП бетонов

Расчетные сопротивления в кгс/см2пр i проектной марке

*Тяжелый бетон

**Легкий бетон на искусственном крупном заполнителе объемной массой 300—700 кг/м3.

на 25%. Это может вызвать дополнительные начальные прогибы, например, в перекрытиях или в стенах яри эк­ сцентрично приложенных нагрузках. Поэтому е целью уменьшения влияния этого фактора при расчете конст­ рукций принят коэффициент условий работы бетона на сжатие тб, равный 0,74, а при растяжении — 0,9.

Прочностные и деформативные свойства изделий из ГЦП и ГШЦП бетонов при кратковременном и длительном действии сжимающей и изгибающей нагрузок

Деформативные и прочностные характеристики пане­ лей внутренних стен из тяжелого бетона и наружных блоков из легкого бетона на основе ГЦПВ и ГШЦПВ, полученные при испытании изделий на центральное и внецентренное сжатие при кратковременно и длительно действующих нагрузках, не отличаются от таковых для аналогичных изделий из портландцемента и отвечают требованиям расчета по несущей способности (первая группа предельного состояния) на прочность с учетом продольного изгиба согласно СНиП.

Проведенные испытания плит, панелей перекрытия и покрытия, а также балок при кратковременном дейст­ вии изгибающей нагрузки показали удовлетворительное совпадение расчетных нагрузок с фактическими, а так­ же соответствие расчета по деформациям, по образова­ нию и раскрытию трещин, а также прогибам (вторая группа предельного состояния) согласно СНиП.

Сцепление стальной арматуры в растворах и бетонах

П. П. Будников и С. П. Зорин, П. И. Боженов, А. В. Волженский, А. С. Шкляр и др., изучавшие возможность использования ангидритового, демпферного гипса, а так­ же эстрих-гипса для производства армированных гипсо­ бетонных конструкций, указывали на пониженное сцеп­ ление гипса с арматурой. На пониженные когезионные и адгезионные свойства гипсобетона по сравнению с бе­ тонами на портландцементе указывал Ю. Е. Корнилович.

Сцепление арматуры с бетоном, как показали мно­ гие исследователи, сводится к явлениям механического, физического и химического порядка. Сила сцепления арматуры с бетоном определяется совокупностью всех этих явлений.

По литературным данным, сила сцепления арматуры с цементным бетоном обычно находится в пределах

20—40 кгс/см2.

Сцепление арматуры в растворах и бетонах на ос­ нове ГЦП и ГШЦП вяжущих определяли методом продавливания. Для испытания готовили образцы разме­ ром 10ХЮХЮ см из бетбнных смесей и 7,07Х7,07Х Х7,07 см из мелкозернистых бетонов с удобоукладываемостью 30—40 сек. При изготовлении образцов их ар­ мировали посредине гладкими' стержнями диаметром 12 мм и № 12 — периодического профиля. Часть стерж­ ней предварительно покрывали антикоррозионной об­ мазкой: цементно-битумной, цементно-казеиновой, це- ментно-полистирольной, поливинилацетатной. Основные

___________________ ления арматуры с бетоном______________________

162