Юрины заметки про Бетон

Теплопроводность — это способность материала проводить тепло, измеряемая количеством тепла, проходящего в течение 1 ч через квадратный метр поверхности тела толщиной 1 м при разности температур 1°.

Теплопроводность обычного бетона зависит от его состава и составляет для насыщенного водой бетона от 1,1 до 2,9 ккал м2-ч-град/м.
Плотность не влияет на теплопроводность обычного бетона, но вследствие низкой теплопроводности воздуха, теплопроводность легкого бетона изменяется в зависимости от плотности.

Может быть сделан вывод, что минералогический состав заполнителя значительно влияет на теплопроводность бетона. В общем следует сказать, что базальт и трахит имеют низкую теплопроводность, доломит и известняк — среднюю, а кварц — самую высокую, что зависит также от направления теплового потока относительно ориентации кристаллов. Степень насыщения бетона играет важную роль, так как теплопроводность воздуха ниже, чем воды. Например, в легком бетоне повышение влажности на 10% вызывает увеличение теплопроводности почти в два раза.
Прочитать подробнее »

Для каждой смеси существует минимальный объем пор, необходимый для обеспечения морозостойкости. Клигер считает, что этот объем составляет 9% объема растворной части, имея в виду воздух, содержащийся в цементном камне. Контролирующим фактором является расстояние между пузырьками воздуха, т.е. толщина цементного камня между соседними воздушными порами.

Расстояние 0,025 см между порами достаточно для гарантии защиты от мороза. Так как общий объем пор в данном объеме бетона определяет прочность бетона, следовательно, воздушные поры должны быть возможно меньшего размера. Их размер в значительной степени определяется процессом пенообразования. На практике поры имеют разные размеры, и их размер обычно определяют удельной поверхностью в см2/смг.

Не следует забывать, что в бетоне всегда есть случайно защемленный воздух независимо от наличия воздухововлекающих добавок, следовательно, имеется два вида пор и удельная поверхность выражает общий объем пор в цементном камне. В хорошо приготовленном бетоне с воздухововлекающими добавками удельная поверхность пор составляет приблизительно от 1000 до 1500 см но иногда может доходить до 2000 см~1.

Удельная поверхность пор случайно защемленного воздуха составляет менее 760 см Размер пор колеблется в пределах 0,005—0,13 см.
Объем вовлеченного воздуха в данном бетоне не зависит от объема случайно защемленного воздуха, а зависит только от количества возду-хововлекающей добавки. Чем больше введено добавок, тем больше вовлеченного воздуха, но существует предельная величина добавки, выше которой объем пор не увеличивается. На воздухововлечение при данном содержании добавки влияют и другие факторы.

Смеси с лучшей удобоукладываемостью содержат больше воздуха, чем жесткие. Увеличение тонкости помола цемента снижает эффективность воздухововлече-ния, но влияние различных свойств цемента еще не вполне ясно. Гранулометрический состав заполнителя также влияет на объем пор. Этот объем уменьшается при применении очень мелкого песка, а применение песка, просеянного через сито с отверстиями 0,7—0,3 см, повышает содержание вовлеченного воздуха; такое же влияние оказывает применение угловатых заполнителей вместо круглых.
Прочитать подробнее »

Хотя тепловые свойства бетона и не связаны прямо с долговечностью, но они определяют поведение бетона в различных условиях и играют большую роль при проектировании массивных конструкций. Поэтому тепловые свойства бетона должны быть указаны в проекте.

Например, в проекте здания должна быть оговорена степень изоляции; в плитах не должно появляться температурных трещин и деформаций, при изменениях температур температурные напряжения, возникающие в статически неопределимых системах, должны быть рассчитаны; в массивных бетонных конструкциях должно быть определено возможное повышение температуры вследствие гидратации цемента и предусмотрена система охлаждения.
Прочитать подробнее »

Воздух вовлеченный в бетон при помощи специальных веществ является полезным компонентом. Этот воздух следует отличать от случайно защемленного воздуха. Он отличается по величине образуемых воздушных пор: поры от вовлеченного воздуха имеют размер порядка 0,05 см, а случайно защемленный воздух образует значительно большие поры, почти такие же, как раковины на поверхности бетона.

Вовлеченный воздух образует замкнутые поры в цементном камне вследствие отсутствия сквозных каналов для пропуска воды. Проницаемость бетона не меняется. Поры не заполняются продуктами гидратации цемента, так как гель может образоваться только б воде.

Повышенная морозостойкость бетона с воздухововлекающими добавками была открыта случайно, когда заметили, что при помоле цемента с добавкой гидролизованной крови в качестве интенсификатора помола бетон получался более долговечным, чем при помоле без интен-сификаторов.

Основные группы воздухововлекающих добавок:
а) животные и растительные жиры и масла и их жирные кислоты;
б) природные древесные смолы, которые, реагируя с известью цемента, образуют растворимые соединения. Смолы могут быть предварительно нейтрализованы Na(OH) с образованием водорастворимого мыла (например, винсол);
в) смачивающие вещества, такие, как щелочные соли сульфатов и сульфонатов органических соединений (например, дарекс). Существует большое количество фирменных названий воздухововлекающих добавок, но применению их должна предшествовать проверка в бетонной смеси.
Прочитать подробнее »

В случае дорожных покрытий мороз не только непосредственно влияет на долговечность бетона, но и обусловливает необходимость применения солей, понижающих температуру замерзания воды.

Для этой цели обычно применяют NaCl и СаС12; их периодическое воздействие при чередовании замораживания и оттаивания приводит к поверхностному шелушению бетона. Соли создают осмотическое давление и вызывают движение воды к верхней плоскости плиты, на которой она замерзает. Так как наибольшие разрушения наблюдаются при
относительно низкой концентрации солей в бетоне (2—4%), Фербек и Кли-гер считают, что имеет место преимущественно физический, а не химический механизм разрушения. Действительный механизм, в результате которого соли-антиобледенители вызывают шелушение бетона, еще не выяснен.

Применение воздухововлекающих добавок делает бетон значительно более стойким к поверхностному разрушению, но причина этого влияния вовлеченного воздуха-еще не установлена.
Прочитать подробнее »

Прежде чем перейти к действию замораживания и оттаивания на затвердевший бетон, т. е. касаться одной из основных проблем долговечности, остановимся на действии мороза на свежеуложенный бетон и связанном с этим вопросе зимнего бетонирования.

При замораживании еще не схватившегося бетона действие мороза на него будет похоже на вспучивание водонасыщенного грунта: вода затворения при замораживании вызывает увеличение объема бетона, и, так как на химические реакции воды не остается, схватывание и твердение бетона замедляется.

Наблюдения показали, что если бетон заморозить сразу после укладки, схватывания не происходит и цементного камня, который мог бы разрушиться от льдообразования, не образуется. Бетон, оставленный при низкой температуре, не схватывается. Если произойдет оттаивание и бетон будет подвергнут повторному вибрированию, он будет схватываться и твердеть без потери прочности. Но, вследствие расширения воды затворения при замерзании, в бетоне при повторном вибрировании образуется значительный объем пор и соответственно прочность будет очень низкой.

Замораживание бетона после схватывания, но до приобретения им необходимой прочности, вызывает расширение вследствие льдообразования, что приводит к разрушению и невосполнимой потере прочности. Если бетон имеет достаточную начальную прочность, он может подвергаться замораживанию без разрушения не только вследствие более высокого сопротивления давлению льда, но и потому, что большая часть воды затворения связывается цементом или располагается в порах геля и замерзнуть не может.
Прочитать подробнее »

Существует четыре метода испытаний по ASTM (С 290—57Т, С 291—57Т, С 292—57Т и С 310—57Т). В этих испытаниях приняты две скорости замораживания, каждая для оттаивания на воздухе и в воде, а также возможно оттаивание в рассоле. Результаты, получаемые при испытаниях, различны: при замораживании в воде насыщенного водой бетона создаются значительно более тяжелые условия испытаний, чем на воздухе. Быстрое замораживание вызывает более быстрое разрушение. Степень насыщения образцов к началу испытаний увеличивает скорость разрушения.

Разрушения от действия мороза можно определить разными способами. Общепринят метод измерения изменений динамического модуля упругости образца. Уменьшение его после определенного количества циклов замораживания и оттаивания свидетельствует о разрушении ««бетона.

Этот метод показывает разрушения от действия мороза раньше, чем их можно заметить визуально или определить другими методами, хотя такое объяснение уменьшения величины модуля после первых же циклов замораживания и оттаивания вызывает сомнение.

Действие мороза может быть установлено также по потере прочности при сжатии и изгибе или по изменению длины или веса образца. Последний способ предпочтительнее, когда разрушения от мороза происходят преимущественно на поверхности образца, но он не пригоден при внутренних повреждениях, где результаты зависят также от размеров образца.
Прочитать подробнее »

Во влажной атмосфере S02, С02 и другие кислые газы действуют на бетон: растворяют и удаляют частицы затвердевшего цемента и превращают бетон в рыхлую пористую массу. Этот вид воздействия встречается в дымовых трубах и железнодорожных тоннелях, при паровозной тяге, а также в промышленных производствах. Действие различных кислот подробно исследовалось Ли. Следует лишь напомнить, что все виды портландцемента некислотостойки.

Бетоны разрушаются также при действии воды, содержащей свободную С02; например, болотной воды. Вода, образующаяся при таянии льда или конденсации и содержащая небольшое количество С02, растворяет Са(ОН)2, вызывая разрушение поверхности бетона.

На этот вид воздействия следует обращать особое внимание при строительстве труб и лотков в горных районах не только с точки зрения долговечности, но и потому, что выщелачивание цемента обнажает заполнитель и повышает шероховатость труб. Поэтому предпочтительнее
применение заполнителей из карбонатных пород.

Хотя бытовые сточные воды имеют щелочную реакцию и не действуют на бетон, разрушения канализации наблюдались во многих случаях, особенно при высоких температурах, когда сернистые соединения превращаются с помощью анаэробных бактерий в H2S. Это соединение само по себе не является разрушающим агентом, но, растворяясь в пленках влаги на поверхности бетона и окисляясь аэробными бактериями, оно переходит в серную кислоту. Разрушение происходит выше уровня сточных вод вследствие растворения цемента.

Проводятся различные физические и химические испытания кислотостойкости бетона, но стандартных методов испытаний до сих пор не существует. Предпочтительнее реальные условия испытаний, так как при испытаниях в концентрированной кислоте все цементы растворяются и нельзя установить относительного преимущества одного из них. Поэтому следует относиться с осторожностью к интерпретации результатов ускоренных испытаний.
Прочитать подробнее »

Морская вода содержит сульфаты и механизм действия на бетон аналогичен рассмотренному выше. Кроме химического воздействия, кристаллизация солей в порах бетона может приводить к его разрушению вследствие давления кристаллов соли. Так как кристаллизация происходит там, где вода испаряется, этот вид воздействия наблюдается в надводной части бетона.

Хотя раствор соли перемещается в бетоне в результате капиллярного подсоса, он действует на бетон только, если вода может проникнуть в глубь бетона, следовательно, и в этом случае непроницаемость бетона— наиболее надежное средство его защиты.

Бетон в зоне переменного уровня воды, подвергающийся попеременному увлажнению и высушиванию, разрушается быстрее, чем постоянно увлажняемый бетон. Фактическое действие морской воды изменяется и замедляется вследствие осаждения в порах бетона гидрата окиси магния. В тропическом климате воздействие морской воды более интенсивно.

В ряде случаев воздействие морской воды на бетон сопровождается разрушающим действием мороза, ударов волн, истирания; все это усиливает разрушение бетона.

Хотя действие сульфатов в морской воде аналогично действию насыщенных сульфатами грунтовых вод, оно не сопровождается расширением бетона, определяемым лабораторными испытаниями, как в предыдущем случае. Отсутствие расширения объясняется присутствием в морской воде большого количества хлоридов, замедляющих расширение: гипс и сульфоалюминат кальция обладают большей растворимостью в растворах хлоридов, чем в воде, и поэтому вымываются морской водой, а в лабораторных испытаниях они остаются на месте и вызывают расширение. Это лишнее доказательство трудности распространения результатов лабораторных исследований на реальные условия эксплуатации. Прочитать подробнее »

Только небольшая часть от общего объема применяемого в строительстве бетона подвергается сильным химическим воздействиям. И это хорошо, так как стойкость бетона к действию химических агентов ниже, чем к другим воздействиям.

Наиболее часто встречающимися формами химической агрессии являются выщелачивание цемента, действие сульфатов, морской воды и природных слабокислых вод.

Стойкость бетона зависит от вида применяемого цемента. Установлено, что стойкость его повышается в такой последовательности:

1) обычный и быстротвердеющий портландцемент;

2) шлакопортландцемент  или  низкотермичный  портландцемент;

3) сульфатостойкий портландцемент или пуццолановый портландцемент;

4) сульфатношлаковый (гипсошлаковый) цемент;

5) глиноземистый цемент. Прочитать подробнее »