Юрины заметки про Бетон

Этот процесс отличается от пропаривания при атмосферном давлении как по технологии, так и по природе получаемого продукта.

Поскольку создается давление выше атмосферного, то камера пропаривания должна представлять собой резервуар высокого давления со снабжением влажным паром, при этом необходим избыток воды, так как нельзя допускать, чтобы перегретый пар входил в контакт с бетоном.

Пропаривание при повышенном давлении впервые было применено при производстве силикатного кирпича и до сих пор успешно применяется для этой цели. В области бетона автоклавная обработка обычно применяется для сборных элементов как из тяжелого, так и из легкого бетона в тех случаях, когда требуется одна из следующих характеристик: а) высокая прочность в раннем возрасте (28-суточная прочность может быть достигнута за 24 ч)\ б) повышенная долговечность (улучшается сопротивление бетона сульфатной агрессии к другим формам химического воздействия, а также замораживанию и оттаиванию, уменьшаются выцветы); в) низкая усадка и пониженная влагопередача.

Оптимальная температура обработки была установлена экспериментальным путем. Она составляет около 176° С, что соответствует давлению насыщенного пара 8,4 кгс/см2.
Прочитать подробнее »

Мы уже видели, что повышение температуры при твердении ускоряет химические реакции гидратации и таким образом благотворно воздействует на рост прочности бетона в ранние сроки без каких-либо отрицательных последствий, влияющих на последующую прочность.

Однако более высокая температура при укладке и схватывании, хотя и повышает очень раннюю прочность, может неблагоприятно повлиять на прочность в возрасте от 7 суток и больше. Это объясняется тем, что при быстрой начальной гидратации образуются продукты с более плохой физической структурой, возможно более пористой, поэтому значительная часть пор всегда остается незаполненной.

Из отношения гель:пространство вытекает, что это может привести к более низкой прочности по сравнению с менее пористым цементным камнем, хотя в нем происходила медленная гидратация, в конечном счете в таком цементном камне достигается высокое отношение гель: пространство.

Интересно отметить, что даже бетон, изготовленный при 4,4° С и хранившийся при низкой температуре (—3,9° С) в течение четырех недель, а затем при 23,9° С после трех месяцев, прочнее такого же бетона, хранившегося при постоянной температуре 23,9° С. Типичные кривые для бетона с расходом портландцемента 305 кг/м3 при 4,5% вовлеченного воздуха. Подобное поведение наблюдалось, когда использовался быстротвердеющий портландцемент и модифицированный цемент. В бетонах с добавкой хлористого кальция вредное воздействие высокой температуры в период схватывания ослабляется.

Повышение прочности, вызванное добавлением хлористого кальция, зависит от температуры бетона и пропорционально возрастает с понижением температур. Например, при 12°С добавление 2% повышает односуточную прочность на 140%, а относительное увеличение в той же смеси при 48,9° С дает только 50%. Подобного поведения следовало ожидать, поскольку степень гидратации при более высоких температурах выше даже без катализатора, так что для действия СаС1.

Все описанные до сих пор опыты проводили в лаборатории, и, по-видимому, режим на строительной площадке в жарком климате не может быть таким же. Существуют некоторые дополнительные факторы воздействия: влажность окружающей среды, прямая радиация солнца, скорость ветра и метод ухода. Следует напомнить также, что качество бетона зависит от его температуры, а не от температуры окружающей атмосферы. К тому же уход путем орошения в ветреную погоду приводит к потере тепла в результате испарения, так что температура бетона будет ниже, чем при применении изолирующих пленок.

Шалон установила, что испарение непосредственно после изготовления благоприятно, возможно, потому, что вода испаряется из бетона в то время, когда капилляры еще могут разрушаться, что уменьшает эффективно водоцементное отношение. Если, однако, испарение приведет к высыханию поверхности, то может возникнуть пластическая усадка и образование трещин. Прочитать подробнее »

Здесь будет дано краткое описание различных способов ухода, так как существует множество практических режимов, зависящих от условий на площадке, размеров, формы и положения деталей.

В том случае, когда выдерживаются детали с небольшим соотношением поверхности и объема, перед укладкой бетона можно формы смазать маслом и увлажнить; формы можно также увлажнять во время твердения, а после распалубки бетон должен быть увлажнен распылением воды и закрыт полиэтиленовыми листами или другими материалами.

Бетонирование элементов с большой поверхностью бетона, таких, как дорожные плиты, представляет более серьезную проблему. Для предотвращения образования волосных трещин на поверхности при высыхании следует предотвратить потерю воды даже до схватывания. Поскольку бетон в данное время малопрочен, необходимо покрыть поверхность бетона. Эта защита требуется только в сухую погоду, но может быть также полезна для предохранения поверхности свежего бетона от дождя.

Когда бетон схватился, влажное выдерживание обеспечивается контактом бетона непосредственно с водой. Это может быть достигнуто распылением или поливкой, а также покрытием бетона мокрым песком или землей либо древесными опилками или соломой. Можно применять периодически увлажняемые хлопковые маты или маты из пеньки и джута, пропитанные битуминозным составом, или на поверхность бетона можно нанести абсорбирующее покрытие, поглощающее воду.
Прочитать подробнее »

В пределах скоростей, с которыми производится нагружеиие образца, скорость приложения нагрузки значительно влияет на определяемую прочность бетона: чем меньше скорость, с которой возрастает напряжение, тем ниже определяемая прочность.

Это может быть результатом увеличения напряжения во времени вследствие ползучести, а при достижении предельного напряжения разрушение происходит независимо от величины прилагаемого напряжения. Нагружение в течение 30—240 мин вызывает разрушение при 84—88%-ной предельной прочности, полученной в случае, когда нагружение происходило со скоростью около 2,1 кгс/см2/сек.

Результаты испытаний на изгиб зависят от скорости нагружения так же, как и при испытании на сжатие. Испытания Райта показывают, что рост скорости увеличения напряжений с 1,4 до 79,8 кгс/см2/мин увеличивает предел прочности при изгибе примерно на 15%.
Прочитать подробнее »

Для получения хорошего качества бетона укладка смеси должна сопровождаться уходом — созданием соответствующих условий на ранних стадиях твердения. Под уходом понимаются режимы, способствующие гидратации цемента, включающие контроль за температурой и влагообменом.

Более того, цель ухода заключается в сохранении насыщенности бетона влагой насколько это возможно, пока пространства, первоначально наполненные водой в свежеуложенной смеси, не будут заполнены требуемым количеством продуктов гидратации цемента. В том случае, если бетонная смесь приготовлена на строительной площадке, активный уход прекращается почти всегда до того, как произойдет максимально возможная гидратация. Влияние влажного выдерживания на прочность можно установить на примере бетона с В/Ц, равным 0,5.

Необходимость выдерживания обусловливается тем, что гидратация цемента может происходить только в капиллярах, заполненных водой. Поэтому потеря воды в результате испарения в капиллярах должна быть предотвращена. Более того, вода, потерянная в результате самоусыхания, должна быть заменена водой извне, т. е. должно быть обеспечено проникание воды в бетон.
Прочитать подробнее »

Зависимость между ВЩ и прочностью бетона действительна только для одного вида цемента и в одном возрасте. Зависимость прочности от отношения гель: пространство является более общей, поскольку количество геля в цементном тесте в любое время само по себе зависит от возраста и вида цемента.

Другими словами, различные цементы требуют различной продолжительности во времени для получения такого же количества геля.

Интенсивность роста прочности различных цементов показаны типичные кривые зависимости прочности от времени. Влияние условий выдерживания бетона на прочность будет рассмотрено в данной главе ниже, но здесь мы сталкиваемся с практической проблемой прочности бетона, который испытыва-ется в различном возрасте. В большинстве случаев испытания проводятся в возрасте 28 суток, когда прочность бетона значительно ниже его прочности в более позднем возрасте.

Ранее рост прочности после 28 суток рассматривался лишь как фактор, увеличивающий запас прочности, но в 1957 г. в Строительных правилах для железобетона (CP 114) было предусмотрено, что при проектировании состава бетона следует учитывать рост прочности бетона при отсутствии нагрузки до определенного возраста. Строительные правила CP 114 определяют допускаемые напряжения в различные сроки, причем за единицу принят предел прочности при сжатии в 28-суточном возрасте. Разумеется, указанные данные не применимы при использовании ускорителей твердения.
Когда отсутствуют более точные данные по применяемым материалам, можно принять 28-суточную прочность в 1,5 раза больше 7-суточной.
Прочитать подробнее »

Аномалии в поведении крайне жирных смесей рассмотрены ранее, но величина отношения заполнитель: цемент влияет на прочность всех бетонов средней и высокой прочности, т. е. бетонов с прочностью около 350 кгс/см2 и выше.

Несомненно, что соотношение между заполнителем и цементом является лишь второстепенным фактором для прочности бетона, однако установлено, что при постоянном В/Ц более тощие смеси имеют более высокие прочности.

Это, возможно, связано с поглощением воды заполнителем: большее количество заполнителя поглощает большее количество воды, и эффективное водоцементное отношение, таким образом, уменьшается.
Прочитать подробнее »

Чем меньше разность между минимальной и средней прочностью бетона, тем меньше необходимый расход цемента. Фактором, контролирующим эту разность для бетона с данным уровнем прочности, является контроль качества, под которым понимается контроль изменения свойств составляющих бетонной смеси, а также контроль всех операций, обеспечивающих прочность бетона или консистенцию бетонной смеси: дозировки, перемешивания, укладки, хранения и испытания.

При большом объеме работ можно избежать большой части этих колебаний, применяя цемент одного завода.

 Этот фактор особенно важен при контроле состава смеси по удобоукладываемости при необходимости обеспечения постоянной удобоукладываемости; изменение гранулометрического состава может привести к повышению водопотребности и вызванной этим потере прочности.

Колебания прочности бетона увеличиваются при неравномерном перемешивании, недостаточном уплотнении и уходе, а также при отклонениях в процессе испытания (описанных в соответствующих главах). Необходимость контроля всех этих факторов на строительстве очевидна. Изменение влажности заполнителей, если оно не компенсируется количеством воды затворения, также оказывает значительное влияние на прочность бетона. Чтобы свести эти изменения к минимуму, складирование материалов должно быть организовано так, чтобы вода могла стекать с заполнителя до его употребления. Машинист бетономешалки должен иметь достаточную подготовку, чтобы поддерживать постоянную удобоукладываемость смеси. Прочитать подробнее »

Гипотеза Гриффитса применима для разрушения под действием растягивающих сил, но ее можно распространить на разрушение при двух- и трехосном напряженном состоянии, а также при внецентренном сжатии. Даже когда два главных напряжения являются сжимающими, напряжения по краям трещины представляют собой растяжение в некоторых точках, что может привести к разрушению.

Существует, однако, ряд трудностей при согласовании некоторых аспектов теории Гриффитса с наблюдаемым направлением трещин в образцах, подвергнутых сжатию. Хотя возможно, что разрушение в таком образце определяется поперечной деформацией, определенной с помощью коэффициента Пуассона.

Порядок значений коэффициента Пуассона для бетона таков, что для элементарных объемов, достаточно удаленных от плит испытательной машины, конечная поперечная деформация может превысить предельную растяжимость бетона. Разрушение возникает благодаря раскалыванию под прямыми углами по отношению к направлению нагрузки, что довольно часто наблюдается, особенно в образцах, у которых высота больше ширины.

Существуют четкие доказательства, что прочность бетона определяет не предельное напряжение, а предельную деформацию при растяжении. Полагают, что она находится в пределах между 104 и 2Х ХЮ~4. Установлено, что в точке первоначального образования трещины деформации на растянутой грани балки при изгибе и поперечная деформация в цилиндре при одноосном сжатии имеют одинаковые величины. 

Коэффициент Пуассона колеблется приблизительно между 0,11 для бетона с высокой прочностью и 0,21 для малопрочных бетонов. Показательно, что соотношение между нормальными прочностями на растяжение и сжатие для различных бетонов изменяется подобным образом и примерно в тех же пределах. Таким образом, существует возможность связи между отношением номинальных прочностей и коэффициентом Пуассона. Есть основание предполагать, что механизм, вызывающий возникновение первоначальных трещин при одноосном сжатии и растяжении при изгибе, тот же самый. Природа этого механизма не установлена, но трещинообразование происходит, вероятно, в результате местных нарушений сцепления между цементным камнем и заполнителем. Прочитать подробнее »

Ясно, что прочность бетона при сжатии не может превышать прочности его заполнителя. Однако определить непосредственно фактическую прочность заполнителя при сжатии представляется весьма трудным; необходимые данные обычно получают в результате косвенных определений: прочности при сжатии исходной горной породы на специально изготовленных образцах, показателя дробимости заполнителя в естественном насыпном состоянии и поведения заполнителя в бетоне.

Поведение заполнителя в бетоне может быть оценено на основании сопоставления свойств бетона на этом заполнителе и на высококачественном заполнителе, ранее испытанном в бетоне.

Если применение испытываемого заполнителя приводит к более низкой прочности бетона при сжатии, а при разрушении многие зерна заполнителя оказываются разрушенными, то в этом случае считают, что прочность заполнителя ниже номинальной прочности при сжатии бетона на этом заполнителе. Такой заполнитель может быть использован только в бетонах пониженной прочности.

Недостаточная прочность заполнителя является фактором, ограничивающим прочность бетона. Свойства заполнителя оказывают определенное влияние на прочность бетона даже тогда, когда заполнитель является достаточно прочным. При сравнении бетонов, приготовленных на различных заполнителях, можно отметить, что характер влияния заполнителя на прочность бетона различного состава одинаков при сжатии и растяжении.

Возможно, что влияние заполнителя на прочность бетона обусловлено не только механической прочностью заполнителя, но также в значительной степени его способностью к водопоглощению и адгезионными свойствами.

В основном прочность и упругость заполнителя зависит от его состава, текстуры и структуры. Таким образом, низкая прочность бетона может явиться результатом или недостаточной прочности самих зерен заполнителя или, если зерна достаточно прочные, слабого сцепления заполнителя с цементным камнем. Хотя модуль упругости заполнителя определяют редко, он является довольно важной характеристикой. Модуль упругости бетона обычно тем выше, чем выше модуль упругости его заполнителя.

Величина модуля упругости заполнителя влияет также на ползучесть и усадку бетона.

Среднее значение прочности при сжатии исходных горных пород, используемых для приготовления заполнителя, составляет около 2000 кгс/см2, хотя многие заполнители отличного качества получают из горных пород, прочность которых составляет до 800 кгс/см2.

Следует отметить, что прочность заполнителя должна быть значительно выше марки бетона, так как фактические напряжения, возникающие в местах контакта отдельных зерен заполнителя в массе бетона, могут значительно превышать номинальные сжимающие напряжения в бетоне.

В то же время применение заполнителей средних или низких марок с низкими значениями модуля упругости способствует повышению долговечности бетона. Если заполнитель обладает хорошей деформативной способностью, то объемные деформации бетона, происходящие в результате изменения температурно-влажностных условий, сопровождаются пониженными напряжениями в цементном камне.

Таким образом, повышенная деформативность заполнителя уменьшает опасность разрушения бетона, в то время как использование прочного жесткого заполнителя могло бы привести к растрескиванию окружающего заполнитель цементного камня.

Методика определения прочности при сжатии образцов, изготовленных из горной породы, приведена в BS 812: 1960. Для испытаний используют образцы в виде цилиндров диаметром и высотой 2,54 см, высушенные до постоянного веса; предел прочности при сжатии образца вычисляют с точностью до 7 кгс/см2. Подготовка образцов включает довольно трудоемкие операции: сверление, пиление и шлифовку. Прочитать подробнее »