ТД АсбоЦем. Все права защищены. www.asbocem.ru (495) 799-40-54
ВЛИЯНИЕ КОНТРАКЦИОННОГО ЭФФЕКТА НА СВОЙСТВА БЕТОНА
Контракция - сжатие системы "цeмент + вoдa", их стяжка, происходящая при его гидролизе и гидратации, была открыта Ле-Шателье в конце XIX в. Этот процесс следует связывать с явлением, которое сопровождает контракцию, вызывающую вакуум в системе.
Сжатие объема системы "цeмент + вoдa" имеет иную природу, нежели усадка или расширение внешнего объема цементного камня плюс цементное тесто (как известно, в воде эта система увеличивается в объеме, а на воздухе уменьшается). Из табл.1 видно, что эффект контракции, выраженный в величине контракционных объемов в цементном камне, зависит от природы минералов. Минералы по убывающей величине эффекта контракции располагаются в следующем порядке: С3А, С4АF, C3S и C2S. Отсюда следует, что эффект контракции прямым образом связан с активностью цементов, химико-минералогическим составом, тонкостью помола, наличием или отсутствием ускорителей твердения цемента, свежестью поверхности зерен, наличием поверхностноактивных веществ, их природой и дозировкой.
Условия, повышающие активность цементов (например, пропаривание), отражаются на их контракции. Особенно эффективно действует тепловлажностная обработка на шлакопортландцемент. Этому способствует связывание извести, выделяющейся при гидролизе и гидратации минерала алита, с соответствующими минералами гранулированных доменных шлаков в низкоосновные гидратированные силикаты кальция.
Опыты показали, что после твердения по мягкому режиму пропаривания бетоны на цементе тонкого измельчения (S=4000 см2/г) и содержанием до 70% основного гранулированного шлака имеют значительно более высокую морозостойкость, чем эталонный состав бетона на исходном портландцементе.
Это подтверждает, что для выводов, подобных выводу о морозостойкости бетона, важно учитывать детали его приготовления. Формирование текстуры бетона (раствора) и ее структурных составляющих с местами, заполненными водой, которая отсечена от цементного теста (цементного камня с микробетоном Юнга), контактного слоя на поверхности заполнителей, порового пространства из крупных пор, заполненных водой и воздухом, и контракциопных пор - сложный процесс и для суждения о его результатах требуется привлечение всех подробностей последнего. (Коагуляционные структуры гидратированного трехкальциевого алюмината, например, не позволяют получить контракционные поры с амортизатором воздухом, попадающим в них из-за вакуума, развивающегося по мере их формирования. В данной структуре весь объем пор будет заполнен водой, следовательно, при переходе в лед произойдет разрушение в этих местах. При определении контракции в цементном тесте после извлечения из него воздуха и заполнения системы водой под вакуумом последняя не фиксируется по существующим методикам.
На рис.1 показаны два возможных процесса формирования контракционных пор в бетоне.
Время, прошедшее с момента затворения
|
Синтетические минералы
|
|||
С3А
|
C4AF
|
C3S
|
C2S с примесью C3A
|
|
3 мин.
|
0,026
|
-
|
-
|
-
|
4 мин.
|
0,048
|
-
|
-
|
-
|
5 мин.
|
-
|
-
|
0,008
|
0,006
|
6 мин.
|
0,057
|
-
|
-
|
-
|
10 мин.
|
0,110
|
0,042
|
-
|
0,008
|
11 мин.
|
-
|
-
|
0,016
|
-
|
15 мин.
|
-
|
0,064
|
-
|
-
|
20 мин.
|
0,149
|
0,080
|
0,019
|
-
|
30 мин.
|
0,175
|
0,120
|
0,023
|
0,010
|
1 ч.
|
0,230
|
0,190
|
0,027
|
0,011
|
4 ч.
|
-
|
0,260
|
-
|
-
|
5 ч.
|
0,360
|
-
|
0,031
|
0,012
|
24 ч.
|
-
|
0,360
|
0,110
|
0,026
|
2 сут.
|
0,470
|
-
|
-
|
-
|
3 сут.
|
0,480
|
0,380
|
0,145
|
0,044
|
4 сут.
|
-
|
-
|
0,157
|
0,051
|
5 сут.
|
-
|
0,395
|
0,170
|
0,059
|
6 сут.
|
0,490
|
-
|
-
|
-
|
7 сут.
|
-
|
0,410
|
0,190
|
0,083
|
8 сут.
|
-
|
-
|
-
|
0,091
|
10 сут.
|
0,500
|
0,420
|
0,216
|
0,099
|
20 сут.
|
0,530
|
0,440
|
0,260
|
0,127
|
30 сут.
|
0,530
|
-
|
0,290
|
0,140
|
Таблица 1
Рис. 1. Котракция теста на портландцементе с В/Ц=0,3 на контрактометре конструкции ВНИИФТРИ.
1 - контрольное определение; 2 - предварительное вакуумирование цементного теста без слоя воды: 3 - то же, при разряжении под слоем воды; 4 - то же, когда вода слита.
Рис. 2. Почасовое определение контракции теста на семи видах цемента при нормальном твердении и пропаривании (на контрактометре конструкции ВНИИФТРИ). Режим пропаривания 1+3+6+ост; t=80°C.
При этом процессе разрушение коагуляционных структур гидратированного трехкальциевого алюмината следует связывать и с повышением морозостойкости бетона. Как известно, при разрушении таких структур увеличиваются сроки схватывания цемента при введении двухводного гипса (гипсового порошка). Вводят его при помоле одного клинкера или клинкера с добавками (минеральными породами, в том числе и гидравлическими, также шлаком, золой, нефелином, поверхностно-активными добавками гидрофильного и гидрофобного типов, электролитами).
Как видно из табл.1, несмотря на первоначально невысокий контракционный эффект, у минерала C2S с течением времени в цементном камне в местах наличия такого минерала образуются поры с воздухом; последний является амортизатором при возникновении в этой системе напряженного состояния после замораживания воды. Отсюда следует сделать вывод о том, что для оценки морозостойкости и других технических свойств бетона всегда требуется разносторонний подход.
Учитывая наличие вакуумного эффекта при возникновении контраиции, важно знать не только характеристику пористости цементного камня, но н качество порового пространства, понимая под ним наличие или отсутствие в нем воздуха - амортизатора напряжений, возникающих по ряду условий работы бетона. Вместе с тем данные о роли контракции позволяют объяснить и причины снижения покавателей качества при выявлении его по отдельным свойствам.
Так, "лежалость" цемента легко определять по резкому снижению контракции из-за блокировки поверхности минералов в зернах цемента, что снизит прочность, повысит проницаемостъ бетона под действием напорных и проточных вод, снизит химическую стойкость при действии агрессивных вод, морозостойкость и т. д.
На рис.2 приведены сведения о контракции в различных условиях твердения ряда портландцементов и шлакопортландцементов. О различии в кинетике процесса контракции различных минералов можно судить также по данным табл.2 - изменению морозостойкости растворных образцов после их предварительного насыщения водой под вакуумом с разряжением в 85%. Большее разряжение образцов создаст еще больший эффект в разрушении образцов при их замораживании, о чем свидетельствуют и опыты других исследователей.
Состав раствора на малоалюминатном портландцементе
|
В/Ц
|
Продолжительность твердения на воздухе до начала вакуумирования под водой
|
Предел прочности на сжатие, кг/см2 (0,1МПа), после твердения
|
|
В воде
|
В воздушно-влажных условиях
|
|||
1:3
|
0,40
|
Без насыщения водой под вакуумом - эталон
|
147
|
---
|
1:3
|
0,40
|
Сразу после уплотнения смеси
|
Разрушение после 4 циклов
|
---
|
1:3
|
0,35
|
Сразу после уплотнения смеси
|
95 после 5 циклов
|
79 после 5 циклов
|
1:2,5
|
0,36
|
Сразу после уплотнения смеси
|
Разрушение после 15 циклов
|
Разрушение после 23 циклов
|
1:2,5
|
0,36
|
Сразу после уплотнения смеси
|
95 после 5 циклов и разрушение после 15 циклов
|
79 после 5 циклов и разрушение после 23 циклов
|
1:2,5
|
0,36
|
Через 1 час после уплотнения
|
67 после 5 циклов и разрушение после 15 циклов
|
80 после 5 циклов и разрушение после 15 циклов
|
1:2,5
|
0,36
|
Через 6 часов после уплотнения
|
90 после 5 циклов и разрушение после 18 циклов
|
77 после 5 циклов и разрушение после 16 циклов
|
Таблица 2
Т о р г о в ы й Д о м А с б о Ц е м
(495) 799-40-54
asbocem@mail.ru
КАТАЛОГ ПРОДУКЦИИ
|
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||