Прочностные свойства бетонов и их анализ

Проблема долговечности бетона в конструкциях сооружений, используемых в суровых климатических условиях, занимает одно из ведущих мест в научных исследованиях как в России, так и за ее пределами ( Великобритания, Франция, Германия и др.). Низкие отрицательные температуры (до -60 °С), продолжительный зимний период, постоянные перепады температур, наличие вечной мерзлоты приводят к преждевременному разрушению бетона в различного рода конструкциях.
 Были проведены исследования, позволяющие глубже разобраться в деструктивных процессах, протекающие при охлаждении бетона до -60 °С. Выяснено, что при повышении температуры промерзшего до низких температур и водонасыщенного бетона на один градус, в его структуре возникают растягивающие напряжения около 0,1-0,2 МПа. Резкий нагрев промерзшего бетона за счет колебания температуры воздуха на 15-20 °С приводит к возникновению растягивающих напряжений, сопоставимых с прочностью бетона при растяжении. Анализ изменения температуры за 24 часа наружного воздуха за пять месяцев с наиболее низкой среднемесячной температурой позволил вычислить более 50 изменений температуры с перепадом 15 °С в течение 3 ч и более 15 колебаний – с перепадом 25 °С в течение 24 часов. Действие циклических температур в промежутке отрицательных показаний влияет на постепенное уменьшение упругих и механических свойств бетона и уменьшению его стойкости.
Для количественной оценки этого уменьшения прочности были произведены лабораторные исследования на образцах кубиков с ребром 10 см. Кубики изготавливали из бетона различных составов, варьировавшихся содержанием цемента, отношением вода: цемент и, соответственно, прочностью бетона (см. Таблицу). При изготовлении использовали портландцемент марки М500 (Белгородский завод), гранитный щебень фракций 5-10 и 10-20 мм пропорция 1: 1, кварцевый песок с модулем крупности, равным 2. Образцы бетона, указанных в таблице составов, были подвергнуты испытаниям на морозостойкость по основному методу. Морозостойкость кубиков состава 1 с открытой пористостью 4,1 %, составила 300 циклов, состава 2 (По = 5.6 %) – 200, состава 3 (По = 7,5 %) – 50.
Изготовленные образцы хранили в течение 7 суток в обычных температурно-влажностных условиях. В дальнейшем их насыщали водой до постоянной массы и направляли в морозильную камеру, поддерживающую изменения температуры в интервале от -50 до -20 °С, после чего кубики испытывали на сжатие. Тонкий слой льда на поверхности образцов не давал ипаряться влаге.
Результаты испытаний однозначно показывают на сильное снижение прочности бетона на первых циклах переменного действия минусовых температур, что характерно миграцией незамерзшей воды из пор геля к кристаллам льда в микро-и макрокапиллярах и, как следствие всего этого, увеличением этих кристаллов. Снижение прочности бетона в значительной степени происходит от водоцементного отношения (В/Ц).
Весьма весомое падение прочности (до 30 %) наблюдается у образцов состава 3 с наибольшим В/Ц (0,7).
Таким образом, исследования подтвердили, что в условиях северного климата бетоны находятся под специфическим влиянием внешней среды, которые приводят к нарушению структуры материала, что значительно уменьшает долговечность бетонных и железобетонных конструкций, расположенных в местах вечной мерзлоты. Для анализа снижения прочности бетона в промежутке минусовых температур (без перехода чере 0 °С ) представляется целесообразным введение понятия “морозостойкость II рода”.
Дальнейшим шагом в экспериментально-теоретических испытаниях деструктивных процессов в промерзшем бетоне должна быть дифференцированный анализ влияния количества водонасыщения на прочность бетона в этих климатических условиях.
Изменение прочности бетона при сжатии при воздействии циклического изменения температуры в интервале от -20 до 50°С (цифры у кривых – номера составов бетона по таблице)

Комментариев пока нет.