В.Я.ГЕНДИН, канд.техн.наук (ЦМИПКС при МГСУ); Т.А.ТОЛКЫНБАЕВ, канд.техн.наук (Таразский государственный ун-т), Влияние деструктивных процессов при электротермообработке на прочность бетона
Известно, что тепловая обработка вызывает протекание в бетоне деструктивных процессов, ухудшающих его качественные показатели. В практике изготовления сборных железобетонных изделий и бетонирования монолитных конструкций качество бетона, как правило, определяется его прочностью.
Нами проведены исследования интенсивности деструктивных процессов при электротермообработке и их влияния на прочность прогретого бетона. В опытах применяли бетоны, приготовленные на портландцементе М 400 Щуровского завода. Расход цемента составлял 260,335 или 420 кг/м3, воды 160, 180 или 200 кг/м3. В/Ц бетона принимали равным 0,43; 0,48; 0,54; 0,6 и 0,7; его прочность соответствовала классам В15; В 17,5; В22,5; В27,5 иВЗО.
Кубы с ребром 10 см прогревали в специальных формах со стальными бортами, с поддоном и перегородками из текстолита. До начала прогрева неопалубленную поверхность образцов тщательно укрывали полимерной пленкой или оставляли открытой, формы утепляли. Продолжительность предварительного выдерживания составляла 1 ч, скорость подъема температуры —10, 20, 40 и 60°С/ч, температура изотермического прогрева — 60, 70 или 80°С. Продолжительность изотермического прогрева обеспечивала приобретение бетоном 50 или 70%
Для измерения давления в поровом пространстве бетона применяли датчики, состоящие из стеклянных капилляров с внутренним диаметром 1 мм. Нижний торец датчика защищали от засорения мелкими частицами заполнителей капроновой сеткой, верхний конец датчика, выступающий из бетона на 20...25 см, соединяли резиновой трубкой с V-образным водяным манометром, внутренний диаметр капилляров которого также был равен 1 мм. Резиновый шланг заполняли отрезками стеклянных капилляров для снижения объема воздуха в системе. Нижний конец капилляра устанавливали в бетон на глубину от 20 до 90 мм от верхней поверхности образца. Поправку на нагревание воздуха в датчике и прилегающем участке шланга учитывали путем установки параллельного датчика с запаянным нижним концом, верхний конец параллельного датчика соединяли с аналогичным водяным манометром (см.рисунок).
Погрешность измерения давления вследствие сжимаемости воздуха в капиллярах и шлангах определяли экспериментально, и в результаты опытов вносили соответствующую поправку. На предложенную авторами данной статьи конструкцию датчиков давления в поровом пространстве бетона поданы заявки на выдачу патентов и получены положительные решения Национального патентного ведомства Республики Казахстан. Влагопотери бетона определяли путем непрерывного взвешивания на весах с фиксированием массы образцов через 15...30 мин.
Исследования авторов и других специалистов [1,2] показали, что основными независимыми деструктивными факторами при тепловой обработке бетона являются скорость подъема его температуры и температура изотермического прогрева, а также условия электротермообработки, т.е. степень укрытия неопалубленной поверхности. От количественного значения этих факторов зависит интенсивность воздействия на бетон вторичных деструктивных факторов — избыточного давления в его поровом пространстве и влагопотерь в процессе прогрева. Некоторое влияние на прочность бетона оказывает степень неравномерности температурного поля в прогреваемом бетоне.
Результаты экспериментов, выполненных авторами, приведены в табл. 1. Их анализ позволяет установить степень влияния каждого из исследованных деструктивных факторов на прочность бетона.
В табл. 2 приведены данные о влиянии независимых деструктивных фактором на прочность бетона. Там же показана зависимость прочности бетона от вторичных деструктивных факторов. Пределы изменения величин каждого из факторов при одинаковым значениях остальных факторов приняты по данным табл. 1. В табл. 2 влияние каждого деструктивного фактора, кроме случаев, когда варьируется сам этот фактор, показано при скорости подъема температуры 20°С/ч, температуре изотермического прогрева 80°С для укрытых образцов, при начальном водосодержании 180 кг/м3 и расходе цемента 335 кг/м3.
Ознакомление с данными обеих таблиц позволяет установить следующие закономерности. Подтверждено, что наибольшее влияние на прочность прогретого бетона и на интенсивность вторичных деструктивных факторов оказывает изменение скорости подъема его температуры. Следующим по значимости своего влияния на деструкцию прогреваемого бетона фактором является степень укрытия неопалубленной поверхности. Меньшее влияние на деструкцию оказывают температура изотермического прогрева, а также, как показали наши исследования [3], неравномерность температуры в прогреваемом бетоне.
Рассмотрим влияние на прочность прогреваемого бетона вторичных деструктивных факторов.
Данные табл. 2, казалось бы, свидетельствуют о существенном влиянии на прочность бетона повышения избыточного давления в его порах. При повышении давления в 5 раз прочность прогретого бетона в возрасте 1 и 28 сут уменьшается соответственно в 1,24 и 1,08 раза. Однако следует учитывать, что с ростом давления вследствие увеличения скорости подъема температуры бетона на него оказывают деструктивное воздействие и другие вторичные факторы. При этом уменьшение прочности прогретого бетона отражает не только влияние на структуру материала повышения избыточного давления в его порах, но и разрушающее действие других вторичных факторов. Степень деструкции бетона в результате интенсификации только одного фактора, т.е. возрастание давления, будет значительно меньше, чем это показано в табл. 2.,
Аналогичная картина наблюдается при рассмотрении влияния на прочность бетона влагопотерь при его прогреве, так как одновременно с их ростом интенсифицируется воздействие на материал и других вторичных деструктивных факторов. Они в комплексе вызывают снижение прочности бетона. Учитывая изложенное, полагаем, что по интенсивности воздействия независимых деструктивных факторов можно приближенно прогнозировать уменьшение прочности прогретого бетона. Однако недобор прочности бетоном под влиянием каждого отдельного деструктивного фактора на нынешнем уровне наших представлений о деструктивных процессах в прогреваемом бетоне с достаточной д ля практических целей точностью прогнозировать невозможно.
Ограниченный объем журнальной статьи не позволяет изложить все результаты выполненных исследований, а также предложенные авторами технологические рекомендации, направленные на повышение качества бетона путем снижения интенсивности его деструкции при электротермообработке. Следует также отметить, что проведенные нами, а также другими специалистами исследования являются лишь началом в деле изучения внутренних деструктивных процессов при тепловой обработке бетона. Более полные знания в этой области должны послужить основой для разработки технологических рекомендаций, направленных на повышение качества бетона.
Бетон и железобетон, 1999 №1