В.Л.ЧЕРНЯВСКИЙ, д-р техн. наук, проф., В.Е.КРУШЕДОЛЬСКАЯ, канд. техн. наук (Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры), Об адаптационных свойствах бетонов на шлакопортландцементе
Адаптируемость бетона к эксплуатационной среде определяется возможностью сохранения (поддержания) им потребительских характеристик (прочность, деформативность, проницаемость, стойкость) в установленном диапазоне значений в период службы строительных конструкций [1]. Необходимыми условиями адаптации цементного бетона как структурно изменяющейся системы следует считать, во-первых, присутствие в нем материальных ресурсов (прежде всего, реликтов вяжущего) и, во-вторых, наличие механизмов их использования (поздние стадии гидратации, ранние стадии коррозии). Мощность источников адаптации определяет степень конструктивной перестройки структуры бетона в эксплуатационный период за счет соотношения созидательных и разрушительных процессов [2].
В качестве параметров, определяющих свойства бетона как первичной защиты оценивали значения pH водной вытяжки из вяжущей составляющей бетона, отобранной из образцов с глубины 3...3,5 см, по разработанной ранее методике [4], а также относительную прочность EN=RCH(N)/RC3K(28) И относительное капиллярное водопоглощение Mn=Wc(N)/Wc(28). При проведении испытаний соблюдали правила их статистического обеспечения.
Анализ экспериментальных результатов, фрагмент которых приведен на рисунке, позволил расширить представление о взаимосвязи созидательных и разрушительных процессов в бетоне при переменном воздействии водных растворов и повышенных температур, описанном ранее [2] для бетонов на портландских цементах. Так, при периодическом увлажнении сульфатсодержащим раствором и нагреве при 40° С вцд использованного цемента несущественно влияет на относительную прочность бетонов. При этом снижение параметра En В первом случае происходит практически линейно, а во втором - с некоторым торможением. При периодическом увлажнении раствором сульфата натрия и температурах нагрева 60 и 90° С вид и марка цемента оказывают существенное влияние на EN бетонов. В режиме воздействия ПБ для бетонов на АШПЦ харакгер- на линейная зависимость снижения этого параметра, а для бетонов на БШПЦ и ССПЦ - нелинейная с торможением. Значения EN бетонов на БШПЦ в 1,1... 1,2 раза выше, чем бетонов на ССПЦ аналогичных марок. Относительная прочность бетонов на АШПЦ и ССПЦ практически не отличались.
Различия в поведении исследованных бетонов в режиме ШБ возросли: Ем бетонов на АШПЦ и БШПЦ соответственно в 1,6...1,7 и 2,1...2,2 раза выше по сравнению с бетонами на ССПЦ независимо от условий их твердения и марки по водонепроницаемости. Бетоны на более активном БШПЦ М400 в этом режиме характеризуются большими в 1,3 раза значениями EN, чем бетоны на АШПЦ М300. Для первых снижение параметра EN во времени происходит с торможением или линейно и менее интенсивно, чем у вторых, у которых отмечалось некоторое ускорение изменения указанной характеристики. Аналогичная, но не так ярко выраженная картина наблюдалась в режиме ПБ. Более четко эта ситуация прослеживается в результате анализа зависимостей параметра Ем от температуры. Так, в режимах IA, НА, IIIA с ростом температуры Ем бетонов изменяется незначительно. В режимах Ш, ПБ, ШБ Ем снижается более интенсивно, что для бетонов на АШПЦ и БШПЦ проявляется лишь в режимах ПБ и ШБ. В режимах IA, IIA, IIIA, Ш бетоны, подвергшиеся термовлажной обработке в ранний период твердения на всех исследованных цементах оказались менее стойкими (на 10... 15 %) по сравнению с нормально твердеющими бетонами. В режимах ПБ, ШБ существенного влияния условий твердения на относительную прочность бетонов на шлакопортландце- менте не обнаружено. Здесь EN бетог нов марки по водонепроницаемости W4, независимо от вида цемента в 1,4... 1,6 раза ниже, чем бетонов марки W8.
Сопоставление зависимостей EN- N и Mn-N показало, что одновременно с ростом значений EN наблюдается снижение значений Мм и наоборот. Сравнительный анализ параметра Мм не выявил четкого влияния вида цемента на структурные свойства бетонов в режимах IA, IIA, IILA, Ш. В процессе этих воздействий значения MN для всех исследованных бетонов одинаковой марки по водонепроницаемости, как и значения EN оказались близкими. В режимах ИБ, НЕБ интенсивность разуплотнения бетонов намного выше и зависит от вида цемента и марки бетона по водонепроницаемости так же, как интенсивность изменения параметра En. Видно, что изменение MN в целом согласуется с изменением EN, однако, четкая пропорциональная зависимость между ними не установлена. Так, не всегда совпадают по
времени их экстремальные значения, а при • значительном снижении EN<0,5 разброс абсолютных значений MN колеблется в пределах 1,8...2,5. .
Показано, что начальные значения pH водной вытяжки из бетонов на шлакопортландских цементах на 0,3...0,5 единицы ниже, чем при использовании портландцемента. В процессе воздействий характер снижения pH оказался идентичным для всех исследованных бетонов. Статистическая оценка различия значений pH показала, что интенсивность снижения pH у бетонов на АШПЦ и Б1ППЦ, отличается от таковой у бетонов на ССПЦ и степень этого отличия увеличивается с ростом концентрации сульфат-ионов в растворе и температурой нагрева. При этом менее интенсивно происходит снижение pH водной вытяжки из бетонов на шлакопортландских цементах, независимо от их состава и условий твердения. Для всех бетонов одной марки по водонепроницаемости в режимах IA, НА, IIIA, ЕБ вне зависимости от вида Цемента значения pH практически одинаковы за весь период воздействия. Для бетонов, испытываемых в режимах НБ, И1Б аналогичная оценка свойственна периоду снижения до значения Ем>0,5.
Непосредственные исследования защитных свойств бетонов по отношению к стальной арматуре показали, что вид цемента практически не влияет на время наступления депассивации стали при всех режимах воздействия. Повышение марки бетона по водонепроницаемости с W4 до W8 существенно влияет на продолжительность периода сохранения защитных свойств. Например, в режиме IIIA защитная способность бетона марки W8 на шлакопортландских цементах оказалась примерно в 2 раза выше, чем у бетона W4, а в режиме НЕБ - в 2,5 раза соответственно.
Наибольшее влияние на защитные свойства по отношению к стальной арматуре исследованных бетонов оказывает характер агрессивного воздействия. Так, повышение температуры нагрева от 40 до 60°С при увлажнении водой снижает защитную способность бетонов примерно в 2 раза, а при увлажнении раствором сульфата натрия - в 1,2 раза. Влияние концентрации сульфат-ионов на защитные свойства бетонов проявляется особенно заметно при температурах 40 и 90° С: защитная способность бетонов с переходом от воды к сульфатсодержащему раствору снижается в 3,3 раза, при температуре 60°С - в 1,7 раза. При этом вид цемента на отмеченные зависимости существенного влияния не оказывает.
Таким образом, продолжительность периода сохранения потребительских свойств в условиях действия сульфатсодержащих водных растворов и повышенных температур бетонами на шлакопортландском и сульфатостойком портлаццском цементах, нормально твердевших и подвергавшихся термообработке, гарантированно идентичны. Полученные экспериментальные результаты могут служить основанием для существенного расширения сферы использования шлакопортландцемента в качестве вяжущего для коррозионно стойких бетонов.
Бетон и железобетон, 2002 №2