Г.Н.ПШЕНИЧНЫЙ, канд. техн. наук, доц. (Кубанский государственный технологический ун-т), К вопросу о контактной зоне бетона и железобетона

Принято считать, что усадочные и контракционные процессы, сопровождающие твердение бетона, способствуют«обжатию» заполнителя (в том числе арматурных элементов), повышая тем самым прочность его контактной зоны. Однако при испытании традиционно изготовленных образцов в плоскости излома наблюдается огромное количество оголенного заполнителя (рис. 1 ,а), что свидетельствует об обратном. Уточнение данного аспекта имеет трудно переоценимое значение, поскольку качество контактной зоны является определяющим фактором получения бетона и железобетона с предельно возможными прочностными свойствами и долговечностью, в связи с чем считаем целесообразным высказать некоторые соображения по этому поводу.

При изучении кинетики электродвижущей силы в обычно твердеющих цементном тесте и растворных смесях с помощью смонтированных в боковых стенках текстолитовой формы «медь - угольного» электродов и цифрового вольтметра Ф-4202 (с периодом замера показателей 5 мин) автором получены весьма информативные кинетические кривые (рис. 2). Во-первых, кривые абсолютно отчетливо свидетельствуют о циклическом характере электрохимического взаимодействия цементных минералов с водой и структурообразующего процесса [1], заключающемся в стадийном, с интервалом (т) 80... 100 мин, наступлении моментов «стяжения» вяжущих композиций (при «нормальных» температурных условиях). В этом отношении совершенно обоснованно использование данного электрофизического свойства для контроля и управления твердением бетона [2]. Во-вторых, водоцементный фактор и присутствие заполнителей не оказывают влияния на качественный ход процесса - указанные «моменты» являются постоянной характеристикой конкретного портландцемента [3]. В-третьих (на эту особенность следует обратить особое внимание), финалом всех кинетических кривых является резкий сброс показателей практически до нулевого уровня. Причем для некоторых составов имело место периодическое снижение величины ЭДС (для цементного теста с В/Ц=0,33, например, - через 200 и 350 мин, для растворной смеси с В/Ц=0,5 - через 270,360 и 450 мин с момента затво- рения цемента водой).

В чем же причина столь внезапного ухудшения работы данного «гальванического элемента»? Может быть, это явление - следствие кристаллизационных процессов, образования и развития кристаллической структуры (тем более, что данное представление достаточно логично с позиций «водоцементного фактора»)? Конечно, можно выдвигать различные предположения по этому поводу. По всей вероятности, дело заключается в нарушении качества контакта электродов с исследуемой вяжущей системой, вызванного стадийным «стяжением» клинкерных зерен. В начальный период твердения, когда смесь характеризуется высокой пластичностью, достаточным количеством воды затворения, самоуплотнение (самоорганизация) системы не сказывается заметным образом на контакте электродов с твердеющим материалом. По мере «обезвоживания» смесей, повышения их хрупкости усадочные процессы приводят к «проскальзыванию» формирующегося микробетона относительно поверхности электродов, резкому ухудшению качества их сцепления,что и фиксируется сбросами значений ЭДС. Подтверждением реальности данного механизма является кратность времени сбросов девяноста минутам, т.е. стадийности «нормально» твердеющего портландцемента


Нетрудно представить на месте этих электродов крупный, мелкий заполнители и арматурные (в том числе предварительно напряженные) элементы. Усадочные процессы при традиционном производстве приводят не к их «обжатию», а к ослаблению адгезионного сцепления цементного камня с указанными объектами со вполне очевидными негативными последствиями. Разрушение материала в данном случае происходит по контактной зоне, что визуально и фиксируется обилием в месте излома оголенных поверхностей заполнителя (рис. 1 ,а).

Вибрационные воздействия, последовательно осуществляемые в моменты стяжения цементной системы (циклическое вибрирование), наряду с оптимизацией структуры микробетона (увеличением плотности гелевых «клеевых прослоек») повышают качество контактной зоны «цементный камень-заполнитель», улучшают адгезионное сцепление этих компонентов, что приводит к повышению прочности бетона при сжатии на 70... 130% [3]. Разрушение бетона в данном случае происходит не по контактной зоне, а по цементному камню (в изломе образцов, изготовленных, например, с шестиразовой циклической вибрацией через каждые 90 мин с момента затворения цемента водой.


Ввиду высокой эффективности данная технология должна найти широкое производственное применение в технологии сборного и тем более монолитного железобетона. Только используя активный силовой контроль структурообразующего процесса, можно получать продукцию с предельно возможными свойствами, надежностью и долговечностью.

Циклическое вибрирование в период с 1977 по 1990 гг. прошло достаточно серьезную производственную проверку (Северо-Кавказский, Энгельсский, Орловский сельские строительные комбинаты, Уфимский ДСК, Краснодарский завод ОБД), ведомственные приемочные испытания (Приокский ССК), показало реальную возможность улучшения всех свойств бетона, 10... 15%-ного снижения расхода цемента, сокращения сроков твердения, уменьшения продолжительности тепловой обработки и т.п. при весьма символических затратах. Разработана и оформлена в установлен ном порядке соответствующая нормативно-технологическая документация для массового распространения циклического вибрирования в стройиндустрии.

Бетон и железобетон, 2006 №2