Свойства бетона

Применение добавок. Все вышеперечисленные способы регулирования морозостойкости могут быть реализованы за счет применения различных добавок, а именно таких групп, как пластификаторы, воздухововлекающие добавки, поверхностно-активные вещества (ПАВ), микрогазообразующие добавки и т.д. В настоящее время в бетонах успешно применяются сочетания добавок различного действия, так называемые комплексные добавки. С точки зрения улучшения свойств бетонных смесей и затвердевших бетонов комплексные добавки предпочтительнее, чем каждая из добавок в отдельности.

Применяются комплексные добавки-ускорители твердения в сочетании с пластифицирующей, пластифицирующе-воздухововлекающей, воздухововлекающей или микрогазообразующей добавкой; пластифицирующие в сочетании с воздухововлекающей или с микрогазообразующей добавкой.

Использование морозостойких заполнителей. Разрушение бетона при попеременном замораживании и оттаивании может произойти и из-за использования неморозостойкого крупного заполнителя. Этот процесс в большой степени независим от цементного камня и сравнительно хорошо изучен. Очень сложно улучшить морозостойкость бетона, содержащего неморозостойкий крупный заполнитель. Поэтому при необходимости получения морозостойкого бетона необходимо предъявлять высокие требования и к морозостойкости крупного заполнителя.



2. Методическая часть

2.1 Изготовление образцов

Приготовление бетонной смеси. Принимаем для приготовления мелкозернистого бетона жесткую бетонную смесь.

Необходимое количество сухих компонентов (цемент, песок) и воды затворения взвешивают на торговых весах по ГОСТ 23711 (рис. 30). Песок предварительно просеивают через набор стандартных сит (рис. 31). В дальнейшем используем фракции 1,25 и меньше.

Рисунок 30 - Торговые весы

1 - грузовая площадка; 2 - гиревая площадка

Рисунок 31 - Набор стандартных сит

Далее замешивается бетонная смесь и определяется ее подвижность по расплыву конуса.

Определение подвижности бетонной смеси. По [10] удобоукладываемость бетонной смеси оценивают показателями подвижности или жесткости.

Подвижность бетонной смеси оценивают по расплыву (РК) конуса, отформованного из бетонной смеси.

Для определения подвижности бетонной смеси применяют:

конус нормальный (рис. 32);

линейку стальную по ГОСТ 427;

кельму типа КБ по ГОСТ 9533;

секундомер;

гладкий лист размерами не менее 700х700 мм из водонепроницаемого материала (металл, пластмасса и т.п.);

встряхивающий столик (рис. 31)

штыковка (рис. 33)

Конус изготавливают из листовой стали толщиной не менее 1,5 мм. Внутренняя сторона конуса должна иметь поверхность, шероховатость RZ которой не должна быть более 40 мкм по ГОСТ 2789.

При подготовке конуса и приспособлений к испытаниям все соприкасающиеся с бетонной смесью поверхности следует очистить и увлажнить.

Конус устанавливают на гладкий лист, который в свою очередь находится на встряхивающем столике, и заполняют его бетонной смесью через воронку в один прием и штыкуют 10 раз. Конус во время заполнения и штыкования должен быть плотно прижат к листу.

После уплотнения бетонной смеси воронку снимают, избыток смеси срезают кельмой вровень с верхними краями конуса, и заглаживают поверхность бетонной смеси.

Далее для определения подвижности смесь «встряхивают» на специальном столике.

По ГОСТ 310.4-81 конструкция столика должна обеспечивать плавный без перекосов подъем подвижной части на высоту (10±0,5) мм и ее свободное падение с этой высоты до удара о неподвижную преграду. Масса перемещающейся части столика должна быть (3500±100) г при изготовлении.

Число встряхиваний за рабочий цикл определения расплыва должно составлять 30 с периодичностью одно встряхивание в секунду.

Пример конструкции столика приведен на рис. 32. При помощи кулачка 1, получающего движение от привода, перемещающаяся часть, состоящая из диска 2 и штока 3, поднимается на заданную высоту и затем совершает свободное падение до удара о неподвижную преграду - станину 4. Диск 2 должен быть выполнен из коррозионно-стойкого металла со шлифованной рабочей поверхностью.

Столик должен быть установлен горизонтально и закреплен на фундаменте либо на металлической плите массой не менее 30 кг. Отклонение от горизонтали рабочей поверхности диска столика не должно превышать 1 мм на диаметр 200 мм.

Форму-конус с центрирующим устройством 5, обеспечивающим точную установку формы на диске столика и предохраняющим ее от смещения в процессе штыкования раствора, и насадку 6 изготовляют из коррозионно-стойких материалов; их основные размеры приведены на рис. 32.

Эксцентриситет установки формы-конуса с центрирующим устройством относительно оси столика не должен быть более 1 мм при изготовлении.

Штыковка (рис. 33) для уплотнения раствора в форме-конусе должна быть изготовлена из стали с твердостью не менее 45 НRСэ.

Масса штыковки составляет (350±20) г.

Рукоятку рекомендуется изготовлять из неметаллического малогигроскопичного материала.

Рисунок 32 - Встряхивающий столик и форма-конус:

1 - кулачок; 2 - диск; 3 - шток; 4 - станина; 5 - форма-конус с центрирующим устройством; 6 - насадка

Рисунок 33 - Штыковка:

1 - стержень; 2 - рукоятка

Диаметр расплыва конуса по нижнему основанию измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение. Если это значение находится в пределах 106...115 мм, то приготовленная бетонная смесь жесткая. В противном случае опыт повторяют с уменьшенным или увеличенным количеством воды. Водоцементное отношение (В/Ц), соответствующее расплыву конуса 106...115 мм, принимают для проведения дальнейших опытов. [10]

Приготовление образцов. После определения подвижности, в том случае, если она удовлетворяет принятой ранее, бетонная смесь укладывается в стальные разъемные формы по ГОСТ 22685-89 (рис. 34):

форма устанавливается на вибростол;

сверху на форму устанавливаются направляющие формы;

формы с направляющими закрепляются зажимными винтами;

далее укладывается бетонная смесь примерно на 2/3 высоты;

включается вибростол на определенное время вибрирования.

после уплотнения раскручиваются зажимные винты, снимаются направляющие формы, а верхняя поверхность строительной смеси заглаживается.

По истечении 1-2 дней образцы распалубливают, и дальнейшее их твердение в течении 28 суток (до достижения марочной прочности) осуществляют в нормальных условиях (при температуре (20 ± 2) °С и относительной влажности 100 %). [11]

Рисунок 34 - Разъемные формы:

1 - для образцов-балок, размером 40х40х160;

2 - для образцов-кубов, размером 100х100х100

Определение насыпной плотности песка

Для определения насыпной плотности песка на понадобится:

Цилиндрическая емкость объемом 1 дмі;

Торговые весы по ГОСТ 23711 (рисунок 29);

Сито с различными диаметрами отверстий

Усеченный конус с отверстием для выхода песка.

Проведение испытаний

Перед испытанием необходимо просеять песок определенной фракции через сито. Далее взвесить цилиндрическую емкость. Песок засыпать в усеченный конус. Под конусом поставить цилиндрическую емкость, открыть крышку усеченного конуса. После заполнения цилиндрической емкости песком необходимо выровнять песок по верху цилиндра. Взвесить цилиндр с песком.

Плотность песка определяется по формуле:

, где

m2- масса песка с цилиндром,

m1- масса цилиндра,

V-объем цилиндра равный 1 дмі. [12]

2.2 Способы измерения прочности

2.2.1 Определение прочности на сжатие

Сущность метода

Прочность раствора на сжатие определяется на половинках образцов-призм размером 40х40х160 мм, полученных после испытания на изгиб в возрасте 28 суток. На один срок испытания изготавливается не менее двух образцов.

Аппаратура

Для проведения испытаний применялись:

пресс гидравлический П-10 по ГОСТ 28840-90 (рисунок 35);

стальные пластинки (рисунок 36, а)

Рисунок 35 - Пресс П-10 (а) с насосной установкой (б):

1 - вырезы; 2 - станина; 3 - колонна; 4 - плита; 5 - шарнир; 6 - ходовой винт; 7 - траверса; 8, 9 - трубки; 10 - электродвигатель; 11 - корпус силоизмерителя; 12 - шкала; 13 - рукоятка; 14 - маховик; 15 - насосная установка

Подготовка к испытаниям

Образцы из бетонной смеси изготавливались по методике в п. 2.1.

Перед установкой образца на пресс с опорных плит пресса тщательно удалялись частицы бетона, оставшиеся от предыдущего испытания.

Проведение испытаний

Полученные после испытания на изгиб четыре половинки образцов-призм, сразу же подвергались испытанию на сжатие.

Половинка образца 3 помещалась между двумя пластинками 7 (рисунок 36, б) таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцовой гладкой грани образца. Образец вместе с пластинками центрировались на опорной плите 4 пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки на образец была (5 ± 1,25) кН в секунду.

Достигнутое в процессе испытания образца максимальное усилие принималось за величину разрушающей нагрузки.

Обработка результатов

Предел прочности раствора на сжатие R вычислялся для каждого образца с погрешностью до 0,01 МПа по формуле:

где P - разрушающая нагрузка, кН;

А - площадь металлических пластинок, 25 см2.

Предел прочности бетона на сжатие вычислялся как среднее арифметическое значение результатов испытаний не менее четырех образцов. [6]

Рисунок 36 - Испытание половинок образцов на сжатие:

а - пластинки, б - схема испытания;

1 - пластинки; 2, 4 - плиты пресса; 3 - половинка образца

2.2.2 Определение прочности на растяжение при изгибе

Сущность метода

Прочность бетона на растяжение при изгибе определялась на образцах в виде призм квадратного сечения размером 40х40х160 мм. На каждый состав изготавливали два образца.

Аппаратура

Для проведения испытаний применялись:

разъемные стальные формы с поддоном по ГОСТ 22685-89;

машина МИИ-100 (рис. 37)

Проведение испытаний

Перед испытанием образцы очищались от заусенцев на ребрах, оставшихся после распалубливания.

Образец помещался в захват так, чтобы плоскости, горизонтальные при формовании, оказывались при испытании вертикальными.

Машину МИИ-100 перед испытаниями уравновешивали, проверяя положение указательной стрелки 8 (рисунок 37) относительно шкалы 7. Если стрелка отклонялась от нуля, ее положение восстанавливали, перемещая груз 10 вдоль прорезей. После установки образца вращением маховика установочного винта коромысло выводилось из положения равновесия так, чтобы к моменту разрушения образца стрелка 8 возвратилась примерно к нулевому (среднему) штриху шкалы 7.

Рисунок 37 - Схема машины МИИ-100:

1 - счетчик; 2 - тумблер; 3, 14 - рычаги; 4 - захват; 5 - маховичок;

6 - станина; 7 - шкала; 8 - стрелка; 9 - амортизатор; 10 - контрольный груз; 11 - шайба; 12 - винт; 13 - коромысло; 15 - груз;

16 - ходовой винт; 17 - направляющие; 18 - регулятор; 19 - редуктор;

20 - хвостовик; 21 - электродвигатель

При разрушении образца электродвигатель отключался автоматически, останавливая счетчик, фиксирующий результат испытания в кгс/см2. После снятия отсчета машина переключалась на обратный ход. При возвращении груза в исходное положение электродвигатель автоматически отключался; при этом машина находилась в состоянии равновесия, а счетчик - показывал нули.

Обработка результатов

Предел прочности при изгибе испытуемого бетона вычислялся как среднее арифметическое двух результатов испытания образцов. [11]

2.3 Способы измерения морозостойкости

2.3.1 Определение морозостойкости стандартным методом

Сущность метода

Морозостойкость определяется по истечении 96 часов водонасыщения образцов, путем попеременного замораживания в холодильной камере, а затем суточного оттаивания в емкости с водой.

Аппаратура

емкость для насыщения образцов водой;

весы электронные (ГОСГОМЕТР «ВЛТЭ 1100») с погрешностью измерения 0,01 г ;

морозильная камера («Минск»);

Подготовка к испытаниям

Поверхность образцов очищалась от пыли, грязи и следов смазки с помощью проволочной щетки; образцы взвешивались на электронных весах в сухом состоянии.

Все образцы, в том числе и контрольные перед испытанием насыщались водой при температуре (18±2) єС. Для этого образцы сначала погружали в воду на 1/3 их высоты и выдерживали 24 ч; затем уровень жидкости доводили до 2/3 высоты образцов и также выдерживали 24 ч. После образцы полностью погружали в жидкость таким образом, чтобы она окружала их со всех сторон слоем не менее 20 мм, и в таком состоянии выдерживали не менее 48 ч.

Проведение испытаний

После 96 часов водонасыщения образцы помещали на замораживание в морозильную камеру на одни сутки, предварительно взвесив их на весах для определения водонасыщения. Контрольные образцы после выдерживания в воде испытывали на сжатие и изгиб.

После образцы укладывались в емкости с водой для оттаивания на одни сутки. Далее, перед тем как снова поместить в холодильную камеру на 24 часа, образцы взвешивались.

Каждые 10 циклов замораживания-оттаивания образцы взвешивались на весах с точностью до 0,01г, а также испытывались их прочности на сжатие и на изгиб.

Обработка результатов

Строится график изменения массы образцов, прочности на изгиб и на сжатие в зависимости от количества циклов замораживания-оттаивания. Определяется динамика изменения масс и прочности образцов. Критериями исчерпания морозостойкости являются потеря в массе образца более 5% и/или снижение прочности свыше 15-25% от первоначальных значений. [6]

2.3.2 Определение морозостойкости ускоренным дилатометрическим методом

Сущность метода

В основу метода положен дифференциальный принцип измерения аномальных температурных объемных деформаций, возникающих в водонасыщенном бетоне при охлаждении. Дифференциальный метод измерения реализуется использованием опорной камеры, в которой постоянно находится алюминиевый куб размерами 100х100х100 мм.

Аппаратура

дилатометр ДОД-100К/3

морозильная камера

торговые весы

емкость для насыщения образцов водой

Подготовка к испытаниям

Для испытания изготавливались из мелкозернистой бетонной смеси образцы-кубы 100х100х100 мм по п.п. 2.1.

Перед началом испытания образцы взвешивались на торговых весах в сухом состоянии и выдерживались в воде в течение 96 часов. Для этого образцы сначала погружали в воду на 1/3 их высоты и выдерживали 24 ч; затем уровень жидкости доводили до 2/3 высоты образцов и также выдерживали 24 ч. После образцы полностью погружали в жидкость таким образом, чтобы она окружала их со всех сторон слоем не менее 20 мм, и в таком состоянии выдерживали не менее 48 ч. По истечении 96-часового выдерживания в воде образцы взвешивались, и определялось их водонасыщение.

Проведение испытаний

Испытуемые бетонные образцы и стандартный (алюминиевый) образец помещают в измерительные камеры дилатометра, которые заполняют керосином и герметизируют. Измерительные камеры устанавливают в морозильную камеру, выдерживают 30 минут при естественной температуре, а затем начинают замораживать со скоростью 0,3°С/мин до температуры -18±2°С. При замораживании во времени непрерывно фиксируются графики объемных деформаций бетонного и стандартного образцов. График объемного деформирования водонасыщенных бетонных образцов, имеет зону аномальных изменений, связанных с переходом воды в лед, которые на графике отображаются резким скачком.

Обработка результатов

Продолжительность измерения 3-4 часа. Закончив измерительный процесс в дифференциальном режиме, так как только в этом режиме можно компенсировать деформации керосина, необходимо сохранить результаты в файле. Для определения величины деформаций необходимо подвести указатель мыши к точкам на графике, соответствующим началу и концу скачка.

Максимальное значение относительного объемного изменения образцов иi определяется по формуле:

,

где - начальный объем образца в см3;

Эта величина максимальной относительной разности кривых бетонного и стандартного образца корреляционно связана с маркой морозостойкости бетона, которая может быть определена по [7, т. 1]. [7]



3. Экспериментальная часть

Исследования было решено вести ускоренным (дилатометрическим) методом (описание см. в п. 2.3.2). Оценку изменения морозостойкости в данном случае ведем по изменению показателя и - относительного объемного изменения образцов-кубов при их замораживании в камерах дилатометра, причем морозостойкость тем выше, чем меньше значение и.

Целью данной части работы является отработка методики определения морозостойкости ускоренным (дилатометрическим) методом и исследование влияния производственных факторов на морозостойкость мелкозернистых бетонов.

3.1 Исследование влияния предварительного замачивания песка на морозостойкость мелкозернистого бетона

Для исследования влияния предварительного замачивания песка на морозостойкость мелкозернистого бетона были изготовлены образцы-кубы размером 10х10х10 см (методика описана в п. 2.1) с цементно-песчаным отношением 1/1, 1/2, 1/5.

В качестве водоцементного отношения для каждого из составов было взято его среднее значение из замесов образцов-кубов без обработки песка.

Бетонная смесь приготавливалась из портландцемента марки М500 по ГОСТ 31108-2003; кварцевого песка плотностью 1530 кг/мі (определение плотности см. методику в п. 2.1), просеянного через набор стандартных сит (в эксперименте использовались фракции 0,14 - 1,25 мм).

Песок для каждого замеса предварительного замачивался водой в количестве 10% от его массы. Во избежание испарения воды емкости с песком помещались в полиэтиленовые пакеты. Во влажном состоянии песок выдерживался в течение разных промежутков времени: 30 мин, 2 ч, 6 ч и 24 ч.

Было изготовлено по 3 образца каждого из составов для каждого значения продолжительности предварительного замачивания песка.

Определение морозостойкости проводилось согласно методике, описанной в пункте 2.3.2.

По достижении образцами марочной прочности определялись их массы в сухом состоянии. Затем образцы помещались в емкости с водой и после четырехсуточного выдерживания в воде определялись их массы в водонасыщенном состоянии.

По окончании водонасыщения образцов и определения их масс они испытывались дилатометрическим методом.

Результаты испытаний образцов в дилатометре приведены в таблице 11 и на рисунках 38, 39 и 40.

Таблица 11 - Результаты испытаний образцов-кубов, замешанных с предварительным замачиванием песка, дилатометрическим способом

Номер образца	Характер обработки песка	Ц/П	В/Ц	Водопоглощение, % масс.	Плотность, кг/м3	и?10-3
1	2	3	4	5	6	7
1	Замачивание на 30 минут	1:2	0,43	3,40	2042	1,069
2				2,25	2073	0,733
3				3,21	2090	0,8366
4		1:1	0,32	0,97	2116	0,301
5				1,21	2171	0,276
6				1,88	2162	0,284
7		1:5	0,71	6,61	1862	2,338
8				2,14	2000	1,786
9				2,29	2015	1,846
10	Замачивание на 6 часов	1:2	0,43	2,04	2100	0,957
11				1,30	2103	0,945
12				1,67	2143	0,957
13		1:1	0,32	2,18	2112	1,053
14				1,59	2072	0,618
15				2,32	1961	0,455
16		1:5	0,71	2,34	1993	2,213
17				1,21	2207	1,667
18				1,33	1807	1,241
19	Замачивание на 2 часа	1:2	0,43	1,92	2087	0,880
20				1,93	2073	0,707
21				1,94	2116	0,575
22		1:1	0,32	2,13	2130	0,870
23				2,01	2136	0,700
24				1,53	2151	0,526
25		1:5	0,71	2,13	2014	2,014
26				1,03	2071	1,814
27				1,08	2067	1,418
28	Без обработки	1:2	0,43	2,63	2082	0,877
29				2,45	2123	0,675
30				2,19	2099	0,592
31		1:1	0,32	1,32	2134	0,986
32				1,31	2148	0,817
33				1,01	2129	0,629
34		1:5	0,71	2,30	2088	1,305
35				2,35	2244	1,416
1	2	3	4	5	6	7
36				2,01	2279	1,265
37	Замачивание на 24 часа	1:1	0,32	0,93	2182	0,797
38				1,54	2184	0,793
39		1:2	0,43	1,17	2133	0,908
40				0,92	2186	0,722
41				0,62	2181	0,611
42		1:5	0,71	2,17	1971	1,657
43				2,30	2000	1,329
44				2,88	1981	0,987



Рисунок 38 - Изменение водопоглощения образцов-кубов, замешанных с предварительным замачиванием песка, в зависимости от времени замачивания песка

Рисунок 39 - Изменение средней плотности образцов-кубов, замешанных с предварительным замачиванием песка, в зависимости от времени замачивания песка

Рисунок 40 - Изменение максимального относительного изменения объема образцов-кубов, замешанных с предварительным замачиванием песка, и, в зависимости от времени замачивания песка

Из данных, представленных в таблице 11 и на рисунках 38, 39, 40 можно сделать следующие выводы:

Для образцов состава Ц:П=1:1 водопоглощение увеличивается с увеличением времени замачивания песка до 6 часов, а затем, на отметке в 24 часа, показывает примерно тот же результат, что и без замачивания. Для состава Ц:П=1:2 водопоглощение сначала увеличивается при времени замачивания песка, равном 30-ти минутам, затем же начинает уменьшаться вплоть до продолжительности замачивания, равной 24 часа. Для образцов с Ц:П=1:5 наблюдаются колебания водопоглощения как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения по сравнению с первоначальным при продолжительности замачивания песка до 6 часов, а при времени замачивания, равном 24 часам показатель водопоглощения показывает примерно то же значение, что и без замачивания песка.

Изменение средней плотности образцов в зависимости от изменения продолжительности замачивания песка для всех составов является незначительным (в районе 5%). Такие различия в значениях средней плотности можно объяснить погрешностью измерения размеров образцов, а также тем, что условия уплотнения образцов точно повторить невозможно, поэтому такие колебания могут быть связаны с небольшой разницей в качестве уплотнения. Из вышесказанного можно сделать вывод, что плотность мелкозернистого бетона не зависит от продолжительности предварительного замачивания песка.

Показатель максимального относительного изменения объема и в зависимости от продолжительности предварительного замачивания песка, испытывает колебания для образцов со всеми тремя цементно-песчаными отношениями, однако, характер колебаний данного показателя для разных составов имеет разный вид. Для состава Ц:П=1:1 предварительное замачивание песка на 30 минут значительно улучшает морозостойкость, для остальных же значений продолжительности замачивания показатели и примерно равны, причем можно отметить, что при времени замачивания песка, равном 24 часам и практически идентична своему значению без замачивания. Для образцов с Ц:П=1:2 морозостойкость в зависимости от времени замачивания песка меняется циклично, но опять же при продолжительности замачивания 24 часа и имеет почти то же значение, что и без замачивания. Для состава Ц:П=1:5 предварительное замачивание песка при его продолжительности до 6 часов негативно влияет на морозостойкость, а при времени замачивания, равном 24 часам показатель водопоглощения показывает примерно то же значение, что и без замачивания песка.

Логической зависимости между водопоглощением образцов, их плотностью и морозостойкостью установить не удалось. Самым ярким примером отсутствия зависимости между этими показателями служат точки на графиках изменения водопоглощения, средней плотности и относительного объемного изменения образцов состава Ц:П=1:1, соответствующие продолжительности замачивания песка, равной 30-ти минутам: показатели водопоглощения и средней плотности по сравнению с их значениями без замачивания практически не меняются, в то время как и уменьшается почти в 3 раза, а в переводе на классы морозостойкость увеличивается с F200 до F400.

Наиболее существенные колебания показателей водопоглощения, а также относительного объемного изменения образцов происходят при небольшой продолжительности замачивания песка, а именно до 6 часов. К отметке в 24 часа показатели исследуемых свойств принимают значения близкие к наблюдаемым без замачивания.

3.2 Исследование влияния термовлажностной обработки песка на морозостойкость мелкозернистого бетона

Для исследования влияния термовлажностной обработки песка на морозостойкость мелкозернистого бетона были изготовлены образцы-кубы размером 10х10х10 см (методика описана в п. 2.1) с цементно-песчаным отношением 1/1, 1/2, 1/5.

В качестве водоцементного отношения для каждого из составов было взято его среднее значение из замесов образцов-кубов без обработки песка.

Бетонная смесь приготавливалась из портландцемента марки М500 по ГОСТ 31108-2003; кварцевого песка плотностью 1530 кг/мі (определение плотности см. методику в п. 2.1), просеянного через набор стандартных сит (в эксперименте использовались фракции 0,14 - 1,25 мм).

Песок для каждого замеса предварительного замачивался водой в количестве 10% от его массы и отправлялся в сушильный шкаф для пропаривания при температуре 60°С . Во избежание испарения воды емкости с песком помещались в полиэтиленовые пакеты. Песок подвергался пропариванию в течение разных промежутков времени: 30 мин, 2 ч, 6 ч и 24 ч.

Было изготовлено по 3 образца каждого из составов для каждого значения продолжительности пропаривания песка.

Определение морозостойкости проводилось согласно методике, описанной в пункте 2.3.2.

По достижении образцами марочной прочности определялись их массы в сухом состоянии. Затем образцы помещались в емкости с водой и после четырехсуточного выдерживания в воде определялись их массы в водонасыщенном состоянии.

По окончании водонасыщения образцов и определения их масс они испытывались дилатометрическим методом.

Результаты испытаний образцов в дилатометре приведены в таблице 12 и на рисунках 41, 42 и 43.

Таблица 12 - Результаты испытаний образцов-кубов, замешанных с предварительной термовлажностной обработкой песка, дилатометрическим способом

Номер образца	Характер обработки песка	Ц/П	В/Ц	Водопоглощение, % масс.	Плотность, кг/м3	и?10-3
1	2	3	4	5	6	7
45	Пропаривание в течение 24 часов	1:1	0,32	0,91	2267	0,712
46				1,60	2167	0,556
47				1,25	2185	0,342
48		1:2	0,43	1,73	2141	0,458
49				1,55	2176	0,514
50				1,22	2188	0,452
51		1:5	0,71	4,52	2024	1,244
52				4,73	2081	1,502
53				4,46	1963	1,213
54	Пропаривание в течение 2 часов	1:1	0,32	1,21	2089	0,633
55				0,61	2130	0,468
56				0,59	2133	0,367
57		1:2	0,43	1,74	2087	1,290
58				1,67	2113	0,915
59				0,96	2108	0,608
60		1:5	0,71	6,42	1922	3,273
61				5,33	1945	2,695
62				5,21	1943	2,316
63	Пропаривание в течение 6 часов	1:1	0,32	1,27	2135	0,716
64				1,17	2165	0,570
65				0,63	2194	0,750
66		1:2	0,43	1,27	2128	1,000
67				1,47	2119	0,813
68				1,50	2135	0,615
69		1:5	0,71	5,48	1947	2,320
70				4,78	1953	1,880
71				1,68	1935	1,351
72	Пропаривание в течение 30 минут	1:1	0,32	0,62	2112	0,908
73				0,88	1943	0,545
74				1,19	2149	0,587
75		1:2	0,43	1,16	2104	0,744
76				0,91	2122	0,744
77				0,95	2100	0,573
78		1:5	0,71	5,28	1968	2,104
1	2	3	4	5	6	7
79				4,23	1994	2,091
80				4,53	2006	1,416

Рисунок 41 - Изменение водопоглощения образцов-кубов, замешанных с предварительной термовлажностной обработкой песка, в зависимости от ее продолжительности



Рисунок 42 - Изменение средней плотности образцов-кубов, замешанных с предварительной термовлажностной обработкой песка, в зависимости от ее продолжительности

Рисунок 43 - Изменение максимального относительного изменения объема образцов-кубов, замешанных с предварительной термовлажностной обработкой песка, и, в зависимости от ее продолжительности

Из данных, представленных в таблице 12 и на рисунках 41, 42, 43 можно сделать следующие выводы:

Для образцов состава Ц:П=1:1 водопоглощение слегка уменьшается при продолжительности термовлажностной обработки песка до 6 часов, а затем, на отметке в 24 часа, показывает примерно тот же результат, что и без обработки. Для состава Ц:П=1:2 водопоглощение снижается при времени пропаривания песка, до 2 часов, а затем стабилизируется на промежутке от 2 до 24 часов. Для образцов с Ц:П=1:5 наблюдаются увеличение водопоглощения при всех значениях продолжительности термовлажностной обработки песка, но максимальное увеличение происходит при продолжительности пропаривания до 2 часов.

Изменение средней плотности образцов в зависимости от изменения продолжительности замачивания песка для всех составов является незначительным (в районе 5%). Такие различия в значениях средней плотности можно объяснить погрешностью измерения размеров образцов, а также тем, что условия уплотнения образцов точно повторить невозможно, поэтому такие колебания могут быть связаны с небольшой разницей в качестве уплотнения. Из вышесказанного можно сделать вывод, что плотность мелкозернистого бетона не зависит от продолжительности термовлажностной обработки песка.

Показатель максимального относительного изменения объема и в зависимости от продолжительности термовлажностной обработки песка, испытывает колебания для образцов со всеми тремя цементно-песчаными отношениями, однако характер колебаний данного показателя для разных составов имеет разный вид. Для состава Ц:П=1:1 пропаривание песка улучшает морозостойкость при всех значениях продолжительности, максимальное же эффект наблюдается при времени пропаривания, равном 2 часам. Для образцов с Ц:П=1:2 морозостойкость снижается при продолжительности термовлажностной обработки песка до 6 часов и повышается при пропаривании песка в течении 24 часов. Для состава Ц:П=1:5 термовлажностная обработка песка при ее продолжительности до 6 часов негативно влияет на морозостойкость, но при пропаривании в течение 24 часов показатель и принимает примерно то же значение, что и без обработки.

Логической зависимости между водопоглощением образцов, их плотностью и морозостойкостью установить не удалось. Самым ярким примером отсутствия зависимости между этими показателями служат графики изменения водопоглощения, средней плотности и относительного объемного изменения образцов состава Ц:П=1:2, анализируя которые мы видим, что при достаточно стабильных показателях водопоглощения и средней плотности значение и значительно снижается. В переводе на классы морозостойкость увеличивается с F200 до F300.

Наиболее существенные колебания показателей водопоглощения, а также относительного объемного изменения образцов происходят при небольшой продолжительности термовлажностной обработки песка, а именно до 6 часов. К отметке в 24 часа показатели исследуемых свойств имеют тенденцию к стабилизации.

Полные результаты испытаний образцов дилатометрическим методом приведены в приложении А.

Графики объемных деформаций образцов в ходе испытаний дилатометрическим методом представлены в приложении Б.



Заключение

В заключении приводим результаты проведенной работы.

1) Стандартный метод испытания морозостойкости бетонов и растворов заключается в попеременном замораживании и оттаивании (-20°С…+20°С) водонасыщенных образцов. Данный метод является очень длительным и трудоемким и может давать не совсем объективные результаты ввиду того, что испытания проводятся с серией образцов, в то время как различия в структуре между образцами не учитываются. Нами были исследовано изменение свойств образцов мелкозернистого бетона (массы, а также прочности на изгиб и на сжатие) составов Ц:П=1:1, 1:2, 1:5 в зависимости от числа циклов попеременного замораживания-оттаивания стандартным методом. В результате, по окончании 100 циклов испытаний, не произошло снижения массы образцов более, чем на 5%, а также их прочности на сжатие более, чем на 15%. То есть, выполненный объем работы в итоге не позволил установить фактическую морозостойкость ни одного из этих составов. Недостатком стандартного метода является невозможность прогнозирования количества образцов, необходимого для оценки влияния различных факторов на изменение свойств материала при циклическом замораживании-оттаивании. Таким образом, стандартный метод неудобен для исследовательских целей, однако вполне применим для проверки бетона рядовых конструкций, к которым не предъявляются высокие требования по морозостойкости (примерно до 100 циклов). В этом случае не нужно устанавливать всю зависимость между свойствами образцов и количеством циклов попеременного замораживания-оттаивания, а достаточно определить только соответствие испытываемого материала заданной марке по морозостойкости.

2) Ускоренный (дилатометрический) метод основан на измерении аномального изменения объема образцов, связанного с переходом воды в лед. В [7] между показателем максимального относительного изменения объема образца и и морозостойкостью установлена корреляционная зависимость. Однако, эта зависимость имеет ряд недостатков. Одним из них является достаточно большой разброс показателя и в пределах одной марки, в то время как внутри марок фактическая морозостойкость образцов может достаточно значительно меняться с изменением и. Данный факт особенно значим, когда при схожих значениях и, при переводе по [7] можно получить различные марки по морозостойкости, а фактическое разница в морозостойкости образцов может быть незначительной. Такие колебания могут быть вызваны неучетом в корреляционной зависимости влияния различных производственных и технологических факторов, таких как состав бетона, условия уплотнения и твердения, состояние заполнителей на момент приготовления бетонной смеси и т.д. Исходя из вышеизложенных недостатков дилатометрического метода оценка влияния различных факторов на морозостойкость мелкозернистых бетонов в настоящей работе произведена по показателю относительного объемного изменения образцов и, имея в виду, что морозостойкость тем выше, чем меньше значение и. Дилатометрический метод удобен для оценки морозостойкости бетона конструкций, к которым предъявляются повышенные требования к данному свойству, является менее трудоемким, более оперативно позволяет оценивать влияние тех или иных факторов на морозостойкость и поэтому лучше применим для исследовательских целей.

3) Проведенные исследования показали, что образцы мелкозернистого бетона составов Ц:П=1:1 и Ц:П=1:2 в среднем имеют схожие величины относительных объемных изменений и, в зависимости от разных факторов (В/Ц, характер и продолжительность обработки заполнителей). Показатели морозостойкости образцов состава Ц:П=1:5 существенно ниже: величина и в 2-7 раз превышает значения для составов Ц:П=1:1 и Ц:П=1:2.

4) В нашей работе было установлено, что показатель относительного объемного изменения образцов мелкозернистого бетона зависит от водоцементного отношения бетонной смеси. Таким образом, можно повысить морозостойкость бетона, обеспечив оптимальное для данного свойства В/Ц при приготовлении бетонной смеси.

5) По результатам испытаний подтверждено отсутствие зависимости между величиной водопоглощения, плотностью и величиной относительного объемного изменения образцов мелкозернистого бетона при условии постоянства цементно-песчаного и водоцементного отношений. Из вышесказанного следует, что главным фактором, определяющим морозостойкость мелкозернистого бетона, является его структура. Определяемые характеристики водопоглощения и плотности не позволяют объективно судить о морозостойкости исследуемых материалов.

6) Установлено, что показатель и для мелкозернистого бетона испытывает значительные колебания в зависимости от продолжительности, как предварительного замачивания, так и термовлажностной обработки песка, предназначенного для приготовления бетонной смеси. Максимальные колебания наблюдаются при небольшой продолжительности обработки заполнителя (до 6 часов). Например, для состава Ц:П=1:1 при продолжительности предварительного замачивания песка равной 30 минутам и уменьшается почти в 3 раза, что соответствует, согласно [7], увеличению марки по морозостойкости такого бетона с F200 до F400. С увеличением продолжительности обработки заполнителя в большинстве случаев наблюдается тенденция к стабилизации исследованных в работе свойств бетона. Следовательно, технологические факторы, которые моделируются вышеуказанными способами обработки песка, оказывают существенное влияние на морозостойкость мелкозернистого бетона и требуют учета как в составлении корреляционной зависимости между показателем и и марками по морозостойкости, так и при приготовлении бетонной смеси на производстве.



Список использованных источников

1. Баженов Ю.М. Технология бетона: Учеб. пособие для технол. спец. строит. вузов. - 2-е изд. перераб. - М.: Высш. шк., 1987. - 415 с.: ил.

2. Хаютин Ю.Г. Монолитный бетон: Технология производства работ. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 576 с.: ил.

3. Горчаков Г.И. Строительные материалы. Учебник для студентов вузов. - М.: Высш. шк., 1981. - 412 с.: ил.

4. Невилль А.М. Свойства бетона. / Сокр. пер. с англ., В.Д. Парфенова, Т.Ю. Якуб. - М.: Стройиздат, 1972. - 344 с.: ил.

5. Рамачандран В., Фельдман Р., Боуэн Дж. Наука о бетоне: Физико-химическое бетоноведение. / Пер. с англ., Т.И. Розенберг, Ю.Б. Ратиновой; Под ред. В.Б. Ратинова. - М.: Стройиздат, 1986. - 278 с.:ил.

6. ГОСТ 10060.0-95. Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования.

7. ГОСТ 10060.3-95*. Бетоны. Дилатометрический метод ускоренного определения морозостойкости.

8. ГОСТ 10060.4-95. Бетоны. Структурно-механический метод ускоренного определения морозостойкости.

9. Дикун А.Д., Фишман В.Я., Дикун В.Н., Нагорняк И.Н. Развитие отечественного дилатометрического метода прогнозирования свойств бетона // Строительные материалы. - 2004 - №4 - с. 52-56.

10. ГОСТ 10181-2000. Смеси бетонные. Общие требования.

11. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.

12. ГОСТ 8735-88*. Песок для строительных работ. Методы испытаний.

Размещено на Allbest.ru