Методы нормирования усадки цементных бетонов

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Проблеме изучения природы усадочных деформаций посвящены многочисленные исследования, поскольку усадка цементных бетонов негативно влияет на долговечность железобетонных конструкций. Одной из ключевых задач является определение величины усадки бетона в зависимости от свойств материалов, параметров среды и геометрии конструкции [1 - 8], в связи с тем, что, согласно Шейкину А.Е. [6], измеряемые (проявившиеся) деформации усадки зависят от трех групп факторов: рецептурно-технологических (тип цемента, состав и условия твердения бетона, модуль упругости и пористость заполнителей, наличие добавок и др), геометрических параметров конструкции, параметров внешней среды (температура, относительная влажность, скорость движения воздуха).

Различают усадку вследствие происходящих в цементном камне химических процессов: при гидратации - контракционная усадка, при взаимодействии продуктов гидратации с проникающими из внешней среды компонентами - карбонизационная усадка, а также усадку вследствие физических и физико-химических процессов, связанных с обезвоживанием структуры цементного камня - влажностная усадка и радиационная усадка [1, 2]. влажностный цементный адсорбционный камень

Среди основных причин влажностной усадки исследователями рассматривались: действие капиллярных сил; испарение адсорбционно связанной воды из гелевой составляющей цементного камня; межмолекулярное взаимодействие вследствие удаления межкристаллической воды; удаление воды из межслоевых зазоров кристаллической структуры гидросиликатов кальция [1, 2]. По Цилосани З.Н. [7] в зависимости от вида испаряемой воды меняется механизм усадки: испарение механически связанной воды из крупных пор не сопровождается усадкой. Развитие усадки начинается при образовании менисков в капиллярах сечением 35 - 53 мкм, т.е. при относительной влажности воздуха 98 - 40%. По Шейкину А.Е. [6] при относительной влажности менее 60% начинает удаляться адсорбционно связанная вода, а при относительной влажности менее 45% удаляется вода, находящаяся между слоями кристаллической структуры гидросиликатов кальция (т.н. межплоскостная вода), что сопровождается значительной усадкой. Вследствие этого величина усадки будет в значительной степени определяться параметрами поровой структуры цементного камня, которая зависит, в первую очередь, от величины В/Ц, и влажностью цементного камня, которая будет определяться относительной влажностью среды и поровой структурой цементного камня. В настоящей работе поставлена задача определения зависимостей «величина В/Ц - влажность цементного камня при гигрометрическом равновесии» и «влажность среды - усадка бетона».

Для решения первой задачи образцы 40х40х160, изготовленные из цементного теста с В/Ц 0,256; 0,34 и 0,4 после 18ч выдерживания в формах помещались в среду с фиксированной относительной влажностью, что обеспечивалось использованием солей по ГОСТ 29244. Измерялись изменение массы и линейных размеров образцов.

Под относительной влажностью цементного камня подразумевается величина, равная отношению текущей влажности цементного камня к влажности при его полном водонасыщении. Под относительной усадкой цементного камня подразумевается величина, равная отношению текущего значения усадки к величине полной усадки после высушивания цементного камня при 105С.

Зависимость относительной влажности цементного ццк камня от относительной влажности воздуха цв описывается уравнением:

, (1)

из которого следует, что при уменьшении величины В/Ц относительная влажность цементного камня возрастает, что вполне закономерно, поскольку при уменьшении величины В/Ц формируется мелкопористая структура, хорошо удерживающая воду.

зависимость величины усадки цементного камня от величины В/Ц.:

, (2)

Получена зависимость изменения относительной усадки цементного камня от его относительной влажности (табл. 1). На основании зависимости табл. 1 с учетом ф.(1) получена зависимость относительной усадки цементного камня от относительной влажности воздуха (табл. 2). В табл. 3 представлены данные о величине усадки цементного камня в зависимости от относительной влажности воздуха.

Таблица 1. Зависимость относительной усадки цементного камня от относительной влажности цементного камня

Таблица 2. Зависимость относительной усадки цементного камня от относительной влажности воздуха

Таблица 3. Зависимость усадки цементного камня, мм/м, от относительной влажности воздуха

Из данных табл. 1 очевидно, что относительная усадка цементного камня зависит от величины В/Ц, но с уменьшением влажности цементного камня это различие уменьшается. Кроме того, с достаточной для практических целей точностью можно утверждать, что закономерность изменения усадки с уменьшением влажности мало зависит от вида цемента, поскольку закономерность изменения по опытам авторов и данным более чем десятилетней давности [8, 9] подобна. Из сказанного можно сделать вывод о том, что изменение усадки бетонов, полученных на различных цементах, может иметь некоторые количественные различия при одинаковой или подобной качественной картине, что очень важно для построения предложений по нормированию усадки для практического применения.

Значения усадки бетона, определенные по различным источникам, и по материалам данной работы, различаются не только и не столько количественно, но, в основном, качественно. Так, при относительной влажности воздуха 40% (согласно СНиП 23-01-99 (2003) относительная среднемесячная влажность воздуха в 15 ч дня наиболее жаркого месяца составляет в Ростовской области - 40%, в Краснодарском крае - 43%, в Ставропольском крае - 35%) значения усадки бетона могут составить: 0,43 - 0,56 мм/м по Рекомендациям НИИЖБ, 0,48 - 0,6 мм/м по EN 1992-1-1 и 0,56 - 0,77 мм/м по данным авторов. Следует отметить тот факт, что по данным, полученным в настоящей работе, усадка бетона резко возрастает при влажности среды менее 60%, что полностью согласуется, как уже отмечалось выше, с утверждением Шейкина А.Е о том, что «при относительной влажности менее 60% начинает удаляться адсорбционно связанная вода,… При относительной влажности менее 45% удаляется… межплоскостная вода, что сопровождается значительной усадкой» [6]. Напротив, по данным Рекомендаций НИИЖБ и EN 1992-1-1 фиксируется уменьшение интенсивности роста усадки при относительной влажности воздуха менее 60%.

Выводы.

Установлена зависимость относительной влажности цементного камня ццк от относительной влажности воздуха цв: , на основании которой выявлена закономерность изменения усадки цементного камня от величины В/Ц и влажности воздуха и усадки бетона в зависимости от его класса и влажности воздуха.

Сопоставление закономерности изменения усадки бетона в зависимости от его класса и влажности воздуха с нормируемыми EN 1992-1-1 и Рекомендациями НИИЖБ значениями выявило как количественное, так и качественное различие.

Литература

1. Цементы, бетоны, строительные растворы и сухие смеси [Текст] Ч.1: Справ. Под ред. П.Г. Комохова. - С.-Пб.: НПО «Профессионал», 2007. - 804 с.

2. Несветаев, Г.В. Бетоны [Текст]: учебное пособие для вузов. - изд. 2-е, доп. и перераб. - Ростов н/Д: Феникс, 2013. - 381 с.

3. Несветаев Г.В., Усадочные деформации и раннее трещинообразование бетона / Г.В. Несветаев, С.А. Тимонов // Современные проблемы строительного материаловедения/ Пятые академические чтения. - Воронеж: ВГАСА, 1999. - С. 312-316.

4. Несветаев, Г.В., Самоуплотняющиеся бетоны: усадка / Г.В. Несветаев, А.Н. Давидюк // Строительные материалы. - 2009. - №8. - С. 52 - 53.

5. Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций [Текст] / Под ред. С.В. Александровского. - М.: Стройиздат, 1976. - 351 с.

6. Шейкин А.Е., Структура и свойства цементных бетонов [Текст] / А.Е. Шейкин, Ю.В. Чеховский, М.И. Бруссер. - М.: Стройиздат, 1979. - 343 с.

7. Цилосани З.Н. Усадка и ползучесть бетона [Текст]. - Тбилиси: Мецниереба, 1979. - 229 с.

8. Несветаев Г.В., О прогнозировании усадки цементных бетонов / Г.В. Несветаев, С.А. Тимонов // Современные проблемы строительного материаловедения: Пятые академические чтения. - Воронеж: ВГАСА, 1999. - С. 305-311.

9. Несветаев Г.В., Оценка эффективности суперпластификаторов применительно к отечественным цементам / Г.В. Несветаев, А.В. Налимова // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: Материалы 2-й межд. конф. - Ростов-наДону, 2002. - С. 269 - 274.

10. Рекомендации по учету ползучести и усадки бетона (НИИЖБ). - М.: Стройиздат, 1988.

Размещено на Allbest.ru