Потребность долговечности бетона в конструкциях построек, эксплуатируемых в суровых климатических условиях, занимает ведущее место в научных разработках как в России, так и за ее пределами (Великобритания, Япония, США, Канада и др.). Низкие отрицательные температуры (до -60 °С), долгий зимний период, постоянные перепады температур, наличие вечномерзлых грунтов приводят к преждевременному разрушению бетона в различных конструкциях.

Были проведены исследования, позволяющие глубже понять деструктивные процессы, протекающие при охлаждении бетона до -60 °С. Определено, что при повышении температуры промерзшего до низких температур и водонасыщенного бетона на один градус, в его скелете возникают растягивающие напряжения около 0,1-0,2 МПа. Резкий нагрев промерзшего бетона за счет колебания температуры окружающей среды на 15-20 °С приводит к возникновению растягивающих напряжений, сопоставимых с прочностью бетона при растяжении.

Анализ изменения суточных температур окружающей среды за пять месяцев с наиболее низкой температурой за месяц позволил вычислить более 50 изменений температуры с перепадом 15 °С за три часа и более 15 изменений - с перепадом 25 °С в течение суток. Воздействие циклических температур в промежутке отрицательных показаний влияет на постепенное уменьшение упругих и механических свойств бетона и снижению его стойкости.

Для подсчета этого снижения прочности были произведены лабораторные исследования на кубиках с ребром 10 см. Кубики делали из бетона различных составов, отличающихся содержанием цемента, отношением вода: цемент и, следовательно, прочностью бетона (см. Таблицу). При испытаниях использовали цемент Белгородского завода М500, щебень гранитный фракций 5-10 и 10-20 мм отношение 1: 1, песок кварцевый с модулем крупности, равным 2. Кубики, указанных в таблице составов, были подвергнуты испытаниям на морозостойкость по основному методу. Морозостойкость образцов состава 1 с открытой пористостью 4,1 %, соответствовала 300 циклам, состава 2 (По = 5.6 %) - 200, состава 3 (По = 7,5 %) - 50.

Произведенные образцы хранили в течение 7 дней в нормальных температурно-влажностных условиях. Потом их насыщали влагой до постоянной массы и помещали в морозильную установку, поддерживающую колебания температуры в промежутке от -50 до -20 °С, после чего образцы испытывали на сжатие. Тонкий слой льда на поверхности образцов препятствовал испарению влаги.

Результаты испытаний точно показывают на сильное снижение прочности бетона на начальных циклах переменного действия отрицательных температур, что объясняется миграцией незамерзшей жидкости в порах геля к кристаллам льда в микро-и макрокапиллярах и, как следствие этого, ростом этих кристаллов. Потеря прочности бетона в значительной степени происходит от водоцементного отношения (В/Ц).

Весьма весомое снижение прочности (до 30 %) наблюдается у кубиковсостава 3 с наибольшим В/Ц (0,7).

В результате, испытания подтвердили, что в условиях северного климата бетоны подвергаются специфическим воздействиям внешней среды, которые приводят к изменению структуры материала, что серьезно сокращает долговечность бетонных и железобетонных конструкций, находящихся в местах вечной мерзлоты. Для оценки уменьшения прочности бетона в интервале минусовых температур (без перехода чере 0 °С ) представляется разумным введение понятия "морозостойкость II рода".

Дальнейшим шагом в экспериментально-теоретических испытаниях деструктивных процессов в промерзшем бетоне должна стать дифференцированный анализ воздействия количества водонасыщения на свойства бетона в этих климатических условиях.

Показатели прочности бетона при сжатии при воздействии циклического колебания температуры в интервале от -20 до 50°С (цифры у кривых - номера составов бетона по таблице).

Размещена 04.12.2012 | Просмотров: 1371 | Источник: http://cementishe.com.ua/cement.html