Книги по строительству

 Свойства бетона

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Равномерность изменения объема заполнителя

Под этим термином подразумевают способность заполнителя сопротивляться чрезмерным изменениям его объема, происходящим в результате изменения физических условий. Неравномерность изменения объема следует отличать от расширения, вызываемого химическими реакциями между заполнителем и щелочами в цементе.

Физическими причинами значительных   и   постоянных   изменений объема заполнителя являются замораживание и оттаивание, температурные деформации при положительных температурах, попеременное увлажнение и высыхание.

Считают, что заполнитель характеризуется неравномерным изменением объема тогда, когда объемные деформации, вызванные вышеупомянутыми причинами, приводят к повреждению бетона, которые могут проявиться в виде местного отслаивания бетона, обширного трещино-образования в поверхностном слое, разрушения бетона на значительную глубину, т. е. повреждения могут отражаться на внешнем виде и представлять собой опасность в конструктивном отношении.

Неравномерность изменения объема встречается у пористых кремнистых сланцев, особенно у легких сланцев с мелкопористой структурой, у некоторых видов глинистых сланцев, у известняков с прослойками набухающей глины и у других пород, содержащих глинистые минералы, в частности монтмориллонитовой и иллитовой групп. Например, обнаружено, что при увлажнении и высыхании относительная деформация модифицированного долерита доходит до 0,0006. В условиях попеременного увлажнения и высыхания бетон на этом заполнителе может разрушиться; то же самое с ним произойдет и при замораживании и оттаивании.

Методика испытаний на равномерность изменения объема заполнителя приводится в Технических условиях ASTM С 88—56Т. Пробу фракционированного заполнителя попеременно погружают в раствор сульфата натрия или сульфата магния и высушивают. Образование кристаллов соли в порах заполнителя, подобно воздействию льда, способствует разрушению зерен. Уменьшение размера зерен после ряда циклов воздействия, которое подтверждается анализом зернового состава, характеризует степень неравномерности изменения объема. На основании результатов этих испытаний можно лишь приближенно предсказать поведение заполнителя в условиях эксплуатации. Однако полученные данные не могут быть использованы для решения вопроса пригодности нового вида заполнителя.

По другой методике заполнитель подвергают определенному количеству циклов попеременного замораживания и оттаивания; иногда эти испытания проводят на растворных или бетонных образцах, изготовленных на заполнителе, требующем проверки. К сожалению, ни один из этих типов испытаний не дает точных данных о поведении заполнителя в реальных условиях температурно-влажностных колебаний при положительной температуре.

Кроме того, не существует таких способов испытаний, которые могли бы удовлетворительно предсказывать долговечность заполнителя в бетоне в условиях его замораживания и оттаивания. Основная причина заключается в том, что поведение заполнителя связано с наличием окружающего его цементного камня, поэтому только наблюдения в процессе эксплуатации бетона могут дать соответствующую оценку долговечности заполнителя.

Тем не менее известно, что определенные заполнители весьма чувствительны к воздействию мороза. Это — пористые   кремнистые  сланцы, глинистые сланцы, некоторые виды известняков, в частности слоистые известняки, и некоторые песчаники. Характерным признаком этих горных пород является их высокое водопоглощение, хотя следует отметить, что многие долговечные горные породы также характеризуются высоким водопоглощением

Чтобы произошло разрушение под воздействием мороза, должны создаться критические условия, обусловленные определенным водопоглощением и отсутствием оттока влаги. Создание этих критических условий определяется сечением, формой и степенью непрерывности пор в заполнителе, так как от этих характеристик зависит скорость водопоглощения и количество поглощаемой воды, а также скорость удаления воды из зерен заполнителя. Выявлено, что наличие пор размером менее 4—5мк создает критические условия, так как эти поры достаточно велики для впитывания воды, но при таких размерах свободный отток воды под давлением льда затруднен. Давление льда в полностью замкнутом пространстве при

температуре —20° С может доходить до 2040 кгс/см2. Таким образом, во избежание раскалывания заполнителя и разрушения окружающего цементного камня необходимо обеспечить возможность перемещения воды внутрь зерен заполнителя в направлении незаполненных пор или в окружающий цементный камень, прежде чем гидравлическое давление достигнет критической величины и вызовет разрушение бетона.

Это еще раз говорит о том, что долговечность заполнителя можно полностью оценить только тогда, когда он находится в цементном камне. Зерно может быть достаточно прочным и выдержать давление льда, но его расширение может вызвать разрушение окружающего его раствора.

Уже было сказано, что размер пор —это важная характеристика для оценки долговечности заполнителя. В заполнителях присутствуют, как правило, поры различного размера. Способ количественной оценки структурной пористости разработан Брунауером, Эмметтом и Теллером. Удельную поверхность заполнителя определяют по количеству сорбированного газа, требуемого для образования мономолекулярного слоя на всей внутренней поверхности пор заполнителя. Общий объем пор измеряют методом водопоглощения. Отношение объема пор к их поверхности представляет собой гидравлический радиус пор. Этот показатель, общепринятый в гидравлике при рассмотрении проблем течения жидкостей, дает представление о давлении, необходимом, чтобы вызвать перемещение воды.