Замедлители схватывания бетона (цемента) своими руками – DIYb.ru

На производстве или строительстве возникают ситуации, когда становится необходимостью замедлить процесс твердения бетона. В таких случаях применяются добавки-замедлители схватывания смеси.

Принцип действия замедлителей твердения

Из молекул ПАВ (поверхностно-активных веществ) на поверхности частиц цемента сформировываются адсорбционные оболочки, что увеличивает концентрацию вещества на границе двух фаз: жидкой и твёрдой. Проще говоря, эта добавка замедляет кинетику твердения. Вязкость при этом увеличится, но если смешать больше ПАВ, чем допустимо, это приведёт к затруднению прохождения воды к частицам цемента, замедлению гидратации или вовсе её прекращению. Поэтому важно соблюдать процентное соотношение массы цемента и замедлителя.

Нужно учитывать, что прочность бетона снижается на 30% и более в промежутке до семи суток. А вот спустя 28 суток прочность застывшей смеси, наоборот, увеличивается, а проницаемость – снижается.

Где применяются замедлители схватывания бетона

• При высоких температурах окружающей среды. В таких климатических условиях замедлитель схватывания – незаменимая вещь.
• При транспортировке на большие расстояния, а также при затруднённом движении (заторы).
• При создании высокомарочных смесей. В составах таких бетонов содержание вяжущего вещества очень высоко, что урезает время на транспортировку, заливку и укладку, а замедлители не только приостанавливают протекание процесса схватывания, но и повышают прочность конечного изделия.
• При поэтапной заливке бетона, когда необходимо залить сложную, крупную конструкцию. Таким способом добиваются монолитности изделия из бетона.
• При химических взаимодействиях со смесью замедлители уменьшают количество выделяемого тепла. При такой реакции, но уже без добавки, качество бетона может снизиться из-за излишней теплоты.

Классификация замедлителей схватывания: воздействие на состав бетона

Наиболее подходящими для этих целей классами являются первый, второй и четвёртый.

1. Добавки первого класса представляют собой электролиты, меняющие растворимость вяжущих веществ. К ним относятся амины, органические кислоты, а также спирты. На данный момент пользуются меньшим спросом.
2. Добавки второго класса взаимодействуют с вяжущими веществами, создавая труднорастворимые или малодиссоциированные соединения. Замедляющий эффект добавок этого класса можно объяснить появлением экранирующих плёнок, что получаются из продуктов реакции.
3. Добавки четвертого класса – наиболее походящий вариант добавок. К ним относят ПАВ, что способны адсорбироваться и на вяжущих, и на гидратных образованиях. Различают два основных вида замедлителей: химического и физического воздействий.

Первые основаны на торможении процесса роста кристаллической решётки в смеси. Благодаря медленному росту решётка приобретает более сложный и равномерный вид, что положительно сказывается на прочности готового бетона. Из плюсов можно также отметить повышение показателей морозостойкости и водонепроницаемости всей конструкции.

Но здесь, как и говорилось выше, необходимо соблюдать строгую дозировку. Избыток добавки в растворе может привести к критической потере прочности бетона.

Вторые сформировывают труднопроницаемую пленку на самих зернах цемента, замедляя их схватывание. Это повышает адгезию и влагозащиту, но плохо сказывается на общей прочности готовой конструкции.

Замедлитель схватывания цемента своими руками

Действительно качественный замедлитель схватывания приготовить своими руками почти невозможно. Если речь идёт о частном строительстве, лучше приготовить ровно столько бетона, сколько необходимо. Если всё же нужно замедлить схватывание смеси, то следует просто мешать раствор, не давая процессу застывания начаться. Такой способ замедления спасет бетон от застывания на полчаса-час, не больше. Добавлять больше воды в раствор, дабы замедлить застывание – плохая идея. При переизбытке воды снизится плотность и прочность раствора, что сильно повлияет на качество смеси.

В более масштабном строительстве гораздо более целесообразно будет приобрести промышленный замедлитель – так и надежнее, и пропорции легче подобрать.

Производители и марки замедлителей твердения

Хорошо зарекомендовали себя в деле следующие замедлители:

• Линамикс PC . Производитель – ООО «Полипласт». Представляет собой чистый замедлитель схватывания. Способен сохранять подвижность смеси до шести часов. Самый простой и относительно недорогой вариант добавки такого типа. Производитель рекомендует использовать его с пластификаторами своей же компании, объясняя это повышением эффекта смеси.
• Релаксор Темп-4. Производитель – ДП «Р» ООО «Будиндустрия ЛТД». Эта добавка хоть и уступает предыдущей во временном промежутке замедления, т. к. действует всего до четырех часов, но имеет дополнительные свойства: повышает подвижность бетонного раствора с П1 до П5; позволяет достичь высшей прочности смеси в ранние сроки после затвердения. Рекомендуется применять в следующих областях:
• монолитное бетонирование в температурных ограничениях от +15 °C и выше;
• кладочные растворы, а также смеси для перемещения на дальние расстояния;
• бетонирование конструкций с повышенной степенью армирования.
• Sika Retarder, бренда Sika AG. По заверению производителя, эта добавка не содержит хлоридов и иных веществ, вызывающих коррозию стали, можно применять при изготовлении железобетонных конструкций для бетонов, температурой +25 °C. Также применяется со смесями с высокой марочной прочности, или когда раствор подлежит уплотнению. Остальные характеристики схожи с предыдущим замедлителем.
• Бисил Ретардер CX производителя Drizoro реализуется компанией «ГЕЛИОС». Выгодно выделяется самым продолжительным сроком замедления схватывания – до двух суток. А также: увеличивает прочность конструкций и снижает их осадку в течение времени; улучшает связующий состав посредством уменьшения расслоения компонентов бетонной смеси. Области применения те же, что у всех добавок этого списка. При этом, Бисил Ретардер CX – довольно дорогой замедлитель, но его преимущества над другими того стоят.

Подведение итогов

В промышленном производстве использование замедлителей – необходимость.

Важно разбираться в свойствах необходимой для раствора добавки, чтобы результат оказался именно таким, каким нужно. Замедлитель нужно подбирать, исходя из:

• целей использования;
• климатических условий;
• вида бетона.

Источники информации:

1. ГОСТ 24211-2008 (введено 01.01.2011).
2. Замедлитель схватывания бетона Бисил Ретардер СХ – ООО «Гелиос» (дата обращения: 02.11.2019).
3. Замедлители схватывания и твердения – Sika AG, Швейцария (дата обращения: 02.11.2019).
4. Замедлители схватывания бетона – ООО «Полипласт-Юг» (дата обращения: 02.11.2019).

The following two tabs change content below.

О себе: Специалист широкого профиля. Опыт работы редактором и автором статей в должности журналиста более 12 лет. Закончил филологический факультет Белорусский государственного университета (Отделение русского языка и литературы) и получил диплом по специальности «Филология. Преподаватель русского языка и литературы».

Гидратация цемента и что определяет скорость процесса твердения – формулы и время

Цемент – популярный строительный материал, получаемый искусственным путем. Он представляет собой мелкодисперсный порошок, который при взаимодействии с водой превращается в пластичную массу, способную затвердевать даже в условиях высокой влажности. Физико-химический процесс взаимодействия цемента с водой называется гидратацией. В результате его протекания растворы и смеси, изготовленные на базе цементного вяжущего, после твердения приобретают высокую прочность, водонепроницаемость, устойчивость к температурным перепадам.

Гидратация цемента – особенности процесса

Гидратация – это необратимый процесс, при котором молекулы воды соединяются с молекулами минералов, входящих в состав цемента. В результате таких взаимодействий образуется пластичная масса, которая после затвердевания преобразуется в камнеподобное твердое тело.

В нормативной документации указываются допустимые водоцементные соотношения, которые зависят от применяемой марки цемента и требуемых характеристик получаемых продуктов. При достаточном количестве химически связывается примерно 25 % воды, остальная жидкость переходит в физически связанное состояние. Введение в материал воды в количестве меньше допустимого приводит к неполной гидратации, а больше допустимого – к образованию пор. В обоих случаях прочностные характеристики конструкции снижаются.

Основные стадии гидратации

Первая стадия гидратации цементного вяжущего – схватывание, протекающее в первые часы после затворения сухих компонентов водой. Время начала схватывания и скорость протекания этого процесса определяют следующие факторы:

• Температура окружающей среды. Чем она выше, тем быстрее протекает процесс. При комнатной температуре он длится до трех часов, при высоких температурах, созданных в камерах пропаривания, – до 20 минут. При 0 °C схватывание может занять до 20 часов.
• Состав вяжущего – номенклатура и соотношение минеральных компонентов, применяемые добавки. По ГОСТу 30515-2013 выделяют по скорости схватывания при стандартных условиях (+20 °C, относительная влажность – 75 %) три категории цементов: медленно схватывающиеся (начало процесса – через 2 часа после затворения), нормально схватывающиеся (начало схватывания – от 45 минут до 2 часов после затворения), быстро схватывающиеся (начало схватывания – до 45 минут после затворения цемента водой).
• Тонкость помола – чем порошок мельче, тем быстрее происходит схватывание.

Ненадолго отложить начало схватывания позволяет перемешивание пластичного материала. В вязком продукте даже при перемешивании через определенное время начинаются необратимые процессы, которые негативно влияют на прочность отвердевшего элемента. Строители называют такое явление «свариванием бетона». Скорость схватывания и последующего твердения можно изменить введением в состав раствора или бетона пластификаторов и других добавок.

Следующий после схватывания более длительный этап – твердение цемента. Этот процесс, который обычно начинается в течение суток после начала гидратации, может протекать в течение нескольких лет. В течение первых 7 дней созданная конструкция приобретает примерно 70 % прочности. Через 28 дней после заливки раствор или смесь набирают марочную прочность. Она составляет примерно 90-95 % от максимального показателя, для достижения которого требуется несколько лет.

Для получения качественного конечного продукта обеспечивают нормальные условия твердения цемента. Для этого необходимо:

1. Оградить конструкцию от малейших механических воздействий, поскольку связи, созданные на начальных этапах гидратации, – непрочные. Они легко разрушаются и восстановлению не подлежат.
2. Первые 2-3 недели для нормального протекания в гидратации создавать влажную среду и оберегать конструкцию от прямого воздействия солнечных лучей.
3. Не допускать резких перепадов температуры. Для этого конструкцию засыпают небольшим слоем песка или опилок, укрывают утепляющими матами.

Такие меры, принятые во время твердения цемента, позволят снизить усадку конструкции, избежать появления трещин и деформаций.

Зависимость процесса гидратации от химического состава цемента

Механизмы схватывания и твердения цемента зависят от номенклатуры и процентного соотношения компонентов вяжущего. Некоторые из них начинают взаимодействовать с водой на начальной стадии гидратации, другие – через определенный промежуток времени.

В состав портландцемента входят:

• C2S – двухкальциевый силикат. Этот компонент вступает в реакцию с водой не сразу, а примерно через месяц после набора продуктом марочной прочности. Он положительно влияет на прочностные показатели бетона в долгосрочной перспективе. Применение пластификаторов ускоряет вступление двухкальциевого силиката в реакцию твердения цемента.
• C3S – трехкальциевый силикат. Этот компонент участвует во взаимодействии с водой с самого начала приготовления смеси или раствора и в течение всего периода гидратации. Но наибольший вклад он вносит в период набора марочной прочности материала.
• C3A – трехкальциевый алюминат. Способствует нарастанию прочности материала в первые дни твердения. В более поздний период он перестает работать.
• C4AF – четырехкальциевый алюмоферит. Вступает в действие уже в ходе твердения. Улучшает характеристики бетона на самых поздних сроках набора прочности.

Как можно ускорить или замедлить схватывание и твердение цемента

При проведении строительных работ часто возникают ситуации, требующие сокращения времени схватывания и твердения цемента, решить эту проблему позволяет применение специальных добавок. Они понадобятся при проведении бетонирования в зимних условиях или при необходимости увеличить темпы строительства.

Наиболее популярные присадки-ускорители твердения цемента:

• 4 %-е нитрат кальция или нитрат натрия, нитрит-нитрат кальция или хлорида кальция, нитрит-нитрат сульфата натрия;
• 2 %-й сульфат натрия;
• 2 %-й хлорид кальция – используется для армированных конструкций;
• 3 %-й хлорид кальция – предназначен для неармированных бетонных элементов.

Замедлители гидратации цемента используются в основном при возведении масштабных конструкций – крупноразмерных фундаментов, чаш бассейнов, гидротехнических и подземных объектов.

Функции замедлителей выполняют пластификаторы и гиперпластификаторы. Применение таких добавок позволяет сохранить подвижность бетонных растворов и их рабочие характеристики в течение 24-48 часов после затворения вяжущего водой.

Гидратация цемента – важный процесс, который должен протекать с соблюдением правил, установленных государственными нормативами и проектной документацией для конкретного строительного объекта. Благодаря разработке широко спектра добавок стало возможным регулирование в широких пределах начала и скорости схватывания пластичного материала, его подвижности, прочности на разных стадиях твердения, коррозионной стойкости и других характеристик.

коэффициент усадки в процентах, нормы усадки при схватывании и твердении

Усадка бетона – это явление, которое частные застройщики часто не принимают во внимание. Они либо вообще не знают о нем, либо считают его несущественным и не влияющим на общую прочность строения. Усадкой называют процесс, при котором размеры бетонной смеси медленно уменьшаются на разных этапах: при схватывании, твердении – до и после набора марочной прочности.

Для правильной заливки смеси необходимо рассчитать коэффициент усадки бетона, который в соответствии с установленными нормами не должен превышать 3 %.

Особенно это актуально при строительстве массивных зданий. Для снижения этого показателя существует ряд технологических приемов.

Виды усадки

Усадка бетона классифицируется по двум основным факторам:

• Временному. Характеризует усадочные процессы по периоду их протекания – сразу после заливки, до набора марочной прочности, после твердения.
• Причинному. Характеризует разные виды усадочных процессов по физико-химическим параметрам, вызывающим изменение объема бетонного элемента.

Классификация по временному фактору

В процессе схватывания и твердения бетона можно выделить следующие варианты усадки:

• Пластическая усадка бетона. Происходит в течение 8 часов после заливки. После этого периода не учитывается. Ее причина – уход воды из залитой смеси. Эта проблема возникает из-за выхода воды из цементного молочка через опалубку, основание, испарение в окружающую среду. Для минимизации этого процесса необходимо правильно установить опалубку, гидроизолировать ее, устроить подушку из тощего бетона под бетонный элемент, обеспечить оптимальные условия для схватывания и твердения смеси до набора критической прочности (50-70 % от марочной). Чем выше температура и ниже относительная влажность воздуха, тем чаще необходимо осуществлять увлажнение бетонного элемента, особенно в первые дни после заливки. Максимально допустимая величина линейной пластической усадки – 4 мм на 1 метр. Этот процесс является первичным и относится к обратимым.
• Аутогенная. Протекает в молодом бетоне до достижения марочной прочности, которая в стандартных условиях наступает в возрасте 28 дней. Обычно линейное изменение размеров равно 1 мм на 1 м и в строительстве малоэтажных строений не учитывается. В крупногабаритных бетонных элементах провоцирует появление микротрещин.

• Изменение размеров зрелого бетона. Длится в течение трех-четырех месяцев после заливки. В дальнейшем, оно, если и присутствует, то протекает крайне медленно. Ранее для обеспечения прочности строения, фундамент, залитый по монолитной технологии, выстаивался в течение длительного периода – до года. Сегодня эту проблему решают использованием определенных типов цемента и введением специальных присадок, а также с помощью рационального армирования.

Виды усадки бетона по причинам ее возникновения

Коэффициент усадки бетонной конструкции может быть вызван следующими физико-химическими процессами, происходящими в бетоне после его заливки:

• Контракционная усадка. Иначе она называется «стяжением бетона». Возникает из-за химического взаимодействия воды с минеральными компонентами вяжущего. Развивается в начальный период схватывания и твердения смеси, когда реакции гидратации протекают особенно бурно. Образующиеся гидраты имеют меньший объем, по сравнению с суммарным объемом используемых компонентов. Этот вид усадочных процессов меньше всего сказывается на рабочих характеристиках строительной конструкции.
• Влажностная. Происходит из-за интенсивного ухода влаги из бетонной смеси в процессе схватывания и твердения через опалубку, основание, из-за испарения в окружающую среду.
• Карбонизационная. Объем цементного камня меняется уже после приобретения им марочной прочности из-за продолжения образования карбонатов.

Определение коэффициента усадки бетона

При проектировании крупногабаритных строений учитываются все типы усадочных процессов, которые наиболее интенсивно проходят в первые 2-3 недели. Далее они замедляются в разы и полностью прекращаются через год-полтора после заливки. Основная доля усадочных изменений связана с потерей бетоном влаги.

Негативное последствие усадочных процессов: деформация бетонной конструкции, которая со временем приводит к трещинообразованию и постепенно – к полной потере рабочих характеристик зданий и сооружений.

Чтобы его предупредить, инженеры-строители проводят расчеты в соответствии с методическими указаниями. При использовании современных материалов и технологий величина коэффициента усадки бетона составляет 0,97-1. Этому показателю соответствует линейное изменение размеров бетонного элемента 0,2-0,4 мм/м.

Нормативная документация, используемая при прогнозировании усадочных процессов:

• СП 63.1330.2012, актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.
• ГОСТ 24544-81 «Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести».
• «Рекомендации по учету ползучести усадки бетона при расчете бетонных и железобетонных конструкций», принятые ученым советом НИИЖБ, 2014 г.

Какие факторы влияют на коэффициент усадки бетона? Способы его снижения

На этот параметр влияют следующие факторы:

• Минералогический состав цемента, его марка, процентное содержание в смеси. Повышение доли цемента в единичном объеме бетонной смеси приводит к повышению усадочного коэффициента. Портландцемент обеспечивает меньшие усадочные процессы, по сравнению с глиноземным и высокоактивными сортами цемента.
• Тип заполнителей и их процентное соотношение в смеси. Чем выше доля крупного заполнителя в смеси, тем ниже коэффициент усадки. Смеси на тяжелых заполнителях в общем случае усаживаются меньше, чем бетонные продукты на легких заполнителях. Для бетонов на легких заполнителях характерно линейное изменение размеров в 0,4-0,9 мм/м, на тяжелых – не более 0,5 мм/м.
• Водоцементное соотношение. Чем меньше количество воды в смеси, тем меньше усадочный коэффициент.
• Качество армирования. Наличие жесткого арматурного каркаса значительно снижает усадочные процессы.
• Относительная влажность воздуха. Чем она ниже, тем интенсивнее усаживается бетонный элемент.
• Ускорители твердения увеличивают усадочные процессы.
• Влияние пропаривания на усадочные процессы в достаточной мере не изучены. Но, по некоторым данным, пропаривание их снижает в 1,5 раза.

Способы устранения или уменьшения усадки бетонной конструкции

Меры, позволяющие снизить усадочные процессы и предотвратить их негативные последствия:

• Определение оптимального состава бетонной смеси – номенклатуры используемых компонентов, водоцементного соотношения, процентного содержания вяжущего и заполнителей.
• Применение цементов алитового типа, которые обеспечивают меньшую усадку, по сравнению с алюминатными цементами.
• Обеспечение нормальных температурно-влажностных условий твердения бетонного элемента.
• Вибрирование бетонной смеси после заливки, позволяющее избавиться от лишнего воздуха.

• Применение расширяющих цементов и присадок, снижающих усадочные процессы. К таким присадкам относятся пластификаторы, которые вступают в реакцию с водой, расширяются и равномерно распределяют напряжения.

что добавить в цемент для быстрого затвердевания

Время застывания бетона в опалубке, марочная прочность, cпособы ускорения твердения

Школьная форма ссср купить школьные платья для старшеклассниц купить Жанна. jmd.ru

От правильного соблюдения времени застывания бетона, залитого в опалубку, зависит прочность и долговечность возводимой конструкции. Твердение цементных смесей представляет собой сложный процесс, на который параллельно влияет множество факторов: от температурных условий до состава и структуры раствора. Минимальное время нахождения бетона в опалубочном каркасе — 1 день, верхний предел достигает 1 месяца.

Считается, что для окончательного схватывания, после которого цементная структура перестанет отдавать влагу, требуется не менее 28 дней, но соблюдать такие сроки в строительных работах нецелесообразно. Поэтому лучше выяснить: через какое время снимают опалубку для конкретно выбранного объекта из бетона, с определенными (контролируемыми) параметрами и вносить коррективы с учетом внешних условий (погоды, технологии заливки и ухода).

Оглавление:

1. Влияние марочной прочности
2. Правила застывания
3. Как ускорить процесс?
4. Когда следует снимать опалубку?

Зависимость сроков твердения от марки раствора

Существуют строительные нормы, разрешающие провести снятие щитов после достижения определенного процента прочности. Они напрямую связаны с маркой бетона, чем ниже качество, тем выше показатель. Данная зависимость отражена в таблице:

Прочность на сжатие	Требуемый минимум в процентах от марочной крепости
До М150	50
М200–300	40
М400–500	30
Для напряженных конструкций (горизонтальных перекрытий, длинных пролетов)	70

На практике это означает, что снятие опалубки для бетона М500 разрешается при достижении 30 % прочности, то есть использование высококачественных марок ускоряет стройку, и наоборот. Конкретное время безопасного схватывания определяется с учетом других внешних факторов по специальному графику.

Условия твердения

Характеристики цементных смесей значительно улучшаются при организации правильного режима застывания.

МЕТОДЫ УСКОРЕНИЯ ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА

Поэтому качественное бетонирование подразумевает учет всех факторов, влияющих на время схватывания:

• среднесуточной температуры;
• влажности воздуха;
• типа конструкции.

Чем холоднее окружающая среда, тем больший промежуток следует выждать перед снятием опалубки. Для качественного твердения бетона важно обеспечить нормальную влажность воздуха: избыток или недостаток воды приводит к нарушению процесса гидратации цемента. То есть, в жару требуемая прочность достигается в максимально быстрые сроки, но нарушается внутренняя структура и возрастает хрупкость. Именно поэтому идеальным временем для бетонирования считается ранняя осень.

При определении нужного срока снятия щитов учитывается зависимость от среднесуточной температуры воздуха, связанная с марочной прочностью. Так, для востребованных сортов бетона М200–300, изготавливаемых на основе портландцемента М500, график имеет вид:

Среднесуточная температура, °C	Время, прошедшее с начала заливки:
1	2	3	5	7	14	28
Прочность бетона, в % от марочного норматива
0	5	12	18	28	35	50	65
5	9	19	27	38	48	62	77
10	12	25	37	50	58	72	85
20	23	40	50	55	75	90	100
30	35	55	65	80	90	100

Важным фактором считается ожидаемая несущая нагрузка на бетонную конструкцию. Вертикальные опалубки снимаются раньше горизонтальных, их критическая прочность меньше на 20 %. Это же актуально для пористых бетонов, в сравнении с тяжелыми сортами.

Способы ускорения твердения

Есть два варианта влияния на сроки застывания бетонной смеси: автоклавная обработка и ввод специальных примесей. Первый труднореализуем в домашних условиях: плиту или заливку размещают в особой камере с влажной средой. После обработки горячим паром под высоким давлением прочностные характеристики бетона за время от 15 до 24 ч достигают аналогичных годовой выдержке.

В частном строительстве такое оборудование отсутствует, поэтому для скоростного схватывания раствора используется специализированная опалубка с электроподогревом и создаются условия минимального испарения или кристаллизации жидкости. В помещении это организовать проще: устанавливается термопушка и контролируется влажность, наружные поверхности закрываются пленкой и смачиваются.

Второй способ ускорения сроков твердения бетона доступен при любых условиях, вплоть до полевых. В раствор на последних минутах замеса вводятся модифицирующие добавки, влияющие на его физико-механические характеристики (время набора прочности значительно сокращается). Несмотря на явные преимущества, этот метод редко используется в индивидуальном строительстве из-за высокой стоимости добавок.

Требуется строгое соблюдение пропорций, в бетон вводится не более 4 % солей азотной кислоты, 3 — хлорида натрия, 2 — сульфатов натрия. При превышении рекомендуемого соотношения ухудшается пластичность раствора, что влияет на итоговое качество заливки, применение некоторых модификаторов ограничивают из-за сильных коррозийных свойств (они не подходят для железобетона). Ускорить застывание также можно путем добавления сухого или мокрого вибродомола в портландцемент значительной прочности (М400 или М500).

Сроки снятия щитов

С учетом вышеизложенного и типа строительной конструкции, минимальное время нахождения бетона в опалубке при среднесуточной температуре +10 °C составляет:

• Для монолитных фундаментов и вертикальных армированных изделий с пористым наполнителем — 5 дней.
• Для горизонтальных перекрытий и небольших проемов — 14.
• Для лестничных проемов длиной от 6 м — 28.

Данные сроки застывания актуальны для бетона, в состав которого входит портландцемент М500.

При использовании менее качественного раствора будут действовать другие показатели марочной прочности. Если строительные работы проводятся в холодное время года, то сроки застывания увеличиваются на 2–3 дня. Это же актуально при наличии частых перепадов температуры или влажности в процессе заливки и схватывания.

Существует еще один нюанс: данные сроки определяют момент снятия опалубки, а не разрешение на следующий этап работ. В практике индивидуального строительства щиты и крепежи необходимы для заливки соседнего участка фундамента или перекрытия, но это не означает, что освобожденная поверхность пригодна к обработке.

Согласно нормам, бетон должен набрать еще как минимум 20 % прочности. При этом он продолжает выделять влагу, что также учитывается при выборе этапа работ. Разрешается осмотр поверхностей и устранение дефектов, но не гидроизоляция (исключение составляют особые водоэмульсионные мастики или специальные смеси для железнения) или нагрузка конструкции.

Технология заливки бетона. Этапы бетонирования

Бетонирование – достаточно трудоёмкий процесс. Он осуществляется в несколько этапов. Правильная последовательность проведения этих этапов обеспечивает высокое качество конечного продукта, эффективность и экономичность процесса его создания.

Этапы бетонирования

1. Подготовка к заливке бетона – это комплекс работ, направленных на подготовку объекта к бетонированию. Например, заливка бетона в землю требует выемки грунта, создания песчаной подушки и армирования, обустройство опалубки.
2. Непосредственная укладка бетонной смеси. Осуществляется в соответствии с проектом, разными методами, зависящими от погодных условий и особенностей объекта. Правила заливки бетона направлены на обеспечение прочности, надежности, долговечности бетонных конструкций, а также безопасности потребителей.
3. Уход за бетоном после заливки. В перечень таких работ входит уплотнение залитой смеси и обеспечение условий для ее качественного затвердевания.

Укладка бетона в разных погодных условиях

Технология укладки бетона зависит от погодных условий и сезона, в которых она производится. Рассмотрим, как должна осуществляться заливка бетона в условиях жары, прохладной погоды и при минусовой температуре.

Укладка бетона в жару

Главная сложность такого процесса заключается в том, что высокая температура и низкая влажность окружающего воздуха приводят к излишне быстрому затвердеванию бетона. Это негативно сказывается на прочностных характеристиках искусственного камня и конструкций из него. Поэтому заливка бетона в жару должна осуществляться с четким соблюдением порядка и времени выполнения этапов технологического процесса.

При заливке бетона в жару должны выполняться следующие требования:

1. Использование хорошей гидроизоляции. Требование должно выполняться даже тогда, когда создаваемая конструкция согласно проекту не обладает водонепроницаемостью. Это делается для того, чтобы влага из бетона не впитывалась в грунт. Благодаря этому происходит постепенное затвердение раствора.
2. Оперативная выгрузка бетона из бетоносмесителя (бетоновоза). Обладает достаточной морозостойкостью, что делает его широко востребованным для создания объектов, эксплуатируемых в условиях переменного климата. Такой бетон характеризуется выносливостью и долговечностью.
3. Эффективная организация поставок бетонав случае использования нескольких бетоносмесителей. В таких условиях необходимо скоординировать время прибытия бетоновозов, чтобы они не простаивали в ожидании разгрузки. Такая предусмотрительность позволят сделать процесс строительства равномерным и непрерывным, она же обеспечивает сохранность высокого качества используемого в работе бетона.

Укладка бетона в прохладную погоду и в дождь

Погода характеризуется низкой температурой и повышенной влажностью. Такие условия приводят к тому, что залитый раствор затвердевает намного дольше, чем при оптимальных параметрах влажности и температуры. Поэтому строители вынуждены ждать достаточно долго, прежде чем начать затирку бетонной поверхности. Это не ухудшает качество бетонных конструкций, но значительно увеличивает время выполнения строительно-отделочных операций.

Заливка бетона во влажную и прохладную погоду должно выполняться с учетом следующих требований:

1. Гидроизоляция бетона должна применяться только в том случае, если она требуется по проекту. Для ускорения процесса затвердения бетона гидроизоляция не должна использоваться вообще, особенно это касается бетонирования наклонных поверхностей.
2. Увлажнение бетона не должно быть чрезмерным. Для защиты поверхности смеси от дождя ее следует защитить навесом или специальной пленкой.
3. Заливка фундамента бетоном послойно должна осуществляться своевременно.

Заливка бетона в мороз

Существуют особые правила производства бетонных работ в зимних условиях. Бетон обладает важным свойством. По мере твердения температура бетона повышается. Выделение тепла происходит в результате так называемой экзотермической реакции взаимодействия цемента и воды. Это ценное свойство бетонной смеси помогает строителям уберечь бетон от быстрого промерзания.

При отрицательной температуре процесс твердения бетонной смеси нарушается: находящаяся в ней вода замерзает и превращается в лед, не происходит нормального взаимодействия между цементом и водой, а значит, сокращается количество тепла, выделяемого цементом во время твердения. Когда замерзший бетон отогревают, процесс твердения возобновляется, но все же прочность бетона несколько снижается.

Чтобы бетон мог устоять против разрушающего действия мороза, он должен до замораживания достигнуть 50% проектной прочности. Тогда зерна заполнителей достаточно прочно будут скреплены между собой, и вода при превращении в лед не сможет оторвать их друг от друга.

При бетонировании и дальнейшем твердении бетона необходимо поддерживать постоянную положительную температуру наружной среды, пока не будет достигнута нужная прочность. Для предотвращения замерзания бетонной смеси и создания нормальных условий для ее твердения применяют различные способы зимнего бетонирования. Получили распространение способ термоса, паропрогрев, электропрогрев, переносные тепловые пушки. Бетон должен доставляться к месту работы теплым, а песчано-щебневая подушка не должны быть проморожены.

При изготовлении бетонной смеси необходимо использовать теплую воду, прогретые до плюсовой температуры инертные материалы. Использование для производства бетона в зимнее время установок УБРС – 10, УБРС – 40 в комплектации «зимний вариант» позволяет избежать многих проблем и получить гарантированного качества строительные смеси.

Уплотнение залитого бетона

Бетонный раствор в процессе смешения в бетоносмесителе и заливки насыщается пузырьками воздуха. Кроме того, в процессе работы такой материал может утратить свою равномерность. Для устранения этих недостатков используются специальные устройства, предназначенные для уплотнения бетона — вибраторы. Они воздействуют на залитую смесь вибрацией, что приводит к удалению пузырьков воздуха и пустот из толщи бетона. Вибрация способствует также равномерному распределению частиц материала в его толще, что придает бетону монолитность и однородность.

Виды вибраторов для бетона

Виброоборудование для уплотнения бетона подразделяется на виды:

1. Глубинное. Такие вибраторы используются при необходимости обработки сравнительно толстого слоя бетона, а также смеси, залитой в емкость , опалубку со сложной формой. Вибронаконечник глубинного вибратора располагается на гибком валу, что обеспечивает удобство его применения для обработки бетона в отдаленных местах. Наконечник такого устройства погружается в бетон на достаточную глубину, что позволяет качественно проработать весь объем смеси. С помощью глубинных вибраторов уплотняют бетонную смесь последовательно от одного конца конструкции к другому. Рабочий наконечник вибратора погружают вертикально или немного наклонно в бетонную смесь, некоторое время выдерживают там, а затем медленно извлекают и погружают в соседнем месте. Для лучшего уплотнения бетонной смеси погруженный в нее рабочий наконечник вибратора слегка приподнимают и опускают ( 5 — 10 см.) в переделах бетонированного слоя. Особенно тщательно следует уплотнять бетонную смесь в местах с густой арматурой , у стенок опалубки и во всех углах. Вибрирование прекращают, когда появляются признаки достаточного уплотнения: завершается осадка смеси, на поверхности выступает цементное молоко.
2. Поверхностное. Вибраторы такого вида применяют для уплотнения бетонных конструкций, имеющих большую поверхность и малую толщину , например основание под полы, плиты покрытий дорог и т.п. Вибраторы устанавливаются прямо на залитый бетон, и рабочая площадка вибратора перемещается по поверхности уложенной бетонной смеси. Своевременно и правильно переставляя вибратор, уплотняют все участки бетонируемой конструкции. Работа поверхностного вибратора на одной позиции длится около 60 секунд (в зависимости от состава смеси и толщины слоя). От бетонщика в данном случае требуется большое умение и опыт. Поверхностные вибраторы могут обладать различным диаметром воздействия и разной мощностью.
3. Наружное. Вибратор крепится с внешней стороны опалубки при помощи болтовых соединений, тисков или другого захватного устройства. Наружные вибраторы применяют для уплотнения бетонной смеси при бетонировании тонких вертикальных или наклонных конструкций. При укладывании бетонной смеси наружный вибратор через опалубку передает колебания бетону и уплотняет его.

Соблюдение последовательности выполнения технологических операций по заливке бетона обеспечивает бетонным сооружениям и изделиям необходимые прочностные качества. Большое влияние на технические параметры бетонных смесей оказывает применение современного производительного строительного оборудования: бетоносмесителей, систем дозирования цемента, инертных материалов, воды, хим. добавок и высококачественных стройматериалов. Благодаря этому бетонные конструкции приобретают необходимую надежность, долговечность и безопасность.

Тепловыделение при твердении бетона | БЕТОН-24

Набор прочности в результате протекания процесса гидратации неизбежно связан с выделением в окружающую среду тепла. В различных составах этот процесс протекает по-разному. Меньше всего влияния на бетон производит медленное затворение смеси, при котором тепловая энергия выделяется незначительно в течении продолжительного периода времени. Гораздо сложнее ситуация обстоит с быстротвердеющими составами, выделяющими большое количество тепла за короткий промежуток времени.

На протекание процесса в целом влияет скорость гидратации цементного вяжущего. Чем быстрее происходит связывание цемента с водой, тем большее количество тепловой энергии отводится в окружающую среду. Вяжущие, содержащие в своем составе трехкальциевые силикаты, имеют большее тепловыделение, чем двухкальциевые. Но во втором случае прочностные характеристики значительно ниже. Именно поэтому данная проблема актуальна для всех конструкций из высокопрочных бетонов.

Выделяют следующие факторы способные повлиять на количество выделяемого бетоном тепла:

• Степень обжига и тонкость помола цемента.
• Количество воды затворения.
• Присутствие в составе химических добавок.
• Условия окружающей среды.
• Количество цемента и его теплоемкость.

Следует отметить, что любые способы ускорить процесс твердения увеличивают тепловыделение. Снижение скорости схватывания напротив приводит к уменьшению количества выделенного тепла.

Устройство массивных конструкций

Тонкостенные бетонные конструкции имеют достаточно большую поверхность испарения, поэтому выделяемая энергия не ощутима. Она рассеивается в теле бетона и отводится с поверхности. Совсем иначе ситуация обстоит в массивных бетонных элементах. Наружная часть прекрасно отдает тепло и охлаждается, при этом внутренний массив не имеет возможности должным образом взаимодействовать с атмосферой и сильно перегревается.

Температура внутренней части значительно превосходит температуру на поверхности. Это служит причиной возникновения напряжений в цементном камне. Если не принять мер, это неизбежно приведет к образованию трещин. Контраст еще больше увеличивается при попытках охлаждения бетона снаружи. Разность температур возрастает, что приводит к большим деформациям.

Методы противодействия тепловыделению

Основной задачей в борьбе с излишком тепловой энергии в толще бетона является выравнивание поверхностных и внутренних температур. Нужно убрать охлаждение с поверхности бетона. Это актуально для возведения гидротехнических сооружений, в которых даже на этапе заливки опалубка может омываться жидкостью. Из бетонного массива напротив, обеспечивается дополнительный теплоотвод. Это осуществляется прокладкой в сердечнике труб по которым постоянно циркулирует охлажденная вода.

Для получения одной и той же марки бетонной смеси может потребоваться разное количество цемента. Высокомарочное вяжущее позволяет снизить расход, в то время как пуццолановые и шлакопортландцементы нужно применять в большем объеме. Учитывая то, что увеличение количества цемента приводит к линейному повышению тепловыделения, для массивных конструкций следует применять только вяжущие высокой марки.

Уменьшение количества воды и соответственно водоцементного отношения также положительно сказывается на равномерном твердении бетонной конструкции. Это приводит к использованию жестких смесей для бетонирования. При необходимости использования подвижного состава применяют белитовое вяжущее. Оно в меньшей степени подвержено влиянию количества жидкости на отдачу тепла.

% PDF-1.4 % 290 0 объект > endobj xref 290 112 0000000016 00000 н. 0000002610 00000 н. 0000002815 00000 н. 0000002970 00000 н. 0000003045 00000 н. 0000004331 00000 п. 0000004967 00000 н. 0000005051 00000 н. 0000005139 00000 п. 0000005230 00000 н. 0000005341 00000 п. 0000005411 00000 н. 0000005534 00000 н. 0000005603 00000 п. 0000005767 00000 н. 0000005836 00000 н. 0000005938 00000 н. 0000006067 00000 н. 0000006176 00000 п. 0000006244 00000 н. 0000006313 00000 н. 0000006382 00000 п. 0000006506 00000 н. 0000006575 00000 н. 0000006682 00000 н. 0000006751 00000 н. 0000006864 00000 н. 0000006933 00000 п. 0000007049 00000 п. 0000007118 00000 н. 0000007245 00000 н. 0000007314 00000 н. 0000007422 00000 н. 0000007491 00000 п. 0000007601 00000 п. 0000007670 00000 н. 0000007777 00000 н. 0000007846 00000 н. 0000007963 00000 н. 0000008032 00000 н. 0000008101 00000 п. 0000008150 00000 н. 0000008213 00000 н. 0000008252 00000 н. 0000008394 00000 н. 0000008536 00000 н. 0000008566 00000 н. 0000008946 00000 н. 0000008976 00000 н. 0000009771 00000 п. 0000009800 00000 н. 0000009822 00000 н. 0000010531 00000 п. 0000010553 00000 п. 0000010663 00000 п. 0000010768 00000 п. 0000011424 00000 п. 0000011446 00000 п. 0000012131 00000 п. 0000012153 00000 п. 0000012850 00000 п. 0000012872 00000 п. 0000013517 00000 п. 0000013539 00000 п. 0000013801 00000 п. 0000014596 00000 п. 0000015241 00000 п. 0000015263 00000 п. 0000015762 00000 п. 0000015784 00000 п. 0000020113 00000 п. 0000020936 00000 п. 0000021143 00000 п. 0000021672 00000 п. 0000022098 00000 п. 0000022782 00000 п. 0000022888 00000 п. 0000023572 00000 п. 0000023677 00000 п. 0000024103 00000 п. 0000024787 00000 п. 0000024893 00000 п. 0000025319 00000 п. 0000026003 00000 п. 0000026109 00000 п. 0000026535 00000 п. 0000027219 00000 п. 0000027325 00000 п. 0000027751 00000 п. 0000028435 00000 п. 0000028541 00000 п. 0000028967 00000 п. 0000029651 00000 п. 0000029757 00000 п. 0000030183 00000 п. 0000030867 00000 п. 0000030973 00000 п. 0000031399 00000 п. 0000032083 00000 п. 0000032189 00000 п. 0000032615 00000 п. 0000033299 00000 п. 0000033405 00000 п. 0000113011 00000 н. 0000114216 00000 н. 0000115106 00000 н. 0000116186 00000 н. 0000116954 00000 н. 0000117003 00000 н. 0000117065 00000 н. 0000003293 00000 н. 0000004309 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 291 0 объект > endobj 292 0 объект

Глава 10.Реакции щелочно-агрегатных соединений — Петрографические методы исследования затвердевшего бетона: Петрографическое руководство, июль 2006 г.

Предыдущая | Содержание | Следующие

10.1 ОБЗОР

К петрографу по бетону часто обращаются для объяснения причин ухудшения состояния ГЦК. Определение серьезности и степени дистресса должно включать осмотр помещения. Лабораторная работа петрографа включает выявление причины (причин) неисправности путем исследования трещин и поверхностей трещин, состояния пасты и заполнителя, а также идентификацию и изучение природы заполнителей и любых вторичных продуктов реакции путем выполнения различных тесты.

Бетон изготавливается путем помещения заполнителя, состоящего из гравия, песка, обломков породы или другого минерального материала в очень химически активную среду. Жидкость свежего цементного теста представляет собой насыщенный раствор гидроксида кальция. Этот раствор очень щелочной (pH 13,5 не редкость, и высокий уровень pH может поддерживаться долгое время после затвердевания бетона при отсутствии химических реакций (например, пуццолановых реакций) для его снижения). Эти щелочные растворы настолько сильны, что могут химически обжечь кожу и протравить стекло, и намного сильнее, чем растворы, которым обычно подвергается порода во время естественных циклов выветривания.В затвердевшем бетоне эти растворы могут вызывать растворение определенных кремнистых минералов или стекла в агрегатах или вызывать химические и объемные изменения в определенных карбонатных породах. Эти реакции в совокупности называются реакциями щелочного агрегата, которые подразделяются на ASR в случае первых и щелочно-карбонатных реакций (ACR) во втором. Обе эти реакции являются вредными, когда они вызывают достаточную расширяющую силу внутри бетона для разрушения бетона, несмотря на ограничение массы укладки и сильное сцепление в цементном тесте.Если расширяющая сила настолько мала, что не может преодолеть ограничение, наложенное бетоном, то разрушения не происходит (Hilton, 1974; Houston, 1969).

Щелочные металлы (натрий и калий) в цементе указаны в эквиваленте оксида натрия (Na ₂ Oeq), рассчитанном как сумма массового процента оксида натрия (Na2O) плюс 0,658 массового процента оксида калия (K2O). . Фактор 0,658 учитывает разницу в атомных массах Na2O и K2O.Гебхардт (1995) в обзоре портландцементов Северной Америки сообщает о содержании щелочи в диапазоне от 0,11 до 1,2 процента Na ₂ э-экв, с Na2O от 0,03 до 0,47 процента и K2O от 0,07 до 1,20 процента. Однако цемент не всегда является единственным источником щелочей, участвующих в вредных реакциях. Вредные щелочи могут поступать из грунтовых вод, морской воды, химикатов для борьбы с обледенением или других источников (например, агрегатов).

Идентификация AAR как причины разрушения бетона требует интеграции полевых и лабораторных данных (British Cement Association, 1992; Lane, 2001).В полевых условиях дифференциальное изменение объема между внешней и внутренней частями бетонной массы в результате AAR проявляется в виде растрескивания на поверхности с общим расширением элемента. Лабораторные исследования будут сосредоточены на определении причины расширения, а именно: реагируют ли агрегированные частицы? Если да, то какие и каков характер реакции?

10.2 РЕАКЦИИ

10.2.1 Реакция щелочно-кремнеземная

T.E. Стэнтон (1940), работая в Калифорнии, впервые определил реакции между щелочами в цементе и заполнителями как причину повреждения бетона.В ранней литературе, до открытия ACR, эта реакция называлась просто реакцией щелочного агрегата (Diamond, 1978). Реактивной составляющей в агрегатах Калифорнии, изученных Стэнтоном, был опал.

В свете открытия Стэнтона были пересмотрены некоторые случаи ранее идентифицированного, но необъяснимого разрушения бетона, которые также могут быть объяснены схожим явлением; Ярким примером из Вирджинии является гидроэлектростанция Бак (Kammer and Carlson, 1941), в которой используется измельченный заполнитель филлита.Поскольку реакционноспособными составляющими в этих ранних случаях были минералы кремнезема или кремнеземистые стекла, была создана подгруппа щелочно-кремнеземная реакция . Mielenz (1956) нанес на карту известные случаи возникновения ASR в 17 штатах: Калифорнии, Аризоне и Неваде; Айдахо, Вашингтон и Орегон; Колорадо, Вайоминг, Канзас, Небраска и Миссури; Индиана и Огайо; Алабама; Грузия; Нью-Джерси; и Вирджиния. Обновленная карта (Mielenz, 1994) показывает случаи возникновения в 33 государствах. Общенациональный опрос департаментов автомобильных дорог штата в рамках Стратегической программы исследований автомобильных дорог (SHRP) получил положительные ответы из 19 штатов, отрицательные ответы из 18 штатов и отсутствие ответа из 5 штатов (Stark, et al., 1993). Из этих сведений о компонентах, реагирующих с щелочами, можно с уверенностью заключить, что агрегаты, реагирующие с щелочью и кремнеземом, встречаются практически во всех 48 смежных государствах.

Это несколько неправильное название реакции, названной щелочной, поскольку на самом деле именно ионы гидроксида, связанные с ионами натрия и калия в растворе, вызывают вредные реакции. Щелочи не всегда присутствуют в достаточных количествах, чтобы вызвать вредную реакцию, что объясняет, почему разрушительно поврежденный бетон не так широко распространен, как потенциально реактивные заполнители.В заключительном комментарии к обсуждению своей статьи Стэнтон (1940) предполагает, что, основываясь на работе, проведенной на сегодняшний день, вредный ASR не будет происходить с цементами, имеющими содержание щелочи ниже 0,60% Na ₂ э / кв. решит вопрос. Затем в 1959 г. было принято значение 0,60% Na ₂ Oeq (Frohnsdorff, Clifton, and Brown, 1978) и остается в качестве предельного значения для «слабощелочного цемента», как указано в ASTM C 150. Tuthill (1982) со ссылкой на полевые доказательства, сообщили, что 0.Предел 60 процентов был установлен слишком высоким, и это 0,40 процента было более подходящим пределом, чтобы избежать вредных реакций.

Эта реакция происходит между гидроксид-ионами, связанными с растворенными солями натрия и калия, и молекулами кремнезема определенных некристаллизованных кремнистых пород и минералов, таких как опал, кремний и кристобалит, или высококремнистые вулканические стекла, или сильно напряженные или гранулированные кремнистые породы, такие как метакварциты, другие напряженные силикаты и исключительно мелкозернистые кремнистые породы (например, алевролиты и филлиты).В результате реакции образуется силикагель, который расширяется в присутствии влаги. Расширяющийся гель вызывает трещины в заполнителе и пасте. Трещины позволяют проникать большему количеству влаги, а расширяющийся гель заполняет трещины и вызывает большее расширение.

По мере протекания реакции гель образуется и может расширяться. Расширение разрывает агрегатные частицы, позволяя гелю мигрировать из частицы, где он может проникать в пасту и собираться в захваченных пустотах, порах и микротрещинах. Эти гелевые отложения могут продолжать расширяться, открывая микротрещины и создавая новые трещины.

Иногда весь центр высокореактивной агрегатной частицы, такой как сланец, может быть преобразован в расширяющийся гель, который может создавать микротрещины, просачиваться в них и увеличивать их. Когда бетон сломан или разрезан, можно увидеть много больших трещин, исходящих от реактивных частиц. Также могут быть обнаружены разрушительные трещины, исходящие из пор и пустот, заполненных гелем.

Гель, образовавшийся на поверхности заполнителя и образовавшийся до затвердевания (обычно распределенный внутри пасты), с высоким содержанием извести.Считается, что эти гели с высоким содержанием извести не расширяются и поэтому безвредны. Пуццолановые материалы и измельченный шлак реагируют с гидроксилом в аналогичной реакции, включая щелочи в образовавшийся (не набухающий) гидрат силиката, тем самым удаляя их из порового раствора и снижая щелочность порового раствора.

За исключением чистых известняков и доломитов, почти все породы содержат некоторое количество кремнезема. Кремнезем — это наиболее распространенный оксид в твердой коре Земли. Чем более растворима форма кремнезема, тем быстрее и интенсивнее протекает реакция.Разновидности встречающихся в природе минералов кремнезема перечислены в приблизительном порядке уменьшения реакционной способности в таблице 21. Этот список является очень общим, потому что, конечно, порядок зависит от степени беспорядка, обнаруживаемого в конкретной разновидности и способе возникновения виды.

В Таблице 22 перечислены породы, которые оказались вредно реактивными и, таким образом, могут считаться потенциально реактивными. Фактическая реакционная способность любой данной породы зависит от типа и количества присутствующего химически активного компонента (см. Таблицу 21), а также других факторов.Список в таблице 22 не является исчерпывающим и, вероятно, со временем будет расти.

Таблица 21. Минералы кремнезема в порядке убывания реакционной способности.

Аморфный диоксид кремния: вулканическое стекло (вулканическое стекло, которое лишь частично расстекловано и / или в основном перекристаллизовано, может все еще быть реактивным) Опал Кремнезем неустойчивый кристаллический (тридимит и кристобалит) Халцедон Диоксид кремния скрытокристаллический прочие Кварц метаморфно-гранулированный и искаженный Кварц напряженный Кварц несовершенной кристаллизации Чистый кварц в идеальных кристаллах

Таблица 22.Потенциально щелочно-кремнеземистые породы.

Вулканические породы, включая туфы (высоко- и средне- кремнистые разновидности более реакционноспособны, чем базальтовые разновидности; однако в некоторых базальтовых породах может присутствовать кремнистое интерстициальное стекло) Осадочные породы, содержащие опал (например, сланец, песчаник) Метакварцит (метаморфизованные песчаники), метаграувакки Гнейс, сланец, филлит, аргиллит, сланец Гранит, гранодиорит, чарнокит Кварцит, песчаник, алевролит, сланец, граувакк, кремнистый известняк Черт

После того, как реакция началась в бетоне, она будет продолжаться до тех пор, пока в достаточном количестве имеются вредные ионы щелочных металлов, реактивный заполнитель и вода.Скорость реакции зависит от растворимости задействованных кремнеземсодержащих минералов, типа образующегося геля, количества присутствующей водорастворимой щелочи, наличия воды, проницаемости пасты (способности воды и ионов мигрировать), и температура

10.2.2 Щелочно-карбонатная реакция

ACR был впервые обнаружен Свенсоном (1957) в Кингстоне, Онтарио, Канада, и обнаружен Ньюлоном и Шервудом (1962) в Вирджинии. Эта реакция происходит между определенными загрязненными доломитовыми известняками определенного петрографического типа (Newlon, Sherwood, and Ozol, 1972; Swenson, 1957; Swenson and Gillot, 1960; Walker, 1978) и гидроксид-ионами, связанными с растворенными солями натрия и калия. щелочи в поровом растворе.ACR не так хорошо изучен, как ASR, но он включает дедоломитизацию (разложение доломита на брусит и кальцит) (ACI 221.1R; Ozol, 1994). Произведенное расширение происходит внутри частицы заполнителя, вызывая трещины в заполнителе и пасте и, следовательно, вызывающее вредное расширение массы. Кристаллы доломита в совокупности химически изменяются растворами щелочей, что, по-видимому, является многоступенчатым процессом. Какой шаг вызывает расширение, не определено.

Все известные реакционноспособные карбонатные породы относятся к геологическому периоду, известному как ордовикский период.К счастью, конкретная пропорция минералов и микроструктура участвующих в них реактивных карбонатных пород не очень распространены. Предполагалось, что эта порода не является геологически стабильным сочетанием минералов (Steidtmann, 1917). Доломитизация, хотя и редко, наблюдалась в горных породах и экспериментально при низких (менее 50 oC) температурах в присутствии растворов с высоким соотношением кальция и магния (Pettijohn, 1975), в условиях, мало отличающихся от тех, в которых заполнитель будет выставлен в бетоне.

Карбонатный агрегат, связанный с этой реакцией, представляет собой нечистый доломитовый известняк. Два основных карбонатных минерала, кальцит и доломит, присутствуют почти в равных количествах в наиболее распространенных породах ACR; однако в некоторых реактивных породах содержание доломита составляет примерно до 90 процентов карбонатной фракции (Озол, 1994). Некарбонатные минералы (нерастворимые в слабой HCl), обычно субмикроскопического размера, составляют от 10 до 25 процентов массы и обычно состоят из глины, различных сульфидов железа и кварца.Также могут присутствовать небольшие количества других минералов. Агрегат часто (но не всегда) темно-серый или почти черный из-за мелкодисперсных сульфидов железа. Излом на ручном образце субконхоидальный, потому что отдельные кристаллы настолько малы и переплетены, что их сколы и расщепления не влияют на поверхность.

Когда содержание щелочи в цементе составляет менее 0,45% Na ₂ э.экв, считается, что цемент имеет слишком низкое содержание щелочи, чтобы способствовать значительной химической реакции и сопутствующему расширению в результате ACR (Swenson and Gillott, 1960).В настоящее время мы не знаем, будет ли этот низкий предел содержания щелочи предотвращать ACR в каждом случае.

ACR не имеет отношения к проблеме общей прочности, обнаруженной на Среднем Западе и получившей название D-, взламывающей . D-взлом не был обнаружен в Вирджинии, и, следовательно, VTRC не имела в этом никакого опыта. См. Приложение D для получения более подробной информации о D-взломе.

10.3 ЭКСПЕРТИЗА НА МЕСТЕ

AAR вызывает расширение внутреннего объема, которое проявляется на внешних поверхностях бетона в виде растрескивания карты или рисунка (рисунки с 93 по 97) (см. Также ACI 201.1R, SHRP C / FR-91-101). Полевые наблюдения могут иметь решающее значение для правильного определения причины (причин) бедствия и должны проводиться петрографом и / или другим квалифицированным персоналом согласно соответствующему протоколу (см. Van Dam, et al., 2002a, b). При проведении исследования следует обратить особое внимание на признаки, указывающие на AAR (British Cement Association, 1992; Lane, 2001). (Обратите внимание, что хотя эти документы относятся к ASR, полевые проявления ASR и ACR будут аналогичными, за исключением возможного выделения продуктов реакции ASR, как указано в таблице 23.В таблице 23 также представлены факторы для оценки степени и серьезности наблюдаемых особенностей.

Таблица 23. Визуальные характеристики и рейтинговые индексы по результатам полевых наблюдений (British Cement Association, 1992; Lane, 2001).

Характеристики, наблюдения

Положение, расположение и характер растрескивания Изменение цвета Пятна на поверхности вдоль трещин Выцветание, экссудация Положение, степень, количество Всплывающие окна Количество, размер, распределение, природа частиц

Классификация, степень индекса и серьезность каждой особенности

Степень характеристик, значение ранжирования: Незначительно 1 Незначительные, до 5% площади или длины 2 Умеренная, от 5 до 20 процентов 3 Широко, более 20 процентов, но не все 4 Итого, все затронутые территории 5

Степень серьезности признаков, значение рейтинга: Незначительно 1 Незначительная особенность, несрочная косметическая 2 Неприемлемые характеристики, требующие внимания 3 Серьезные дефекты, требующие немедленного вмешательства 4 Конструктивно небезопасно 5

10.3.1 Схема растрескивания

Характер растрескивания, указывающий на расширение бетона, может быть очень похож на трещины, образующиеся в массах грязи при высыхании и усадке верхнего слоя, трещины пластической усадки (см. Главу 4) и трещины, в частности, потоки лавы, которые возникают, когда поверхность быстро остывает и дает усадку. Каждая часть поверхности отходит от всех остальных частей, создавая нерегулярный сотовый рисунок. Размер и регулярность рисунка зависят от когезии, однородности и изотропности материала, а также скорости усадки.

Этот узор образуется из-за разницы в изменении объема между материалом открытой поверхности и прикрепленной массивной подложкой. При растрескивании пластика или при высыхании, растрескивании грязи или остывающем лавах поверхность имеет усадку относительно субстрата. В расширяющемся AAR узор создается за счет увеличения объема подложки по сравнению с объемом материала вышележащей поверхности. Образец растрескивания на поверхности был назван растрескиванием образца, растрескиванием карты, растрескиванием на острове человек и растрескиванием гусиной лапой .

В обычном бетоне, который может расширяться одинаково во всех направлениях, параллельных плоскости поверхности, классическая картина растрескивания обычно очень заметна на поверхности на всех стадиях разрушения (см. Рисунок 93). В непрерывно армированном покрытии из HCC или в бетонных элементах, длина которых намного превышает их ширину (например, балки), бетон не может расширяться одинаково во всех направлениях. На ранних стадиях разрушения бетон может расширяться только под прямым углом к ​​длине, и трещины, по необходимости, будут находиться под прямым углом к ​​направлению расширения и, следовательно, параллельны длинному размеру (и арматурной стали, если она есть). (см. рисунок 94).На ранних стадиях продольное растрескивание, вызванное AAR, иногда ошибочно принимают за растрескивание, вызванное расширением продуктов коррозии арматурной стали. Если имеется неармированный, относительно ровный бетонный элемент, изготовленный из аналогичных материалов (например, плита подхода к мосту) и размещенный одновременно, он может показывать трещины по классическому типу задолго до того, как продольный или армированный элемент покажет что-либо, кроме продольного. На рисунках 95–97 показаны примеры бетона, поврежденного AAR.

Рис. 93. Идеализированный эскиз картины растрескивания в бетонной массе, вызванной внутренним расширением в результате AAR.

Рис. 94. Карта растрескивания с предпочтительным продольным трендом в непрерывно армированном бетонном покрытии.

Рис. 95. Типичная разрушающая ASR на ровном или слегка армированном покрытии.

Рисунок 96. Деструктивный ASR в якорном блоке.

Рисунок 97. Растрескивание покрытия в результате ACR.

10.3.2 Структурные свидетельства расширения

Расширение размещения может быть очень очевидным. Компенсационные швы могли быть закрыты, а шовный герметик был выдавлен. Секции ограждения, которые были спланированы с промежутком между ними, могут прилегать друг к другу, шлифоваться и разрушать друг друга. Иногда расширение может вызывать взрывы, когда бетонные плиты изгибаются вверх от основания, потому что они больше не умещаются в пространстве. Расширение может вызвать срезание болтов и, иногда, удары близлежащего гибкого покрытия о плечах.На рисунках 98, 99 и 100 показаны примеры структурного расширения.

Рис. 98. Верхняя часть задней стенки раздроблена в результате расширения настила моста.

Рис. 99. Расширяющийся срединный барьер разрушается сам.

Расширение, вызванное ASR крупного кварцевого заполнителя.

Если элементы укладки прижимаются друг к другу или структура трещин указывает на то, что нижняя или демпфирующая части бетона, возможно, расширились относительно верхних более сухих частей, или оба, бетон, вероятно, ухудшается из-за внутреннего расширения.

Расширение не всегда четко показано и может быть трудным для понимания и документирования. Расширение является наибольшим в областях, которые имеют наименее оптимальное сочетание факторов (например, области, которые объединяют реактивный агрегат в достаточных количествах; достаточное количество щелочи в поровом растворе; и, что наиболее изменчиво, достаточное количество влаги и достаточно высокая проницаемость, позволяющая протекать реакции и расширению). Поскольку реакция не может происходить без влаги, реакция и расширение максимальны на глубинах бетона, которые очень редко становятся сухими.Поверхность бетона является самой сухой частью, не так сильно реагирует и не так сильно расширяется; однако часть поверхности связана с бетоном под ней и должна перемещаться вместе с ним и, следовательно, давать трещины. Для продолжения вредоносного расширения ASR требуется внутренняя относительная влажность 80 процентов. Почти весь бетон будет иметь внутреннюю относительную влажность более 80 процентов, если одна сторона находится на земле, а относительная влажность измеряется на глубине 50 мм от открытой поверхности, даже в пустыне (Stark, 1991).

10.3.3 Экссудации, покрытия и заполнение пор

ASR производит расширяющийся силикагель, который может быть виден на поверхности бетона в самых тяжелых случаях разрушения. Гель может быть полупрозрачным, влажным или липким, но часто становится обезвоженным и карбонизируется с образованием непрозрачного белого налета или высолов (см. Рисунок 96). Такие экссудаты следует отбирать для анализа в лаборатории, поскольку они могут состоять только из карбонизированных гидроксидов (см. Раздел 10.4).

Рисунок 100.Закрытие стыка из-за расширения настила моста в результате ACR.

Иногда, когда гель высыхает на поверхности тротуара, он полируется до полупрозрачной глазури. В сильно изношенном мосту силикагель и выщелоченные известковые продукты реакции могут образовывать сталактиты, висящие под мостом. В случаях ASR с незначительным ухудшением или без него, вызванного расширением, силикагели могут существовать внутри бетона как заполнение пустот или как заполнение трещин, вызванных структурными деформациями или износом, вызванным циклами замораживания и оттаивания.

10.3.4 Достаточный отбор проб

Руководство по отбору проб бетона, подозреваемого в повреждении материалов, можно найти в Van Dam, et al. (2002b). Отбор образцов ГЦК на ранних стадиях разрушения щелочных агрегатов может быть более полным, чем выборка, предложенная в Приложении А. Поверхностные свидетельства AAR обычно неравномерно распределяются по месту размещения и не часто указывают на состояние HCC. под поверхностью. Несмотря на то, что важно получить образцы из наиболее разрушенных участков, не менее важно изучить образцы бетона из участков, поверхность которых не повреждена, чтобы можно было оценить степень основного расширения.Керны на всю глубину должны быть взяты из нескольких участков, показывающих поверхностное повреждение, явно неповрежденного ГЦК на полпути между такими участками и на постоянных расстояниях между промежуточными участками и наиболее поврежденными участками.

10.4 ЛАБОРАТОРНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ

На данном этапе полевые исследования выявили разницу в изменении объема между внутренней и внешней частью бетонной массы. Цель лабораторного исследования — определить, расширяется ли внутреннее пространство, и если да, то какие конкретные компоненты и какие механизмы участвуют в расширении.

Для обеспечения объективности петрографической оценки ущерба несколько авторов предложили системы рейтингов (Grattan-Bellew, 1995; Clemeña, et al., 2000; Rivard, Fournier, and Ballivy, 2000). Использование таких рейтинговых процедур дополнительно описано в CSA A864-00 (CSA International, 2000). В этих процедурах оценки количество появлений определенных особенностей, наблюдаемых во время исследования притертой поверхности с малым увеличением, взвешивается в соответствии с особенностями и суммируется, а оценка нормализуется для наблюдаемой области.Характеристики и предлагаемые значения весовых коэффициентов, характерные для ASR, показаны в таблице 24. Весовые коэффициенты, присвоенные конкретной функции, являются в некоторой степени субъективными, поскольку учитываются ее признаки повреждения, связанного с ASR. Таким образом, этот тип процесса обеспечивает средства достижения объективной количественной оценки ущерба, связанного с ASR, на основе петрографических исследований.

Фактор

Таблица 24. Петрографические характеристики и весовые коэффициенты для бедствия ASR (Lane, 2001).

Наблюдаемые особенности	(Grattan-Bellew, 1995; Rivard, et al., 2000)	Фактор (Clemeña, et al., 2000)
Крупный заполнитель с трещинами	X 0,25	2
Крупный заполнитель с трещинами и гелем	X 2	4
Крупный заполнитель без сцепления	X 3	0,5
Реакционные кромки на заполнителе	X 0,5	4
Корродированный заполнитель	—	4
Цементная паста с трещинами X 2 4	X 2	4
Паста с трещинами и гелем	X 4	6
Воздушные пустоты, покрытые гелем	X 0.5	0,25

При разработке рейтинговых систем следует тщательно продумать выбор и интерпретацию оцениваемых характеристик. Существующие каймы на заполнителях (например, каймы от атмосферных воздействий на песчаных частицах) необходимо различать и не учитывать. Обода, которые образовались на месте в бетоне, являются явным свидетельством изменений; однако такое изменение часто может быть безвредным. Точно так же трещины, возникающие в результате естественных процессов или обработки заполнителя, могут присутствовать в частицах до их введения в бетон, и эту возможность необходимо учитывать при обследовании бетона на наличие признаков внутреннего повреждения.

Применяя аналогичный подход, но разделяя характеристики, связанные с повреждениями, на группы, специфичные для повреждений, агрегированные и специфичные для ASR, может быть разработана рейтинговая схема, которая объективно поможет в распределении ответственности среди активных механизмов ухудшения (таблица 25).

60 заполнитель

Таблица 25. Категоризация повреждений для получения нейтральной оценки (Lane, 2001).

Категория
A: Повреждения бетона	B: Вовлеченность агрегатов	C: Специфическая ASR
Трещины в пасте	Трещины в совокупности	Трещины в агрегатах
Трещины на периферии заполнителя	Межкристаллитная коррозия заполнителя
Агрегат расслоен	Реакционные выступы заполнителя (сформированные в бетоне)	Гель в трещинах пасты

Лабораторное исследование может быть выполнено в четыре этапа:

1. Изучите поверхности образцов с вырезом или сердцевиной и поверхности трещин, образовавшихся в результате реакции (см. Главу 8): Изучите структуру трещин и поверхность трещин для получения исходной информации о расположении трещин, связях и относительном возрасте бетона. когда возникли трещины (см. главу 4).

   Осмотрите поверхности на предмет наличия любых продуктов реакции и на предмет взаимосвязи трещин в пасте и любого разрушения частиц заполнителя (рисунки 101 и 102). Особое внимание уделите образцам внутренней части помещения. Материал сильно потрескавшейся более сухой части поверхности не расширился так сильно и может не демонстрировать столь много свидетельств причины ухудшения. Изучите концы кернов с частичной глубиной и посмотрите, проходит ли плоскость трещины через или вокруг крупных частиц заполнителя (рисунки 103 и 104).Поверхности излома испытанных образцов на растяжение раскола также полезны для изучения этого соотношения

% PDF-1.4 % 1465 0 объект > endobj xref 1465 237 0000000016 00000 н. 0000005115 00000 п. 0000005345 00000 п. 0000005499 00000 н. 0000010745 00000 п. 0000010923 00000 п. 0000011010 00000 п. 0000011098 00000 п. 0000011216 00000 п. 0000011328 00000 п. 0000011390 00000 п. 0000011584 00000 п. 0000011646 00000 п. 0000011758 00000 п. 0000011934 00000 п. 0000012094 00000 п. 0000012156 00000 п. 0000012276 00000 п. 0000012386 00000 п. 0000012551 00000 п. 0000012613 00000 п. 0000012741 00000 п. 0000012840 00000 п. 0000013008 00000 п. 0000013070 00000 п. 0000013176 00000 п. 0000013291 00000 п. 0000013457 00000 п. 0000013519 00000 п. 0000013636 00000 п. 0000013740 00000 п. 0000013911 00000 п. 0000013973 00000 п. 0000014083 00000 п. 0000014209 00000 п. 0000014378 00000 п. 0000014440 00000 п. 0000014551 00000 п. 0000014693 00000 п. 0000014858 00000 п. 0000014920 00000 п. 0000015028 00000 п. 0000015158 00000 п. 0000015327 00000 п. 0000015389 00000 п. 0000015501 00000 п. 0000015608 00000 п. 0000015798 00000 п. 0000015860 00000 п. 0000015970 00000 п. 0000016083 00000 п. 0000016252 00000 п. 0000016314 00000 п. 0000016504 00000 п. 0000016566 00000 п. 0000016676 00000 п. 0000016777 00000 п. 0000016839 00000 п. 0000016961 00000 п. 0000017023 00000 п. 0000017136 00000 п. 0000017198 00000 п. 0000017260 00000 п. 0000017370 00000 п. 0000017506 00000 п. 0000017669 00000 п. 0000017731 00000 п. 0000017841 00000 п. 0000017971 00000 п. 0000018152 00000 п. 0000018214 00000 п. 0000018323 00000 п. 0000018471 00000 п. 0000018645 00000 п. 0000018707 00000 п. 0000018818 00000 п. 0000018960 00000 п. 0000019143 00000 п. 0000019205 00000 п. 0000019314 00000 п. 0000019478 00000 п. 0000019641 00000 п. 0000019703 00000 п. 0000019803 00000 п. 0000019945 00000 п. 0000020109 00000 п. 0000020171 00000 п. 0000020278 00000 п. 0000020339 00000 п. 0000020439 00000 п. 0000020542 00000 п. 0000020604 00000 п. 0000020734 00000 п. 0000020796 00000 п. 0000020919 00000 п. 0000020980 00000 п. 0000021149 00000 п. 0000021210 00000 п. 0000021271 00000 п. 0000021384 00000 п. 0000021445 00000 п. 0000021552 00000 п. 0000021612 00000 п. 0000021672 00000 п. 0000021734 00000 п. 0000021873 00000 п. 0000021935 00000 п. 0000022078 00000 п. 0000022140 00000 п. 0000022285 00000 п. 0000022347 00000 п. 0000022409 00000 п. 0000022471 00000 п. 0000022640 00000 п. 0000022702 00000 п. 0000022866 00000 п. 0000022928 00000 п. 0000023084 00000 п. 0000023146 00000 п. 0000023208 00000 п. 0000023270 00000 п. 0000023417 00000 п. 0000023479 00000 п. 0000023633 00000 п. 0000023695 00000 п. 0000023840 00000 п. 0000023902 00000 п. 0000023964 00000 п. 0000024026 00000 п. 0000024187 00000 п. 0000024249 00000 п. 0000024402 00000 п. 0000024464 00000 п. 0000024526 00000 п. 0000024588 00000 п. 0000024725 00000 п. 0000024787 00000 п. 0000024922 00000 п. 0000024984 00000 п. 0000025127 00000 п. 0000025189 00000 п. 0000025251 00000 п. 0000025313 00000 п. 0000025452 00000 п. 0000025514 00000 п. 0000025658 00000 п. 0000025720 00000 п. 0000025856 00000 п. 0000025918 00000 п. 0000025980 00000 п. 0000026042 00000 п. 0000026203 00000 п. 0000026265 00000 п. 0000026417 00000 п. 0000026479 00000 п. 0000026628 00000 п. 0000026690 00000 н. 0000026835 00000 п. 0000026897 00000 п. 0000026959 00000 п. 0000027021 00000 п. 0000027186 00000 п. 0000027248 00000 н. 0000027396 00000 п. 0000027458 00000 п. 0000027610 00000 п. 0000027672 00000 н. 0000027806 00000 п. 0000027868 00000 н. 0000028023 00000 п. 0000028085 00000 п. 0000028232 00000 п. 0000028294 00000 п. 0000028356 00000 п. 0000028418 00000 п. 0000028549 00000 п. 0000028611 00000 п. 0000028765 00000 п. 0000028827 00000 п. 0000028954 00000 п. 0000029016 00000 п. 0000029078 00000 п. 0000029140 00000 п. 0000029301 00000 п. 0000029363 00000 п. 0000029519 00000 п. 0000029581 00000 п. 0000029731 00000 п. 0000029793 00000 п. 0000029855 00000 п. 0000029917 00000 н. 0000030035 00000 п. 0000030097 00000 п. 0000030247 00000 п. 0000030309 00000 п. 0000030448 00000 п. 0000030510 00000 п. 0000030644 00000 п. 0000030706 00000 п. 0000030842 00000 п. 0000030904 00000 п. 0000030966 00000 п. 0000031028 00000 п. 0000031090 00000 н. 0000031152 00000 п. 0000031271 00000 п. 0000031333 00000 п. 0000031457 00000 п. 0000031519 00000 п. 0000031581 00000 п. 0000031643 00000 п. 0000031790 00000 п. 0000031852 00000 п. 0000031914 00000 п. 0000031976 00000 п. 0000032119 00000 п. 0000032181 00000 п. 0000032294 00000 п. 0000032356 00000 п. 0000032542 00000 п. 0000032604 00000 п. 0000032830 00000 п. 0000032892 00000 п. 0000032954 00000 п. 0000033016 00000 п. 0000033078 00000 п. 0000033141 00000 п. 0000033265 00000 п. 0000033491 00000 п. 0000034065 00000 п. 0000034539 00000 п. 0000034761 00000 п. 0000035166 00000 п. 0000054887 00000 п. 0000067052 00000 п. 0000005565 00000 н. 0000010721 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1466 0 объект > endobj 1467 0 объект `Dz — # _ m_} g) / U (? R = E2m: 4 + OpI> endobj 1468 0 объект > endobj 1700 0 объект > ручей 8Kp3N-q`% / w \ s @ fuW0e @ ~ ‘A ڭ trBFHJ 톐

! Ďp,; 66BfJq! D`HjF% — | {8 | — & tu> (bwYͱ.~ gWX> R / DxxRT ,, nv1O

Роль отверждения бетона

Перейти к основному содержанию

Закаленный бетон — прочность

Конструкция затвердевшего бетона

Бетон можно описать как двухфазную систему, состоящую из цементная паста и заполнитель.Агрегаты инертны, а структура гидратированного цементного теста продолжает развиваться с течением времени. Структура гидратированная цементная паста и различные формы воды, удерживаемые внутри это описано в ссылке «Химия цемента».

Одним из наиболее важных аспектов является зона на интерфейсе. пасты и заполнителя — это просто называется «Межфазный Переходная зона (ITZ) ». По мнению исследователей, пористость паста, а также доля гидроксида кальция в этой зоне значительно выше, чем в массе пасты.Кроме того, ITZ видит переход от компонента с высокой жесткостью (агрегата) к компоненту низкой жесткости (паста). Это несоответствие может вызвать образование трещин в ITZ при низких уровнях нагрузки или даже в результате косвенных воздействий, таких как усадка или термические напряжения. Таким образом, эта зона является слабым звеном в бетон, как с точки зрения прочности, так и долговечности.

Прочность на сжатие

В строительстве бетон используют только на сжатие, т.к. его вклад в сопротивление растяжению незначителен из-за его низкого предел прочности.Прочность на сжатие определяется нагрузкой отформованного бетонные образцы (кубы или цилиндры) при одноосном сжатии до окончательного отказа. Хотя кубики выгодны тем, что что можно избежать нагрузки на литой стороне (что позволяет избежать подготовка образца) цилиндры имеют кромку, основанную на том, что они указывают на фактическую производительность конструкции, так как нагрузка находится в направлении литья.В разных странах действуют разные стандарты для образцов.

Прочность на сжатие зависит от ряда факторов — ж / ц, содержание цемента, тип заполнителя, отверждение, возраст, окружающие условия и геометрия образца. Из-за зависимости от условий тестирования он Можно сказать, что прочность — это не свойство материала.

Зависимость прочности на сжатие от параметров смеси

Туалет — самый важный фактор, определяющий прочность бетона.Высокая влажность подразумевает высокую пористость и, следовательно, пониженную прочность. Тенденция, показанная на рисунке 1 для зависимости сжатия прочность на ж / ц верна для большинства бетонов. Закон Аврама используется для обобщения зависимости «сила — ж / ц».

Рис. 1. Сопротивление прочности и прочности. с / с

Хотя теоретически сила должна продолжать расти при уменьшении w / c этому увеличению есть предел.Это потому что когда вода становится очень низкой, уплотнение образца будет недостаточным, что приводит к падению силы (как показано на рисунке 1).

Как указывалось ранее, основной фактор, определяющий сила — пористость. Взаимосвязь прочности с гель-пространством соотношение (которое указывает на твердый компонент цементного теста) показано на Рисунке 2. Соотношение геля и пространства зависит от степени гидратации и Туалет.

Обычно
f _c = f (г / с) ³

Или
f _c = f (1-пористость) ³

Рисунок 2. Зависимость соотношение прочности на гель-пространство

Зависимость прочности от содержания цемента не так однозначно, как зависимость от w / c.При постоянной w / c прочность на сжатие сначала увеличивается, а затем уменьшается. Это из-за к тому, что при очень высоком содержании цемента содержание воды также значительно увеличился. В любом случае, с увеличением использования минерального добавок, использование цемента с высоким содержанием снижается, а замена по минеральным добавкам увеличивается.

Помимо факторов, связанных с цементным тестом, заполнитель соотношение цемента имеет незначительное влияние на прочность.Тип агрегата (что определяет его инженерные свойства) также влияет на прочность, особенно в высокопрочном бетоне.

В бетоне нормальной прочности несоответствие свойств при Интерфейс пасты и заполнителя большой. В результате микротрещины инициируются в межфазной зоне при очень низких уровнях нагрузки (в результате нагрузки, сосредоточенной вокруг участков с высокой жесткостью, т.е.е. агрегаты). Эти микротрещины распространяются дальше в раствор, локализовать и привести к окончательному разрушению бетона. Это поведение изображен на схематической диаграмме, показанной на рисунке 3. Как видно на этом показатель, при нагрузке ниже 30-40% трещины ограничены до микротрещин в ИТЗ. Когда уровень нагрузки увеличивается примерно до 50%, микротрещины увеличиваются. При более высоких нагрузках (~ 75%) эти трещины начинаются распространяется в строительный раствор, а затем локализуется, вызывая окончательный отказ.

В случае высокопрочного бетона следует использовать низкотемпературные и минеральные добавки укрепляют или уплотняют ITZ. В результате трещины принимают наименьший путь — через агрегаты. Таким образом, совокупный прочность в этом случае имеет прямое отношение к прочности бетона. когда агрегаты угловатые и слоистые, достигается низкая прочность, в отличие от равноразмерного агрегата.

Рисунок 3. Распространение трещины. в бетоне нормальной прочности

Концевые эффекты

Конечные условия при загрузке бетона образцы имеют большое значение для прочности, измеренной в ходе испытания. Трение силы между торцевой плитой и бетоном стремятся сдерживать бетон от выпячивания наружу.Это ограничение увеличивает прочность бетона.

Обычно предполагается равномерная деформация по всему поперечному сечению бетонного образца изготавливается при испытании на одноосное сжатие. Однако, вблизи точек нагружения фактическое распределение напряжений может быть очень разные, как показано на рисунке 4. Согласно принципу Сен-Венана, если поперечный размер образца равен d, то конечные эффекты имеют учитывается для участков образца, удаленных менее чем на d от груза.Для участков, удаленных от груза более чем на d, допущение о равномерном распределении напряжений действительно.

Таким образом, отношение длины к диаметру (l / d), равное 2, является выбран для цилиндров, чтобы получить по крайней мере бесконечно малую сечение, подверженное равномерному сжимающему напряжению. Для образцов, имеющих меньше l / d, роль конечных эффектов будет значительной. Сжатие прочность бетона обычно увеличивается с уменьшением l / d (для соотношений ниже 2).Эффект увеличения l / d выше 2 не дает значительного изменения в силе. Однако при больших l / d эксцентриситет нагрузки может быть фактором, с которым нужно считаться.

Рисунок 4. Важность конечные эффекты при испытании на сжатие

Прочность бетона на разрыв

Хотя предел прочности бетона не импортером с точки зрения нагрузки, это важно для оценки растрескивание бетона в различных ситуациях.Как правило, растяжение Прочность составляет от 1/10 до 1/7 прочности на сжатие. Три метода обычно используются для определения свойств при растяжении: прямое растяжение, Разделить натяжение и прогиб.
Метод прямого натяжения является наиболее точным для измерения растяжения. ответ бетона. Однако этот эксперимент выполнить очень сложно, из-за трудности захвата концов образца для контрольная работа.Как показано на схематической диаграмме на Рисунке 5, дробление бетона в захватах может произойти до того, как образец действительно развалится при растяжении (призматический или цилиндрические образцы — для наилучшего эффекта можно использовать самые маленькие следует использовать диаметр; однако это ограничено максимальным размером агрегата). Альтернативные методы, такие как приклеивание эпоксидной смолой к плитам, или можно использовать надрез для обеспечения разрушения при растяжении в образце.

Рисунок 5. Прямое натяжение тест

Как показано на рисунке 6, испытание на растяжение проводится путем нагружения цилиндрического образца бетона по его длине. Это приводит к развитию растягивающих напряжений по центральному диаметр в боковом направлении (за исключением сжатия, очень близкого к точки погрузки).Когда эти напряжения превышают растягивающую способность бетон, образцы просто разделяются на две половины. Результирующий предел прочности на разрыв рассчитывается как:

Прочность на разрыв при разделении = 2P / (piLD)

где P — нагрузка при отказе, L и D — длина и диаметр цилиндра.

Рисунок 6. Разделенное натяжение тест

Идеальный метод определения прочности на разрыв бетона — это испытание на изгиб, поскольку оно соответствует реальной жизненной ситуации в RCC изгибных членах.Здесь призматический образец бетон загружается либо в средней точке, либо в двух равноудаленных точках с концов (см. рисунок 7). Разрушение образца происходит при изгибе когда растягивающее напряжение в нижней части балки превышает растягивающее емкость бетона, которая называется модулем разрыва. В напряжение можно рассчитать как:

Напряжение = Mc / I
где M = момент, c = расстояние от нейтральной оси и I = момент инерции поперечного сечения.

Преимущество третьей точки загрузки в том, что в зоне между двумя точками нагружения есть только изгиб момент (сдвиг равен нулю).

В отличие от прямого испытания на растяжение, когда распределение деформации по сечению равномерное, здесь деформация Распределение треугольное — репрезентативно для реальных ситуаций.

Рисунок 7.Растяжение при изгибе испытание бетона с использованием средней точки (вверху) и третьей точки (внизу) нагрузки договоренности

Взаимосвязь между сжатием и растяжением прочность

Как правило, с увеличением прочности на сжатие прочность на изгиб также увеличивается, но более медленными темпами. Таким образом отношение прочности на изгиб (ft) к прочности на сжатие (fc) продолжает снижаться с течением времени.Другие факторы, которые могут положительно повлиять на это соотношение:

• Наличие раздробленного агрегата: основные атрибуты дробленого заполнителя важны блокиратор и лучшее качество пасто-агрегатной связи.
• Сортировка мелкого заполнителя: влияет на степень уплотнения смеси. Хорошо уплотненная смесь сможет выдержать растягивающие усилия. лучше.

Было предложено несколько соотношений между сжатием и прочность бетона на изгиб. Большинство из них имеют форму:
f _t = k (f _c ) ⁿ , где n изменяется в пределах 0,5 и 0,75.

Согласно IS 456 прочность на изгиб рассчитывается как:

.