4.2. Разработка составов и технологии
высокоморозостойкого и водостойкого мелкозернистого
шлакозолобетона

Морозостойкость и водостойкость бетона зависят прежде всего от объема и характера пористости цементного камня. Ставилась задача снижения объема капиллярных пор и, в то же время, создание мелких равномерно-распределенных замкнутых воздушных пор с объемом их не более 5%. Для этой цели применяли

84

 Рис. 4.14. Допустимая гранулометрия песка по ГОСТ 8336-85 и запланированный для эксперимента зерновой состав заполнителя
Рис. 4.14. Допустимая гранулометрия песка по ГОСТ 8336-85 и запланированный
для эксперимента зерновой состав заполнителя



 Рис. 4.15. Зависимость В/Т бетонной смеси от грансостава заполнителя при ОК = 10-12 см и 3/Ц = 3,5
Рис. 4.15. Зависимость В/Т бетонной смеси от грансостава заполнителя
при ОК = 10-12 см и 3/Ц = 3,5

85

Таблица 4.2.

Состав смесей и основные свойства мелкозернистого бетона


смесей
Состав компонентов, кг/м3 Химдобавки, % от массы цемента ок, см Средн. плотность, кг/м3 Прочность на сжатие, МПа Призменная прочность, МПа Марка водонепроницаемости, W
цемент шлак зола вода лет ГКЖ-10 Ж 136-157М
Портландцемент М 400
1 640 925 185 266 0,3 - - 4...6 2016 48 37 8
2 590 980 195 248 0,3 - - 4...6 2013 44 33 8
3 540 1035 210 224 0,3 - - 4...6 2009 42 32 6
4 640 925 185 266 - 0,2 - 4...6 2012 45 34 8
5 590 980 195 248 - 0,2 - 4...6 2009 43 33 6
6 540 1035 210 224 - 0,2 - 4...6 2006 40 30 8
7 640 925 185 266 - - 0,1 4...6 2008 42 32 10
8 590 980 195 248 - - 0,1 4...6 2006 40 29 8
9 540 1035 210 224 - - 0,1 4...6 2003 38 29 8
Портландцемент М 500
10 580 975 195 258 0,3 - - 4...6 2008 54 42 10
11 520 1035 210 245 0,3 - - 4...6 2010 52 41 12
12 480 1085 220 219 0,3 - - 4...6 2004 49 39 10
13 580 975 195 258 - 0,2 - 4...6 2006 48 37 10
14 520 1035 210 245 - 0,2 - 4...6 2009 45 35 8
15 480 1085 220 219 - 0,2 - 4...6 2003 42 33 10
16 580 975 195 258 - - 0,1 4...6 2004 46 36 12
17 520 1035 210 245 - - 0,1 4...6 2006 43 33 10
18 480 1085 220 219 - - 0,1 4...6 2002 40 31 10

 
 

86

гидрофильные и гидрофобные пластифицирующие добавки, как лигносульфонат технический, этилсиликонат натрия (ГКЖ-10) и смесь полиметилгидросилоксанов (гидрофобно-пластифицирующая жидкость 136-157 М).

Исследовалось 18 составов с 2-мя видами цемента (М400 - М500) с различным их расходом (соответственно 640; 590; 540; 580; 520; 480 кг/м3) и применением 3-х вышеуказанных добавок [77, 78]. Составы и характеристики бетона приведены в таблице 4.2.

Морозостойкость исследовали на образцах-кубах размером 10x1 Ох 10см в возрасте 28 суток (после термообработки бетона) по ускоренной методике в климатической (морозильной) автоматизированной камере "Nema" (в НИИЖБ). Образцы, предварительно насыщенные водой при комнатной температуре в течение 4-х суток, замораживались до - 50 °С. Оттаивание образцов осуществлялось в тех же ваннах, где и водонасыщение. Цикл морозостойкости по ускоренной методике соответствовал 10 циклам по стандартной методике. Результаты испытаний приведены на рис. 4.16.

 Рис. 4.16. Графики испытаний 18 составов бетонов на морозостойкость
Рис. 4.16. Графики испытаний 18 составов бетонов на морозостойкость

Лучшие результаты получены на портландцементе М500 (до 1500 циклов) с введением в смесь 0,3% Л СТ. Причем в период испытаний наблюдался в начале рост прочности бетона до 800-1000 циклов, и незначительный рост массы образцов. Как показали наши химические, рентгенографические,

87

электронномикроскопические и дифференциально-термические исследования бетонов в состоянии после 0; 50; 100 и 150 ускоренных циклов замораживания и оттаивания, рост прочности и массы образцов объясняется двумя факторами:

1) продолжением гидратации цемента с участием золы в период очередного увлажнения при оттаивании, и 2) вступлением в реакцию гидратации рентгеноаморфного алюмосиликатного стекла в составе шлакового песка (пробуждение шлака). До замораживания и оттаивания зерна шлакового песка ведут себя в бетоне почти нейтрально, а в процессе воздействия попеременного замораживания и оттаивания начинают взаимодействовать с продуктами гидратации цемента и золы. Аморфные шлаковые зерна как бы размываются и кристаллизуются.

Водонепроницаемость бетона исследовалась на образцах-цилиндрах высотой и диаметром 150 мм в 28 суточном возрасте после термообработки в соответствии с ГОСТ 12730.5-84. Марки бетона по водонепроницаемости колебались от W 6 до W 12 и соответствовали в основном показателям по морозостойкости, но несколько лучше у бетонов с добавкой Ж 126-157 М, нежели с лст.

Из исследованных 18 составов бетонов были выбраны 2 лучших по прочности и морозостойкости состава (№ 1 и 10) на ПЦ М400 и М500, на которых были продолжены исследования в течение года всех основных физико-механических и деформативных характеристик, коррозии арматуры, рН среды, водопоглощения, газопроницаемости и повторено исследование морозостойкости по обычному (а не ускоренному) методу и при насыщении образцов не только водой, но и 5% раствором NaCl [73, 74]. Причем каждый из 2-х составов готовился как с термообработкой в лабораторной пропарочной камере, так и при естественном твердении. Результаты исследований приведены в таблице 4.3.

Анализируя данные табл. 4.3 и сравнивая приведенные показатели с требованиями СНиП 2.03.01-84 для обычных мелкозернистых бетонов, видно, что разработанные составы мелкозернистого шлакозолобетона по всем показателям значительно превосходят обычный мелкозернистый бетон (особенно на портландцементе М500). Водопоглощение для первого состава составило всего 6,1% и для второго 5,4%.

Исследование на морозостойкость по обычному методу подтвердило результаты ускоренного метода в отношении количества циклов, но прочностные показатели после каждых ,100 циклов

88

Таблица 4.3.

Прочностные характеристики мелкозернистого шлакозолобетона

Характеристики Термообработка (нет, да) Сроки испытаний, дни
28 60 90 180 360
Состав смеси №1(1)
Прочность на сжатие, МПа нет
да
31
48
47
52
51
54
56
58
59
60
Призменная прочность, МПа нет
да
23
37
35
40
38
42
42
45
44
46
Прочность на изгиб, МПа нет
да
3,0
3,9
3,8
4,0
3,9
4,0
4,0
4,2
4,2
4,4
Прочность на осевое растяжение, МПа нет
да
1,8
2,3
2,2
2,4
2,3
2,4
2,4
2,5
2,5
2,6
Растяжимость, мм/м нет
да
0,10
0,12
0,13
0,14
0,14
0,15
0,17
0,18
0,18
0,19
Сжимаемость, мм/м нет
да
0,86
0,91
0,90
0,93
0,94
0,97
1,02
1,03
1,08
1,08
Модуль упругости, Е-10-3, МПа нет
да
27,8
29,6
28,2
30,1
28,7
30,6
29,4
31,8
30,3
32,4
Усадка, мм/м Песчаный бетон
новый бетон
0,20
0,12
0,45
0,23
0,50
0,37
0,50
0,40
0,50
0,40
Ползучесть, мм/м песчаный бетон
новый бетон
- 0,56
0,40
0,62
0,50
0,72
0,56
0,72
0,56

89

Продолжение таблицы 4.3.

Характеристики Термообработка (нет, да) Сроки испытаний, дни
28 60 90 180 360
Состав смеси №1(1)
Прочность на сжатие, МПа нет
да
37
54
51
58
58
61
62
65
66
68
Призменная прочность, МПа нет
да
28
42
38
44
43
47
46
50
49
52
Прочность на изгиб, МПа нет
да
3,4
4,0
3,9
4,3
4,3
4,4
4,4
4,6
4,6
4,8
Прочность на осевое растяжение, МПа нет
да
2,0
2,4
2,3
2,5
2,5
2,6
2,6
2,7
2,7
2,8
Растяжимость, мм/м нет
да
0,12
0,15
0,14
0,17
0,17
0,18
0,19
0,20
0,20
0,22
Сжимаемость, мм/м нет
да
0,92
0,96
0,98
1,03
1,05
1,07
1,08
1,09
1,11
1,12
Модуль упругости, Е-10'3, МПа нет
да
28,9
32,0
29,7
34,6
32,4
36,7
34,8
37,8
35,6
38,5
Усадка, мм/м песчаный бетон
новый бетон
0,20
0.08
0,45
0,20
0,50
0,26
0,50
0,32
0,50
0,32
Ползучесть, мм/м песчаный бетон
новый бетон
- 0,56
0,35
0,62
0,46
0,72
-0,53
0,72
0,53

90

исследования были на 5-10% выше (из-за фактора времени), чем после 10 циклов в первом случае [73]. Следует отметить, что испытания на морозостойкость в соленой воде (5% NaCl) незначительно снижали его показатели [73].

91

Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.