Исследование методов повышения морозостойкости тяжелых бетонов

В настоящее время коррозионная стойкость бетонов и конструкций, контактирующих с высокоагрессивной водно - солевой земной средой, обеспечивается применением специальных видов цемента, объемных водоотталкивающих средств, пластификационных смесей и поверхностноактивных веществ. При этом снижается водно - цементное соотношение, увеличивается плотность бетона, а деформационно-прочностные свойства железобетонных конструкций, повышается водостойкость, сульфатостойкость и трещиностойкость.

В данной работе рассмотрены вопросы, связанные с механизмами структурирования цементного камня в связи с формированием структуры, происходящей при затвердевании цемента (формирование макро - и микроструктуры бетона).

Исследование и разработка состава модификатора для тяжелого морозостойкого бетона

В настоящее время по функциональному назначению модификатора выделяют регуляторы скорости затвердевания цемента, водоотталкивающие и пластификаторы.

Для получения бетона с необходимыми структурно-технологическими свойствами необходимо определить функциональную зону модификаторов и закономерности их влияния на параметры цементных систем на этапе формирования цементной каменной конструкции. В связи с этим большое значение имеет разработка состава бетона, изучение механизма действия функциональных модификаторов при гидратации.

Прочность бетона для основания в основном определяется химическим составом грунта в зоне строительства. Засоление почвы характерно для регионов с засушливым климатом, где процессы испарения воды преобладают над процессами инфильтрации.

Известно, что прочность бетона обусловлена различными нарушениями в структуре цементного камня из-за наличия пор и дефектов, образовавшихся под действием внешней силы. В этом материале внутренние напряжения вызывают деструктивные процессы формирования макро - и микро-трещин и ультрапористости. Из-за дефектов кристаллической структуры бетона при его нагружении образуются микротрещины, образование которых обусловлено наличием и движением дислокаций объяснено. При загрузке бетона возникает вторичное поле напряжения, обусловленное различием физико-механических свойств, размеров конструктивных компонентов и наличием дефектов в структуре цементного камня. На интенсивность образования микротрещин сильно влияет пластичность материала в перенапряженных микроконтроллерах.

Одним из методов защиты железобетонных конструкций от сульфатной коррозии является укрепление антикоррозионных свойств бетона в результате применения специальных видов цемента и увеличение плотности бетона и введение добавок.

В. М. Москвин, все три основных вида коррозии обусловлены конструкцией при затвердевании бетона, растворением компонентов бетона, реакциями обмена между компонентами цементного камня и агрессивной средой, а также внутренними напряжениями, возникающими в результате накопления и кристаллизации плохо растворимых веществ. продукты, увеличивающие объем твердой фазы [24]. При наличии всех трех видов коррозии разрушение бетона происходит при растворении затвердевшего цементного камня, процессах массообмена между цементным камнем и коррозионной средой, развитии трещин и лавин капилляров при росте кристаллов в порах бетона. затвердевание цементного камня, а также при работе с перекрытием циклических температур и механических воздействий окружающей среды.

В связи с этим интересно регулировать капиллярно-пористую структуру цементного камня при затвердевании и снижать уровень образования макропор в межфазном слое цементно-наполнительной системы и цементно-арматуры.

Экспериментальные исследования, проведенные в лаборатории КарГТУ, показали, что бетон с высокой пластичностью повышает устойчивость к большим нагрузкам. Таким образом, устойчивость бетона к динамическим нагрузкам определяется суммой упругих свойств раствора и крупного наполнителя.

Так, повышение механической прочности бетона обеспечивается модификаторами, которые поглощают энергию удара и оптимизируют структуру цементного камня.

• 2.    Методы

Известно, что прочность бетона обусловлена различными нарушениями в структуре цементного камня из-за наличия пор и дефектов, вызванных внешними силами. В этом материале внутренние напряжения вызывают деструктивные процессы образования макро - и микротрещин и ультраконечностей. Из-за дефектов кристаллической структуры бетона при его нагружении образуются микротрещины, появление которых объясняется наличием и движением дислокаций. При загрузке бетона возникает вторичное поле напряжений из-за различий физикомеханических свойств, размеров конструктивных элементов и наличия дефектов в структуре цементного камня. На интенсивность образования микротрещин большое влияние оказывают пластические свойства материала в перенапряженных микрокомпонентах.

Одним из способов защиты железобетонных конструкций от сульфатной коррозии является повышение его антикоррозионных свойств за счет применения специальных видов цемента, повышающих плотность бетона, и введения добавок [21, 22].

В настоящее время коррозионная стойкость бетонов и конструкций, контактирующих с высокоагрессивной водно-солевой почвенной средой, обеспечивается сочетанием применения специальных сортов цемента, сыпучих водоотталкивающих средств, пластификационных добавок и поверхностно-активных веществ. При этом снижается водно-цементное соотношение, повышается плотность бетона, а также повышаются деформационно-прочностные свойства железобетонных конструкций, водостойкость, сульфатостойкость и трещиностойкость [23].

Данная работа посвящена рассмотрению вопросов, касающихся механизмов структурообразования цементного камня в связи с формированием структуры, возникающей при затвердевании цемента (формировании макро - и микроструктуры бетона).

Таким образом, повышение механической прочности бетона обеспечивается модификаторами, которые поглощают энергию удара и оптимизируют структуру цементного камня.

• 1.    результаты и дебаты

В работе предлагается изменить вторичную структуру бетона путем введения олигомерно-полимерных добавок. Механизм структурной модификации основан на теории кристаллизации органических полимеров с участием наполнителей. Учтено, что кристаллизация цемента происходит по аналогичному механизму кристаллизации органических полимеров: нуклеация, образование геля систем кристаллизации, повышение степени кристаллизации, затвердевание твердого вещества.

Образцы для исследования были получены путем смешивания портландцемента марки 400 Карагандинского цементного завода с предполагаемым количеством кварцевого песка в течение 10-15 минут. на шаровой мельнице. 0,5-1,0 масс. % Порошок ПВХ и перемешивают в течение 10 минут. При этом путем перемешивания со скоростью Ротора 45 - 60 об/мин в течение 30 минут был приготовлен 60% раствор VCP в воде. Песчано-цементную смесь смешивали с водой и одновременно добавляли 60% - ный водный раствор ВКП в объеме 3-5 масс. % твердых компонентов. Состав перемешивали 20-25 минут. Соотношение воды и цемента составляло 0,2–0,3. Состав составов представлен в таблице 1.

Таблица 1.рецепт бетонного состава.

	Состав бетона	Количество, масс. %
		I	II	III
1	Портландцемент G400	25	30	35
2	Песок	75	70	65
3	ПВХ	0,5	0,7 5	1.0
4	ВКП	4.5	4.2 5	4.0
	Итого	100	100	100
	Соотношение W/C	0.2 0,2 5 0.3	0,2 5 0,3 0 0.2	0,3 0 0,2 5 0,2 0

Кинетика водопоглощения образцов кубического типа 100x100x100 мм

показана на рисунке 1.

Рисунок. 1. Кинетика водопоглощения бетона:

Как видно из представленных данных, состав сложной смеси приводит к снижению водопоглощения в 2,0–4,0 раза, что свидетельствует о снижении пористости бетона. Для определения вклада в кинетику водопоглощения, макро - и микрокапель, структура бетона изучалась в оптическом электронном микроскопе с разрешением х1000. В отличие от пластификаторов и водоотталкивающих агентов, которые окружают частицы агрегата и мигрируют в менее кристаллизованные области, олигомерные и полимерные акромолекулы участвуют в структуре бетона под действием внутренних напряжений.

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты исследования.

Сп еци аль ны е		Прочность бетона на сжатие, т мес
		1 мес	2 мес	3 мес
I	0	27/25	27/18	25/1 2
II	2	31	30	29
III		35	35	32
I	0	27	22	20
II	,	31	27	23
III	2 5	35	30	26
I	0.3	27	20	18
II		31	25	19
III		35	27	21

Примечание. Показатели бетона без примесей.

Полученные результаты свидетельствуют о достаточной коррозионной стойкости исследуемых бетонов.

Заключение

Так, исследуемые бетоны на основе бетонов с измененной структурой по комплексу физико-механических свойств, сульфатной коррозионной стойкости и морозостойкости могут быть использованы для установки свайных фундаментов, расположенных в условиях сильно засоленных грунтов.