Улучшение свойств бетонов агрессивными воздействиями

• 7)    при давлении р = 0 значения K_t попадают в вилку Хилла во всем диапазоне коэффициентов 0m<0,5. При v_m = 0 величина К^ ближе к оценке по Фойгту. В случае, когда, v_m —» 0,5, величина Xj стремится к пределу, совпадающему с оценкой Рейсса.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

• 1.    Кристенсен Р. М. Введение в механику композитов. М.: Мир, 1982. 336 с.

• 2.    Соломитов В, И. Объемные модули упругости двухсвязной модели композита / В. И. Солома-тов, В. Д. Черкасов, А. С. Тюряхин, Ю. В. Юркин // Изв. вузов. Стр-во, 2001. № 4. С. 43 — 48.

• 3.    Тюряхин А. С. Эффективные модули упругости двухслойной сферы / А. С. Тюряхин, В. Д. Черкасов // Вести. Морд, ун-та. 2001. №3 — 4. С. 135 — 140.

Поступила 30.05.02.

УЛУЧШЕНИЕ СВОЙСТВ БЕТОНОВ АГРЕССИВНЫМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ

А. П. ФЕДОРЦОВ, кандидат технических наук

Более 30 лет назад профессором В. И. Соломатовым была высказана идея о том, что взаимодействие жидких агрессивных сред с компонентами бетона может не только приводить к разрушению материала, но и в определенное время его эксплуатации способствовать сохранению или улучшению его качества. Для обеспечения таких процессов нами предложено вводить в состав материала добавки, обслабляющие действие агрессивной среды [3]. Дальнейшими исследованиями было установлено, что явление, замеченное В. И. Соломатовым, есть выраженное проявление скрытых позитивных взаимодействий, а добавки позволяют их интенсифицировать и разнообразить, т. е. сделать более заметными и длительными.

На рис. 1 показана взаимосвязь изменений предела прочности при сжатии

Длительность выдерживания, мес.

Рис. 1. Изменение предела прочности (1) и коэффициента вариации (2) полимербетонных образцов при выдержке в 30% NaOH и коэффициента вариации при выдержке в 30% растворе NaOH полиэфирного полимербетона в виде образцов размером 40x40x160 мм состава (% по массе): смола ПН-1—7,52; маршалит — 13,1; кварцевый песок — 26,2; гранитный ще-

бень — 52,5; гипериз — 0,23; нафтенат кобальта — 0,45.

Видно, что в период выдержки полимербетона в агрессивной среде от 0,5 до 1 мес. наблюдается его упрочнение и повышение однородности, что является следствием преобладания позитивных процессов в это время.

Наличие позитивных процессов дало основание применять воздействия различных видов для улучшения свойств бето нов еще во время отверждения материала. Основной принцип подобного отверждения состоит в том, что всегда можно подобрать такое действие агрессивной среды в процессе эволюции бетона, при котором формируется структура, более приспособленная к данному воздействию [4]. Это положение нашло экспериментальное подтверждение в случае воздействия на цементные композиты растворов серной кислоты (табл.).

Таблица

Влияние среды отверждения на стойкость цементных композитов в растворах HjSO^

Материал и среда отверждения	<7^, МПа	Среда выдержки	Время выдержки, сут		ст, МПа
Цементный камень с В/Ц 0,33:
1 сут в норм, усл., 27 сут в воде	68	2% H2SO4	42	0,44	29,9
1 сут в норм, усл., 13 сут в 0,5% H2SO4, 14 сутв воде	56	—	42	0,65	36,4
Цементный бетон состава 1:3с В/Ц 0,45:
1 сут в норм, усл., 27 сут в воде	21,9	1% H3SO,	20	0,6	13,1
1 сут в норм, усл., 1 сут в воде, 26 сут в 0,5% H2SO4	21,7	—	20	0,78	16,9
1 сут в норм, усл., Зсут в воде, 24сут в 0,5% H2SOt	19,8	-Г	20	0,84	16,6

Частичное или полное приспособление бетона к агрессивным средам возможно и в зрелом возрасте. Такие результаты исследования известны и заслуживают пристального внимания [7]. Однако, чтобы избежать нарушения равновесия структуры материала в период эксплуатации, целесообразно, на наш взгляд, приспособление производить на ранней стадии его эволюции. Отверждающийся бетон — это развивающаяся система, и в ней всегда больше микросостояний, чем если бы она была в зрелом возрасте, а соответственно больше конкурирующих образований, из которых «жестко» могут быть отобраны наиболее приспособленные к внешней среде.

Приспособление материала сопровождается перестройкой его структуры. Воз никающие в бетоне процессы сопротивления агрессивному воздействию направлены на его ослабление. Очевидно, что это следствие процессов, преобразующих структуру материала под влиянием окружающей среды. Она становится более приспособленной к данному воздействию из-за образования модифицированных гидратов [7] и других соединений с большей устойчивостью к агрессивному фактору. Прежде всего изменению подвергаются поверхностные слои материала. Если бы этого не происходило, то даже слабоагрессивные среды, образующие растворимые соединения с составляющими бетона, могли бы полностью его разрушить. Неподвижная вода была бы для бетона разрушительной средой. Между тем в таких условиях, по данным мпо- гих исследований, материал может сохраняться бесконечно долго благодаря эффекту самоуплотнения. Частичное приспособление раннего бетона наблюдалось даже при выдержке его в 2% НС1 [5]. При этом на поверхности изделий образовывался инертный слой, одним из основных составляющих которого, по данным рентгеноструктурного анализа, являлся гель кремниевой кислоты.

Анализ исследований позволил сделать вывод, что при адаптации бетона (системы) происходит выбор процессов, способствующих повышению его (ее) сопротивляемости к конкретному воздействию, и веществ, которые обеспечивают эти процессы [6]. При этом они могут содержаться как внутри материала, так и во внешней среде. Известно, что при воздействии воды уплотнение цементного камня ускоряется, если она засорена примесями, имеет воздушные включения, содержит бикарбонат кальция и угольную кислоту. По нашим данным, мелкозернистый цементный бетон с тонкоизмельченными пиритными огарками, введенными в количестве 10 % от массы цемента, отвержденный с применением 2% НС1, превосходит по стойкости в этой же среде материал после водного отверждения (рис. 2).

Длительность выдерживания, сут

Рис. 2. Стойкость мелкозернистого бетона с пиритными огарками в 2% HCJ в зависимости от условий твердения: 1 — твердение в течение 1 сут в нормальных условиях, 27 сут в воде; 2 — твердение в течение 1 сут в нормальных условиях, 4 сут в 2% НС1, 23 сут в воде

Улучшение свойств происходит при действии не только жидких агрессивных сред, но и других факторов. Известны случаи, когда нагружение бетонов как в раннем, так и в зрелом возрасте сжимающими или растягивающими усилиями приводило к соответствующим повышениям прочности до 20 % [1; 2].

На рис. 3 приведены результаты исследования, когда цементный бетон, подвергнутый после двух недель водного хранения замораживанию и оттаиванию с последующей выдержкой до 28 сут в воде, имел значительное упрочнение. При этом повышалась плотность его структуры, т. е. появлялся фактор, который способствует росту сопротивления к этому виду воздействия.

Рис. 3. Влияние попеременного замораживания и оттаивания бетона состава 1:3 с В/Ц 0,45 на прочность при сжатии

Общепринято определять разрушение материала различными масштабами: от больших, когда физическое тело распадается на отдельные несвязные составляющие, до очень малых, представляющих собой расхождение атомов. Очевидно, что воздействия, приводящие к таким последствиям, будут разрушающими. Тогда применительно к ним можно отметить, что если на материал произвести воздействие с определенной интенсивностью и длительностью, направленное на разрушение его структуры, а соответственно ухудшение свойства, то в нем возникают процессы, которые стремятся это свойство сохранить или сделать его более выраженным. Поскольку те или иные свойства характеризуют конкретный бетон (систему), то возникающие процессы их сохранения и улучшения направлены на сохранение материала в целом.