О диффузионной проницаемости цементного камня
Долговечность железобетонных конструкций зданий н сооружений, эксплуатируемых в агрессивной средах, в значительной степени обусловливается скоростью реакции взаимодействия компонентов бетона с агрессивной средой и скоростью проникновения агрессивной среды в бетой.
Плотность бетона определяют при испытании его водонепроницаемости под давлением (ГОСТ 4800—59 «Бетон гидротехнический. Методы испытания бетона») Однако указанная методика моделирует условия работы массивных гидротехнических сооружений и не может быть распространена на тонкостенные конструкции промышленных сооружении, н которых существует перепад давлении и проникание агрессивной среды в глубь имеет диффузионный характер. Для этого необходима специальная методика, дающая возможность определять скорость проникания агрессивной среды в бетон.
Попытка определения диффузионной проницаемости была предпринята В. М. Москвиным н И. И. Курбатовой. Бетонные образцы пропитывали светящимся составом, а затем в ультрафиолетовом свете па срезе определяли глубину проникания светящегося состава в глубь бетона. При этом методе процесс диффузии искажался за счет возможных реакций индикатора с компонентами бетона, не было возможности определить глубину проникания индикатора в глубь бетона, а также скорость диффузии.
А. Ф. Полаком была предложена методика, позволяющая па основании данных химического анализа определить скорость проникания кислых растворов через бетон. Сходная методика применялась в исследованиях В. Б. Ратинова н Т. В. Рубец- кой. Недостатком приведенных методик является искажение величины скорости диффузии в результате взаимодействия среды с компонентами бетона.
Предлагаемая нами методика определения диффузионной проницаемости бетона основана на измерении скорости проникания через бетон воды, меченой тритием. Скорость диффузии воды рассчитывается по измерению диффузионного потока меченой тритием воды из объема Кг через бетон в объем К.
Скорость диффузии характеризуется коэффициентом диффузии. Отработка методики была проведена па цементном камне.
Для вывода рабочей формулы рассмотрим процесс диффузии. Понятно, что в общем случае концентрация С в объеме V, С0бр в образце и С2 в объеме V2 имеют сложную зависимость от времени.
Поэтому в общем случае довольно трудно определить коэффициент диффузии.
Образцы перед испытанием насыщали водой в течение суток. После сборки ячейки объем V, заполняли дистиллированной водой, a V2 — водой, меченой тритием, с удельной активностью 10 4 кюри/мл. Из объема V2 отбирали 0,2 мл воды для приготовления стандартного раствора с удельной активностью 8- 108 кюри/мл, т. е. в формуле (8) К2= 1250.
Через сутки замеряли от активность N, вводя в жидкий сцинтиллятор 0,2 мл воды из объема 14- Затем вода в объеме 14 заменялась чистой дистиллированной водой и через сутки вторично активность, затем снова обновляли объем 14 и так 5-8 раз. Эксперимент показал, что при данном выборе параметров ячейки и активности С2 для образцов цементного камня толщиной 4—8 мм нестационарный процесс закапчивался мопсе чем через сутки. Одновременно с i\i измеряли относительную активность 0.2м. стандартного раствора Л.
Через 16 дней после начала эксперимента аналогичным образом был приготовлен второй стандартный раствор. Измерения показали, что активность в объеме Vi уменьшилась менее чем па 3%. Таким образом за период времени от 1 до 15 суток наблюдается процесс. В результате опытов па образцах толщиной 4 и 8 мм при накоплении активности в объеме в интервале времени от 2 до 7 суток установлено, что коэффициент диффузии воды в цементном камне, имеющем В/Ц = 0,32, равен 7±1) 10~8 см2/сек.
Исследования показали, что коэффициент диффузии не зависит от толщины образца, что указывает па быстрый обмен между связанной н свободной водой. Искажения процесса диффузии не происходит, т. с. разработанная методика действительно позволяет определять скорость диффузии воды в цементном камне и бетоне.
Коэффициент диффузии воды в бетоне может быть принят и качестве характеристики диффузионной проницаемости бетона.
Разработанный метод определения диффузионной проницаемости позволяет сопоставить скорость проникновения жидких агрессивных сред в цементный камень бетонов различной плотности.