Исследование морозостойкости мелкозернистых бетонов
Специальные мелкозернистые бетонов отличие от других их разновидностей характеризуются меньшим содержанием цементного камня (27.0—330 л/м3 в зависимости от В/Ц), ограниченной жесткостью смеси (в пределах 30—50 сек), обязательным введением в смесь пластифицирующих добавок ПАВ, снижающих водопотребность смеси и модифицирующих микроструктуру цементного камня и макроструктуру бетона. Условиях твердения практически приближаются к нормальным.
Одним из основных факторов, влияющих на морозостойкость мелкозернистых бетонов, является упрочнение микроструктуры цементного камня в контактных слоях и наличие объема остаточного воздуха, модифицированного добавками ПАВ и образующего условно-замкнутую пористость.
Сопоставляли стойкость цементно-песчаных бетонов различного состава (табл. 1) и мелкозернистого бетона на известняковом щебне. Б качестве вяжущегоиспользовали дорожный портландцемент марки 400 Себряневского завода (ГОСТ 10178—62) активностью иа растяжение при изгибе 59,4 кгс/см2, три сжатой — 415 кгс/смi. Известняковый щебень представлял собой классифицированный материал фракции 5—10 мм Калужского щебеночного завода, прочность зерен более 800 кгс/см2.
В смесь добавляли ОСБ в количестве 0,25% веса цемента (составы 2—6, табл. 1) м 0,30% (состав 1). Жесткость смеси в пределах 35—60 сек.
Бетонную смесь приготавливали в вибрационно-лопастном смесителе периодического действия. Смесь для образцов- балок размером 4X4X16 см уплотняли на стандартной виброплощадке с последующим выдерживанием до начала испытаний в нормальных условиях.
При испытании «а морозостойкость образцы замораживали на воздухе при температуре минус 20°С в течение 4 ч и оттаивали в воде 4 ч при температуре плюс 15—20СС. При 5%-ном растворе хлористого образцы погружали раствор на глубину <1 см, замораживания в течение 6 ч при температуре минус 20°С и оттаивали 6 ч три температуре плюс 15—20°С. Испытание на истираемость половинок балок производили на приборе ЛКИ-2 с использованием в качестве абразива стандартного польского песка.
Оценку влияния микро- и макроструктурных факторов вида и количества заполнителя, объема остаточного воздуха) на капиллярно структуру бетона проводили по методу капиллярного водонасыщеиия. Суммарная пористость бетона -рассчитывалась по объемной -м удельной массам, а открытая интегральная пористость —по объему поглощенной воды.
Влияние состава на капиллярно-пористую структуру мелкозернистого бетона иллюстрируется данными табл. 2, из которых следует, что открытая интегральная пористость мало от водоцементного отношения в интервале 0,40—0,70, а суммарная пористость (дополнительно к В/Я) определяется объемом остаточного воздуха, который образует условно-замкнутую пористость. С увеличением объема остаточного воздуха.
Как известно, морозостойкость бетона зависит от соотношения величины разрушающих напряжений при замораживании- оттаивании, определяемых объемом и структурой перового пространства, и сопротивляемости бетона, определяемой его прочностью и деформативностью при растяжении. Поэтому расчет морозостойкости бетонов, нельзя сводить только к определению критической величины компенсационного фактора.
Как показали эксперименты, эамораживание-оттаивание не приводит к увеличению истираемости бетонов (ом. рис. 1), что свидетельствует об их структурной устойчивости. Знакопеременные напряжения и деформации приводят « разрушению только наименее морозостойкого поверхностного слоя, являющегося одновременно и наименее износостойким. Зависимости, приведенные на рис. II, подтверждают поверхностный характер разрушений при замораживания- оттаивании. Для мелкозернистых бетонов кинетика развития разрушений, определяемая микроструктурой цементного камня, я зоны его контакта к песком существенно меньше, чем для бетона «а известняковом щебне.
При замораживании-оттаивании 5%-ном растворе хлористого натрия образцы мелкозернистого (песчаного) бетона при В/Ц<0,60 с добавкой ССБ (составы >1 — 4, табл. 1) выдержали 300 циклов, после чего испытания были прекращены. Степень истираемости этих бетонов в процессе агрессивного воздействия не увеличивалась (рис. 2), что подтверждает структурную устойчивость материала.
Нестойки-мя к данному виду агрессивного воздействия оказались бетоны составов 5 и 6, которые выдержали около 30 циклов испытания.
Опыт строительства бетонных покрытий автомобильных дорог с применением мелкозернистого бетона подтвердил возможность получения в производственных условиях высокопрочного и морозостойкого материала. При испытании на морозостойкость образцы-керны, выбуренные из покрытия, выдержали более 500 циклов замораживания-оттаивания.
К настоящему времени на одном из объектов Главдорстроя Министерства транспортного строительства построено более 60 км бетонных покрытий автомобильных дорог (около 100 тыс. м3 бетона) с применением мелкозернистого (цементно-песчаного) бетона.
Выводы
Проведенные исследования и опыт строительства показали, что дорожные мелкозернистые бетоны имеют высокую морозостойкость и долговечности хорошо соответствуют условиям работы бетонных покрытий и оснований автомобильных дорог.