Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Водопроницаемость высокопрочного бетона при высоких гидростатичетических давлениях

Доктора техн. наук, профессора Ф. М. ИВА канд. техн. наук Ю. А. САВВИНА, инж. М. К.

Для исследования водопроницаемости высокопрочного бетона марок 600—800 при высоких гидростатических давлениях (до 250 атм) приготовляли бетоны из цемента марки 600, гранитного щебня фракции 5—10 мм, кварцевого песка. Коэффициенты фильтрации воды через бетон определяли на образцах толщиной 30, высотой 15—40 см. Испытания проводили при равновесной влажности бетона в возрасте 40—60 сут к началу испытаний в специальных гидравлических камерах высокого давления в течение от 1 до 180 сут.

В процессе испытаний установлено, что в отдельных образцах-близнецах при повышении и выдержке высоких давлений более четко, чем при низких давлениях, обнаруживаются и проявляются отдельные места сосредоточенной фильтрации воды через бетон, связанные с неоднородностью его структуры. Количество фильтрата измеряли в единичном месте сосредоточенной фильтрации во времени при давлениях от 25 до 200 атм. Измерение количества фильтра через единичные каналы показало, что при постоянном давления в течение 7-9 сут самоуплотнение бетона приводит к уменьшению фильтрации воды в канале более чем в 2 раза. В дальнейшем фильтрация уменьшается незначительно.


После определения количества фильтрата, проходящего через канал, образцы раскололи. Глубина сплошного проникновения воды в бетон не превышала 5 см за 10 сут, что близко к глубине пропитки водой бетона для образцов без сосредоточенной фильтрации, подвергавшихся в течение такого же времени аналогичным нагружениям гидростатическим давлением.

Для образцов бетона с каналами сосредоточенной фильтрации коэффициенты фильтрации возрастают в 10—500 раз выше, чем для образцов без них (см. таблицу). Наложение фильтрации воды через бетой, имеющий каналы сосредоточенной фильтрации, на равномерный процесс фильтрации через бетой без каналов приводит к большому разбросу результатов испытаний и вносит значительные методические погрешности.

Полученные данные подтверждают, что меры по обеспечению водонепроницаемости бетонных и железобетонных конструкций необходимо разрабатывать с учетом возможности появления таких каналов. Для дальнейших испытаний отбирали образцы, не имеющие каналов сосредоточенной фильтрации.

При выдерживании бетона под давлением 100 атм фильтрация настолько незначительна (10-12 см/с), что соизмерима с величиной испарения влаги со свободной поверхности бетона. После раскола образцы полностью на всю толщину пропитываются водой. Повышение давления от 100 до 150 атм на образцах одного и того же состава увеличивало коэффициент фильтрации в период максимальной фильтрации в 7,2 раза и в период стабильной минимальной фильтрации в 3,5 раза. Повышение давления до 200—250 атм увеличивало коэффициент фильтрации по сравнению с фильтрацией при давлении 100 атм в

период максимальной фильтрации в 95— 1160 раз и в период минимальной фильтрации в 29—255 раз.

Характер фильтрации и увеличение коэффициентов фильтрации свидетельствуют о том, что в структуре бетона при давлениях 200—250 атм «прорываются» фильтрационные каналы и резко увеличиваются их сечения вследствие разрушения структур цементного камня в бетоне. Это подтверждается коэффициентами фильтрации при ступенчатом (по 50 атм) понижении давления от 250 до 50 атм. При этом фильтрация бетона практически не уменьшалась, что свидетельствовало о необратимых разрушениях структуры бетона.

Исследование влияния на водопроницаемость подвижности бетонной смеси проводили на образцах бетона при гидростатическом давлении 100 атм (рис. 1). Установлено, что водопроницаемость образцов из бетонной смеси подвижностью 8—10 см в период максимальной фильтрации в 14 раз, а в период минимальной — в 5 раз выше, чем образцов из менее подвижной смеси (2 см).

Изменение водопроницаемости бетона из-за тщательного подбора гранулометрического состава смеси заполнителей определяли при гидростатическом давлении 250 атм. Применение чистых фракционированных заполнителей не оптимального состава для высокопрочного бетона повышает его водопроницаемость по сравнению с бетоном из плотной смеси с фракционированными заполнителями оптимального состава в период максимальной фильтрации —в 1,5 раза и в период минимальной — в 4,1 раза (рис. 2).


Исследование длительного (до 6 мес) выдерживания бетона при гидростатическом давлении 250 атм показало медленное во времени уплотнение бетона.

Для исследуемых составов бетона сниженне коэффициента фильтрации в возрасте 6 мес в 10 раз меньше коэффициентов фильтрации, определенных через 10 сут после начала фильтрации. Интенсивность этого процесса зависит от состава бетона, исходной фильтрации, состава фильтрующей жидкой среды и других факторов.

Выводы

Коэффициент фильтрации высокопрочных бетонов зависит от состава бетона. Использование в бетоне фракционированных заполнителей оптимального состава приводит к уменьшению коэффициентов фильтрации в 1,5—4,1 раза; увеличение подвижности бетонной смеси от 2 до 8 см за счет увеличения ВЦ приводит к повышению коэффициента фильтрации в 5—14 раз.

При укладке и управлении смесей структура бетона характеризуется суммарной равномерной проницаемостью цементного камня и проницаемостью отдельных каналов, по которым идет сосредоточенная фильтрация. Вероятность образования таких каналов зависит от размеров образцов. Фильтрация воды через бетон при наличии каналов повышается в десятки и сотни раз по сравнению с равномерной фильтрацией через бетон.

Коэффициент фильтрации высокопрочных плотных бетонов при равновесной влажности изменяется во времени, т. е. достигает максимума через 2—4 сут после появления фильтрата, затем через 10—12 сут значительно уменьшается Дальнейшая длительная фильтрации приводит к постепенному снижению коэффициента фильтрации; ход этого процесса зависит от исходной структуры бетона.

При повышении гидростатического давления воды выше 150 атм коэффициент фильтрации бетона необратимо увеличивается, что объясняется нарушением микроструктуры цементного камня под действием высокого гидростатического давления.

Бетон и железобетон, избранные статьи - 1976 г.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????