Усадка шлакощелочных бетонов
Производственное внедрение конструкций на основе шлакощелочного бетона, особенно применение в них предварительного напряжения, не может осуществляться без учета усадочных деформаций.
Нами были исследованы мелкозернистые крупнозернистые шлакощелочные бетоны различных составов. Для мелкозернистых бетонов использовали мелкий песок Юрьевского карьера (Киевская обл.) с содержанием глинистых и пылевидных частиц 13,3%, модулем крупности 0,6%, а также гранулированный днепродзержинский шлак тонкостью помола 2500—3000 см2/г; для крупнозернистых бетонов — мелкий кварцевый песок запорожского карьера с модулем крупности 1,2, мраморовидный щебень фракций 10—20 мм Бодровского и Лозовского карьеров Крымской области, запорожский гранулированный шлак тонкостью помола 3000—3500 см2/г. Щелочными компонентами являлись кальцинированная техническая сода, содопоташная смесь, метасиликат натрия.
Для сравнения параллельно исследовали крупнозернистый цементный бетон на портландцементе марки М 500 Бахчисарайского завода. Расход материалов на 1 м3 бетонной смеси и характеристики бетонов даны в таблице.
Исследования мелкозернистого шлакощелочного бетона проводились на призмах и балках размерами 7X7X30, 10Х XI0X40, 12X20X230 см без арматуры и с одиночной и двойной арматурой. В образцах с одиночной арматурой применяли два стержня диаметром 18 мм класса A-II, с двойной—два стержня диаметром 18 мм класса A-II и два стержня диаметром 8 мм класса A-I [2]. Исследовались также образцы крупнозернистых бетонов—призмы и балки размерами 10Х10Х40 и 10x20X230 см без арматуры, с одиночной и двойной арматурой.
Как показали исследования, усадка пропаренных образцов мелкозернистых шлакощелочных бетонов меньше, чем при хранении их в естественных условиях; образцы, помещенные в воду, набухли (рис. 1).
Образцы из крупнозернистых бетонов составов № 1, 2, 3 были изготовлены в лабораторных условиях, а из составов № 3 и 2 — в заводских, включая пропаренные и естественного твердения. Все они — по три образца каждой серии и вида — устанавливались на исследование после раопалубки в возрасте 1 сут.
Результаты исследования балок из крупнозернистого шлакощелочного бетона даны на рис. 3. Сравнивая характеристику усадки крупнозернистых шлакощелочных бетонов (с различным содержанием вяжущего, щелочных компонентов) и цементных бетонов, можно отметить, что относительные деформации усадки шлакощелочного и цементного бетонов примерно одинаковы. Деформации усадки шлакощелочного бетона состава № 2, для которого применяли метасиликат натрия, имеют наименьшие значения, а для состава № 3, отличающегося большим расходом вяжущего и щелочного компонента — кальцинированной соды, наибольшие, превышающие деформации усадки бетона состава № 1 в 1,5 раза.
Пропаривание и изоляция уменьшают усадочные деформации, хотя усадка пропаренных образцов из шлакощелочного бетона состава № 3 в 1,5 раза больше, чем образцов естественного твердения, а цементного бетона состава № 2 — меньше в 1,37 раза.
Максимальные деформации набухания шлакощелочного бетона составили 16-10-5 и 28-10-5 соответственно для крупнозернистого пропаренного и мелкозернистого естественного твердения (см. рис. 1 и 3). Исследование армированных балок с одиночной и двойной арматурой дало возможность определить их напряженно-деформированное состояние от усадки, определить сжимающие напряжения в арматуре и растягивающие напряжения в бетоне, прогибы, вызванные его усадкой.
Выводы
Усадка шлакощелочных бетонов зависит от содержания (расхода) шлакощелочного вяжущего, щелочного компонента, условий твердения, хранения, изоляции /и т. д. Усадка шлакощелочных бетонов приблизительно равна или несколько больше усадки цементных бетонов при прочих одинаковых факторах. Добавка щелочного компонента (технической кальцинированной соды) повышает деформативность и усадку бетонов, а добавка метасиликата натрия благоприятствует повышению упругих свойств цементного камня, уменьшает усадку.
В целом относительные усадочные деформации шлакощелочных бетонов находятся в пределах, полученных при исследованиях бетонов на цементных вяжущих.