Влияние водопотребности на прочность бетон
При разогреве: бетонных смесей водопотребность их возрастает. Это может привести.к некоторому снижению марочной прочности бекона.
На основании экспериментально-теоретических. исследований нами была сделана попытка получить общую количественную зависимость водопотребности горячих смесей и определить рациональную область применения разогретых смесей, а также установить значения максимальной температуры разогрева с учетом состава бетона (В/Ц) и свойств цемента.
Исследования проводились на основе известных закономерностей (1, 2), по водопотребности обычных холодных бетонных смесей и по влиянию температуры на водопотребность цемента. Увеличение водопотребности цемента с ростом температуры на основании данных (1) может быть выражено формулой.
Опыты, изложенные в работе (1), были повторены в ЦНИИЭП жилища на основе более совершенной мегоди- ки и подтвердили справедливость зависимости (1) для большинства портланд- цементов, а также некоторых видов шлакопортландцементов, выпускаемых нашей промышленностью. Кроме того, установлено, что повышение температуры не оказывает влияния на водопотребность кварцевого песка и гранитного щебня.
Было высказано предположение, что повышение водопотребности горячих бетонных. смесей вызвано только увеличением водопотребности цемента; Это позволило использовать зависимости и закономерности для холодных бетонных смесей, в которых свойства цемента учтены его нормальной густотой (2).
Водопотребность холодной бетонной смеси (в л/м3) равна (2):
Если Ц/В бетонных смесей превышает критические величины, то их водопотребность при повышенных температурах будет выше вычисленной по формулам. В этом случае водопотребность горячих смесей увеличивается не только вследствие роста водопотребности цемента при увеличении температуры, но и в результате того, что она переходит в область роста водопотребности бетонных смесей.
Как видно из табл. 1, область применения горячих смесей ограничивается с ростом нормальной густоты цемента величинами Ц/В или маркой бетона. Например, при применении цемента с нормальной густотой 30% бетонные смеси можно разогревать до температуры 80°С с Ц/В, непревышающим 1,6, что при марке цемента 400 соответствует бетону марки М200. При приготовлении бетона марки М 300 (Ц/В=2) разогревать смеси до 80°С целесообразно при использовании цемента нормальной густотой 24%. Очевидно, при более высоких марках цемента область использования разогретых бетонных смесей расширяется ввиду снижения значений Ц/В.
Справедливость зависимости (4) была проверена экспериментально при исследовании подвижности пароразогретых бетонных смесей трех различных составов. Разогрев до 36—86°С осуществляли в переоборудованном бетоносмесителе С-773 (СБ-Зб) в течение I—2 мин при давлении пара 0,2—0,3 МПа. В опытах использовали портландцемент завода «Гигант» марки М400 нормальной густотой 27,5%, щебень фракции 5—20 мм и кварцевый песок. Подвижность бетонных смесей составляла от 2 до 17 см, расход цемента — от 250 до 410 кг/м3, водоцементное отношение — от 0,64 до 1,02.
Всего выполнили более 40 групп опытов с холодными и горячими смесями. Водосодержание определяли методом прокаливания проб при температуре 650°С. Подвижность смесей измеряли с помощью стандартного конуса и Переводили в единицы жесткости (2). Сопоставление водосодержания пароразогретых смесей, рассчитанного по зависимости (4), и опытных данных показало хорошую сходимость результатов (отклонения не привысили 5%).
В других опытах при разогреве бетонных смесей электрическим током изучалось влияние повышенной водопотребности смесей на прочность бетона. Использовали портландцемент Белгородского завода марки М 300 и нормальной густоты 27,5%. Цементно-водное отношение изменяли от Г,4 до 2,5 (расход цемента 270—575 кг/м3), подвижность исходных холодных смесей во всех опытах была 12 см осадки стандартного конуса. Прочность бетона колебалась от 10,6 до 35 МПа. Образцы из горячей смеси после формования пропаривали в течение 5 ч при температуре 80—85°С. Прочность бетона из холодной и горячей смеси определяли после 28 сут нормального твердения.
Влияние предварительного разогрева было оценено при сопоставлении, прочности бетона из разогретых и хододных смесей при равных Ц/В (см. рисунок). При малых Ц/В прочность бетона из горячих смесей практически равна прочности бетона из холодных смесей, а при Ц/В, превышающих 1,8, она меньше в среднем на 15%.
Следует отметить перегиб функций на графике соответствует критическим величинам Ц/В, вычисленным по формулам (3) и (6) соответственно для холодных и горячих смесей.
Таким образом, при разогреве бетонных смесей не только уменьшаются критические Ц/В, ограничивающие область постоянной водопотребности, а также смещается перегиб функции /?б—(Ц/В) в сторону меньших Ц/В. Следовательно, разогрев бетонных смесей с ЩВ больше критического приводит к снижению марочной прочности бетона.
Результаты исследований позволили проанализировать влияние разогрева смесей и оценить влияние повышения их водопотребности на прочность бетона с Ц/В меньше критических величин. При этом сравнивалась прочность бетонов из горячих и из холодных смесей пропаренных и нормального твердения.
Вследствие повышения водопотребности горячих смесей при равном расходе цемента и использовании смесей аналогичных консистенций прочность бетона из горячих смесей будет несколько меньше прочности бетона нормального твердения из холодных смесей. Эта разница возрастает с ростом температуры смесей и Ц/В и при разогреве до 80—85°С не превышает 15% (табл. 2).
Для сравнения прочности бетона из горячих смесей и пропаренного из холодных были использованы обобщенные данные ВНИИЖелезобетона ((3), табл. 3). В табл. 2 и 3 приведены величины снижения прочности бетона из горячих смесей и пропаренного из холодных по сравнению с бетоном нормального твердения. У первого это снижение вызвано увеличением водопотребности смесей, у второго — диструкцией при пропаривании и составляет одинаковые величины. Таким образом, при одинаковых расходах цемента величины Я28 бетона, пропаренного из холодных смесей и разогретых до 70—80°С смесей одинаковых консистенций, равны между собой.
Выводы
Водопотребность горячих бетонных смесей больше, чем холодных аналогичного состава и консистенции. При значениях Ц/В, не превышающих критические, повышение температуры на каждые 10°С приводит к увеличению водопотребности смесей в среднем на 1,5%.
Критические значения ЩВ зависят от нормальной густоты цементного теста и температуры разогрева смеси и уменьшаются с их увеличением.
При одинаковых ЩВ, не превышающих критические значения, в вЪзрасте 28 сут прочность бетона из горячих смесей и бетона нормального твердения из холодных смесей равны. При одинаковых расходах цемента и использовании смесей равных консистенций прочность бетона из горячих смесей несколько меньше прочности бетона нормального твердения из холодных смесей.
При использовании смесей одинаковой консистенции и равном расходе цемента прочность бетона в возрасте 28 сут из горячих смесей не ниже прочности пропаренного бетона из холодных смесей, если температура разогрева не превышает 70—80°С, а величины ЩВ — критических значений.