Контроль морозостойкости бетона в процессе производства
На заводах железобетонных изделий Главмоспромстройматериалов выпуск конструкций с требованиями но морозостойкости бетона составляет около 60% общего объема производства сборного железобетона и превышает 2,5 млн. м3 в год. При таких масштабах особую актуальность приобретает организация эффективного контроля морозостойкости бетона в заводских условиях. Стандартный метод (ГОСТ 10060—76) для этих целей не может быть использован из-за длительности и трудоемкости испытании.
Стандартные испытания на морозостойкость на заводах ГМГ1СМ проводится один раз в квартал централизованно лабораторией КТБ Мосоргстройматериалы н длятся 4—6 мес в зависимости от марки бетона по морозостойкости. При этом, как правило, определяют не фактическую морозостойкость бетона, а его соответствие требованиям нормативных Документов на данное изделие.
Для производственного контроля морозостойкости тяжелого бетона, предназначенного для эксплуатации в условиях совместного действия отрицательных температур и пресной виды, предложен метод прогнозирования морозостойкости, включающий в себя расчетно-экспериментальное определение структурных характеристик бетона, по которым рассчитывается его потенциальная морозостойкость; а также контроль строении затвердевшего бетона.
Такой двухстадийный контроль позволяет не только зафиксировать возможные колебания морозостойкости, но и, что особенно важно, установить их причины. Определение структурных характеристик дает возможность оценить влияние состава н качества исходных материалов на морозостойкость бетона. В Свою очередь завершающий контроль строения бетона является проверкой соблюдения режимов технологического процесса, в особенности тепловлажностной обработки.
Структурные характеристики бетона — объемную концентрацию цементного камня (С) и истинное Д/Я (W)—находят путем сравнения периодов формирования структуры данного бетона и чистого цементного камня )1).
Периодом формирования структуры является время от момента смеем до начала качественного изменения свойств цементной системы; перехода от пластической прочности смеси (цементного теста) к хрупкой прочности бетона (цементного камня). Окончание периода формирования структуры устанавливают по резкому изменению скорости распространения ультразвуковых волн в твердеющей системе, ее электрического сопротивления, резонансной частоты упругих колебаний и др.
Для этого приготовленное цементное тесто или отобранную у формовочного поста пробу бетонной смеси укладывают в пластмассовую форму и тщательно уплотняют. Спустя 2—3 ч после затворения водой (в зависимости от вида цемента) через каждые 10—15 мин измеряют скорость распространения ультразвуковых воли (рис. 1).
Первый отсчет, с которого начинается резкое монотонное возрастание измеряемом величины, является концом периода формирования структуры.
В процессе формирования структуры )стона часть поды, введенной в смесь, заполнителем, в результате чего структура цементного камня в бетоне складывается при меньшем В/Ц, см В/Ц затворения. Истинное водоцементного отношение бетона находят как 1/Ц чистого цементного камня, )моющего тот же период формирования структуры.
Объемную концентрацию цементного камин в бетоне рассчитывают по формуле
Прогноз морозостойкости на основами модели будет корректным, если при получении бетона соблюдаются требования к виду и качеству исходных материалов, их дозированию и уплотнению бетонной смеси, твердению бетона и последующему уходу за ним.
При заводском производстве железобетонных конструкций предложено контролировать структуру порового бетона. Необходимость второго -тала контроля обусловлена возмоностью нарушения формирующейся структуры бетона при тепловлажностной обработке. При этом через 4 ч после завершеиия тепловлажностной обработки определяются и сравниваются характеристики строения производственного бетона и так называемого образцового. Образцовый бетон из тех же исходных материалов и )мест тот же состав, что и производстве, но его получают при гарантированном соблюдении принятых режимов а всех технологических переделах. При изменении исходных материалов, состава стола или параметров технологии изменяется и бетон образцов, то вызывает необходимость вновь определять интегральную характеристику его строения.
Для применения в условиях заводских лабораторий в качестве интегральной характеристики строения предложен критерий Кс, характеризующий особенности, порового пространства бетона; содержание капилляров, отрицательно влияющих на его морозостойкость. Критерий отличается простотой определения, точностью измерений, чувствительностью к нарушениям структуры бетона.
Для определения из отобранной у формовочного поста бетонной смеси изготовляют образцы, которые уплотняют н припаривают вместе с изделиями. Допускается также использование высверленных из конструкции кернов. Так называемый образцовый бетон готовят в заводской лаборатории из специально приготовленной бетонной смеси.
Образцы бетона высушивают при температуре плюс 105—110°С до постоянной массы и после остывания насыщают водой в течение 0,5 ч. Затем образцы погружают в воду до установления постоянной массы; для ускорения насыщения его рекомендуется выполнять -в -вакуумных установках.
Критерий Кс вычисляют с точностью 0.001 по формуле
Удовлетворительное совпадение значений Кс производственного н образцового бетонов позволяет считать потенциальную морозостойкость, рассчитанную исходя из С и 117, действительной величиной. Если Кг производственного бетона более чем на 10% превышает аналогичный показатель образцового бетона, заключение о его действительной морозостойкости может быть сделано только после проведения стандартных испытаний.
Производственное опробование метода прогнозирования морозостойкости проводилось на Московских заводах железобетонных труб и ЖБИ № 18. Требования к прочности и морозостойкости бетонов и их составы, подобранные в заводских лабораториях, приведены в таблице.
Анализ качества исходных материалов технологии производства свай и плит показал, что па дачных предприятиях имеются необходимые условия для внедрения метода прогнозирования морозостойкости.
Применяемые н качестве вяжущего низкоалюминатные портлаиндцементы Воскресенского и Белгородского анодов пригодны и для применения н стонах высокой морозостойкости. В качестве крупного заполнителя используют из гравия высокой прочности, морозостойкостью не ниже Мрз 150, загрязненный. Пески — обогащенные, менее 1%, М„ = 2,5—3 свежеотформованные изделия твердеют безнапорных пропарочных камерах
много типа. Предварительная выдержка — 1,5—2 ч, скорость подъема температуры не превышает 20°/ч, температура выдержки — 80°С. Систематический контроль процесса нормирования структуры показал, что С и W бетонов несколько меняются вследствие колебаний свойств исходных материалов — главным образом водопотребности заполнителей. Истинное бетона для свай находилось в пределах 0,24—0,26, объемная концентрация цементного камня — 0,27—0,28, а потенциальная морозостойкость колебалась от 270 до 250 циклов. У бетона плит перекрытий пределы изменения 117 составляли 0,32—0,34; С — 0,22—0,23, а потенциальная морозостойкость— 170—150 циклов.
Значения Кс для так называемого образцового бетона аналогичных составов соответственно 0,271 п 0,309. Систематическое определение Кс выпускаемого бетона на обоих предприятиях не выявили пи одного случая завершающего контроля структуры с отрицательным результатом, что говорит о высоком уровне организации производства.
Для проверки результатов прогнозирования морозостойкости стандартными испытаниями была определена фактическая морозостойкость производственного бетона. Образцы бетона для сван выдержали 250, а бетона плит перекрытий— 150 циклов замораживания п оттаивания.
Внедрение метода прогнозирования морозостойкости бетона позволяет в заводских условиях фиксировать текущие колебания морозостойкости выпускаемого бетона н па основе полученных данных оперативно корректировать состав бетонной смеси и технологические параметры с целью получения бетона требуемой морозостойкости.