Определение капилярного давления в твердеющем бетоне
Разработанный Калининским политехническим институтом метод оценки капиллярного давления с помощью стеклянных и кварцевых микрокапилляров позволяет проследить за кинетикой развития капиллярно-пористой структуры бетона с момента его формования Сущность этой методики заключается в следующем. Запаянный с одного конца цилиндрический капилляр длиной 4—5 см соприкасается с дистиллированной водой, которая под действием капиллярных сил входит в капилляр, сжимая находящийся там воздух (рис. 1). Под микроскопом при 80—120-кратном увеличении определяют длину незаполненной части 10 и по формуле [1]] рассчитывают радиус кварцевого капилляра:
Для изучения более широкого диапазона г образовавшихся капилляров целесообразно одновременно использовать несколько стеклянных или кварцевых капилляров с г от 3—5 до 0,05—0,1 мкм.
Изменение а в зависимости от температуры среды t вызывает изменение 10 в кварцевом капилляре. Поэтому при тепловлажиостиой обработке бетона тля каждого нового значения t следует пересчитать 1п в зависимости от изменения о по формуле
Рассматривая образование капилляр- по-пористой структуры бетона в зависимости от количества испарившейся влаги (см. рис. 3), видно, что в комнатных условиях испарение примерно 20% воды затворения из тяжелого бетона при данных условиях эксперимента приводит к образованию капилляров со средним радиусом г порядка (7—7,5) Ю- см. При дальнейшем испарении влага удаляется из капилляров примерно одинакового радиуса —фб— 7-10~5 см, в которых содержится около 60% воды затворения. В цементном тесте при тех же условиях около 60% занимаемого объема воды находится в капиллярах со средним радиусом (5,5— 6)105 см. П,рн ТВО наблюдается такой же характер формирования капиллярно-пористой структуры бетона, только в результате теплового расширения капилляры в бетоне крупнее, чем в бетоне; твердевшем в комнатных условиях. При данных условиях эксперимента испарение 10% поды затворения при ТВО в среде с ф=0,4 привело к образованию капилляров с радиусом п первом периоде структурообразования до 1,5-10-4 см. Дальнейшее испарение влаги происходило из капилляров этого радиуса, которые занимали примерно 45—50% объема воды затворения.
Полученные результаты подтверждаются дифференциальными кривыми распределения пор по радиусам, на которых положение максимума зависит от условий твердения бетона. Так, у бетона, твердевшего в комнатных условиях в открытой системе, максимальный объем занимают поры с радиусом 7-10-5 см, у цементного теста в тех же условиях твердения — около (5.6—С) 10-5 см. а у прогретого бетона — (0,4 — 1,35) 10-4 см.
Капиллярные силы могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на структуру п свойства твердеющего бетона. Положительное действие капиллярных сил используется в режимах ТВО с переменной относительной влажностью [4]. На стадии подъема температуры до 60—70°С, когда действуют капиллярные силы, ТВО бетона осуществляют с среде с ф< <1(0,4—0,6). В этот период бетон еще не приобрел достаточной прочности, и капиллярные силы уплотняют бетон, повышая его прочность на 20—25%. На стадии изотермического выдерживания, когда бетон прогрелся выше 70°С и исчезли капиллярные силы, впускается пар и идет обычное пропаривание.
Вывод
Разработанная методика замера капиллярного давления с помощью стеклянных и кварцевых микрокапилляров позволяет определить капиллярное давление и проследить за кинетикой формирования капиллярно-пористой структуры твердеющего бетона как в процессе тепловой обработки, так и в нормальных температурно-влажностных условиях непосредственно с момента изготовления бетонного образца и изделия.