Коррозионная стойкость бетона на пористых заполнителях
Известна успешная многолетняя эксплуатация конструкций из плотных бетонов на пористых заполнителях в агрессивных средах. Представляется необходимым рассмотреть особенности их структуры и свойств в сопоставлении с бетонами на плотных заполнителях.
Многочисленными исследованиями установлено, что бетоны на пористых заполнителях имеют более мелкие поры, чем обычные бетоны. Как правило, сравнивали равноподвижные бетоны, иногда равнопрочные.
В МИСИ изучали формирование пористости раствора и бетона на пористых и плотных заполнителях в соответствии с положениями работы. Поскольку определяющим для коррозионной стойкости бетона на пористых заполнителях является плотное строение, при определении составов раствора и бетона учитывали концентрацию цементного камня, истинное водоцементное отношение и степень гидратации цемента. Особенность заключалась в том, что состав соответствовал растворным составляющим легкого и тяжелого бетонов. Коэффициент уплотнения смесей составлял 0,97—0,98, (В/Ц)ист = 0,27. В табл. 1 приведены составы бетонов и растворов, имеющих примерно одинаковые структурные характеристики.
В результате анализа установлено, что бетоны на пористых заполнителях характеризуются повышенной пористостью: общая расчетная и капиллярная пористость цементного камня в керамзитобетоне составляет 23,1 и 16,2%; в тяжелых бетонах — 9,6 и 3,5%.
В табл. 2 приведены характеристики пористости цементного камня исследованных растворов и бетонов, установленные с помощью поромера.
В исследуемых системах суммарный объем микропор керамзитобетона отличается от соответствующего показателя тяжелого бетона в 13 раз, но при этом средний радиус пор в 4 раза меньше.
Известно, что проницаемыми для воды являются поры размером более 1 мкм. В тяжелом бетоне их содержится в 3 раза больше, чем в керамзитобетоне. Обычно в бетонах на пористых заполнителях объем пор геля в 4—8 раз больше, чем в тяжелом бетоне. Они непроницаемы для воды, что значительно повышает стойкость материала. Известно, что больший контракционный объем также увеличивает стойкость бетона.
В более тонких порах расклинивающее действие воды на непрореагировавшие зерна цемента выражено сильнее. При этом потенциально более высокая степень гидратации цемента в легком бетоне вызывает более интенсивное, чем в обычных бетонах, явление самозалечивания.
Время закрытия пор существенно влияет на долговечность, поскольку прекращается действие агрессивной среды бетон. Бетоны на пористых заполнителях благодаря более тонкой пористо сти по этому показателю также имеют преимущество по сравнению с бетонами на плотных заполнителях.
Контактный слой в бетонах на пористых заполнителях является упрочняющим элементом структуры, поскольку характеризуется повышенной плотностью и высокой прочностью сцепления с зернами. Этот показатель в бетонах на пористых заполнителях в 1,6—2,5 раза выше. Большое значение имеет химическое взаимодействие новообразований вяжущего с активным веществом поверхностного слоя заполнителя,. которое также повышает целостность и монолитность контактной зоны. В результате исследований установлено, что плошадь контактов срастания в бетонах на пористых заполнителях составляет 70—80 (в бетоне на плотном заполнителе — около 50%). Площадь срастания пористого заполнителя можно увеличить до 90% введением различных химических добавок, повышением интенсивности уплотнения и др.
Стойкость материалов, как известно, существенно зависит от деформативных свойств. Пористый заполнитель в процессе насыщения водой подвергается деформации растяжения, достигающей при полном насыщении в зависимости от качества и размеров заполнителя 1,7— 2,1 мм/м [3]. При высыхании усадочные деформации происходят до определенного предела, при котором остаточные деформации растяжения составляют 0.3— 1,4 мм/м [3]. Это явление в сочетании с малым модулем упругости пористо заполнителя, особенно во влажном с:- стоянии, вызывает дополнительное всестороннее сжатие заполнителя, что повышает водонепроницаемость бетона Стабильности водонепроницаемости стойкости бетонов на пористых заполнителях способствует их повышенная трещиностойкость [4].