Химическое сопротивление бетонов
Химическое сопротивление бетонов в агрессивных средах определяется скоростью транспортирования жидкости в материал и кинетикой химического взаимодействия реакционно-способных компонентов бетонов и агрессивной среды. Обычно химическое взаимодействие агрессивных жидкостей с бетонами протекает одновременно с переносом. В зависимости от того, какой процесс преобладает, предлагается различать гомогенный, гетерогенный и диффузионный механизмы разрушения.
Если насыщение бетона агрессивной жидкостью происходит очень быстро, а дальнейшее разрушение бетона обусловливается слабым химическим взаимодействием компонентов, то механизм разрушения гомогенный, происходящий в объеме. Он характерен для крупнопористых и других проницаемых бетонов на минеральных и органических связующих.
При действии на бетоны сильных реагентов, когда скорость химического взаимодействия значительно выше скорости переноса среды в бетоне, разрушение бетонов происходит на поверхности. Гетерогенный механизм наблюдается при действии на изделия из цементных бетонов кислот, асфальтобетонов и полимербетонов — сильных растворителей.
Наиболее часто отмечается разрушение при сопоставимых скоростях химического взаимодействия и диффузионного переноса, например разрушение полиэфирных и фурановых полимербетонов в кислотах, эпоксидных и плотных цементных бетонов в щелочах. Для диффузионного механизма разрушения характерно неравномерное распределение кон-
хентрации агрессивной среды, а следовательно, и величины механических характеристик материала по объему элемента.
Авторами предложен метод количественной оценки химического сопротивления бетонов и прогноза их долговечности. Степень деградации бетона, т. е. изменение его прочностных и деформацнонных свойств, зависит от уровня концентрации агрессивной среды и длительности ее действия. Установлено, что поврежденность структуры бетона от действия агрессивной среды оценивается функцией деградации структуры
Из формул (I) и (2) видно, что распределение прочности материала по объему образца можно установить, если
Уравнение (3) пригодно для описания деградации, поскольку учитывает выравнивание разности концентрации и химических потенциалов вследствие переноса агрессивной жидкости и ее химического взаимодействия с реакционно-способными компонентами бетонов.
Уравнение (4) описывает распределение концентрации агрессивной среды в объеме изделия во времени, т. е. представляет собой решение интеграла в правой части формулы (2). Подставив его в выражение (2), получим уравнение, описывающее изменение прочности бетона по высоте плиты. Установлено, что прочность бетона — величина переменная в пределах поперечного сечения элемента, п, следовательно, прочность, определенная испытанием образцов без учета такой изменчивости, не может в полной мере служить количественной оценкой деградации конструкционного элемента в средах. К сожалению, в действующих нормах деградация свойств учитывается именно изменением прочности (расчетных сопротивлений) введением коэффициентов условий работы. По нашему мнению, объективной оценкой состояния элемента в процессе химического разрушения должны быть не коэффициенты стойкости, а деградационные функции несущей способности и деформативности, которые в общем виде для изгибаемого элемента могут быть записаны в виде
Как видно из формулы (5), деградационные функции оценивают интегральное изменение прочности и площади поперечного сечения элемента под действием среды.
Деградационные функции, полученные аналитически, неудобны для практического применения. Поэтому разработан следующий инженерный способ установления деградациоиные функций.
Распределение прочности бетона по высоте поперечного сечения элемента в процессе химической деградации, с учетом функций (2) в (4) и принимая во внимание неоднородность структуры бетонов с крупным заполнителем, без большой погрешности можно считать линейным. Эпюры, показывающие, как меняется прочность бетона по высоте сечения в данный момент времени, называются изохронами деградации. Их положение определяется параметрами а на (рис.1).
Режим пропаривания, подобранный по предлагаемой методике, применяли на Грозненском заводе ЖБК при производстве плит покрытия из напрягаю- щего бетона. Его внедрение позволило экономить 9,76 р. за один оборот четырехсекционной я мной пропарочной ка~ меры путем снижения энергозатрат п; тепловой обработке.
Выводи
Режим ТВО напрягающего бета следует принимать исходя из обеспечения к его концу необходимой прочности и самонапряжения с учетом принятои организационно-технологической схемы производства. Пропаривание изделий из напрягающего бетона при пониженной температуре, обеспечивая отпускную прочность бетона и повышенное caмонапряжение, одновременно позволяет снизить энергозатраты.