О «критических» прочностях гидромелиоративных бетонов при зимнем бетонировании
Темпы и объемы современного мелиоративного строительства предопределяют необходимость круглогодичного, в том числе и в зимний период, возведения монолитных бетонных облицовок каналов. Решение этого вопроса тесно связано с ускорением твердения свежеуложенного бетона до приобретения им соответствующих значений критической прочности. В соответствии со СНиП III-15-76 за величину критической прочности принято 50, 40, 30% проектной соответственно при марках бетона Ml50, М200—МЗОО, М400—1500. Если к бетону конструкций, предъявляются специальные требования по морозостойкости, его можно подвергать замораживанию только по достижении марочной прочности.
Это положение серьезно осложняет проведение бетонных работ в зимнее время, особенно при возведении тонкостенных мелиоративных конструкций, к которым относятся облицовки кана- лоз и откосов плотни. К их бетону предъявляют высокие требования по морозостойкостей и водонепроницаемости (Мрз150—200 В-4—В-8). Однако опыт эксплуатации и данные ряда исследований показали, что прочность бетона, к которому предъявляются специальные требования по морозостойкости, перед замораживанием быть снижена, особенно при пыленни комплексных химических с воздухововлекающим компонентам.
Необходимо также отметить, что указанные значения критической прочности перед замораживанием : для бетонов, твердеющих в нормальных температурно-влажностных условиях. Такая методика не учитывает особенностей возведения облицовок каналов в и весенний периоды с частими дождями, снегопадами, сменяемыми заморозками и оттепелями, поэтому бетой донной части канала практически всегда твердеет под слоем воды.
При этом перед замораживанием бетон имеет максимальную степень. превышающую предельную. так как объемы, созданные при твердении, оказываются заполненными водой такого бетона будут развиваться значительно большие внутренние напряжения. поэтому для предотвращения Развития деструкции необходимо обеспечить его большую начальную прочность. чем при воздушном твердении.
Для уточнения значений критической Относительно замораживания прочности ппотивофильтрационного бетона в Центральной научно-исследовательской лаборатории (ЦНИЛ) СКТБ «Стройдеталь» ВПО Союзводстройконструкция Минводхоза СССР были проведены исследования на бетонах марок БГТ-200 (Мрз1б0—200, В-4), характерных для облицовок оросительных каналов, с ВЩ = 0,6 и осадкой конуса 4—6 см. Бетон приготовляли на воскресенском портландцементе состава C3S —60%, C2S—12%, С3А—7%, QAF —14%, Н. Г,=25,8% (начало схватывания — 3 ч, конец схватывания — 4 ч 50 мин) активностью 41,3 МПа. Заполнителями служили гранитный щебень фракции 5—20 мм и песок с модулем крупности 2,3. Бетон такого состава обеспечивает получение необходимой морозостойкости и водонепроницаемости, но имеет повышенную прочность и не экономичен по расходу цемента. Однако прямое уменьшение расхода цемента не позволяло обеспечить требуемую подвижность смеси.
Для сокращения расхода цемента и изучения влияния воздухововлечения были исследованы составы бетона с комплексной добавкой 0,15% СДБ+
Для учета особенностей твердения бетона при возведении облицовок каналов в осенне-зимний период была разработана методика [3]. Согласно этой методике, исследуемые образцы-кубы с ребром 10 см после изготовления 4 ч твердели в нормальных условиях до достижения прочности на сжатие 0,5 МПа, затем их погружали в воду, где твердение продолжалось до замораживания. Замораживание образцов с начальной прочностью соответственно 30, 40, 50 и 70% марочной проводилось при температуре —20е С. Результаты исследований приведены на рисунке.
Как видно из графиков, бетон без добавок, замороженный при прочности 30% Р28, потерял 31 % прочности на сжатие и 40% прочности на растяжение. По мере роста начальной прочности ее потери в результате замораживания снижались, однако и при начальной прочности 70% они составили 5% при сжатии и 7% при растяжении. Эти результаты показывают, что рекомендуемая СНиП III-15-76 величина критической прочности 40е для мелиоративного строительства занижена и должна составлять не менее 70.
Введение в бетон с помощью добавки определенного объема вовлеченного воз- дvxа существенно изменило развитие деструкции при замораживании. Если введение 2.% вовлеченного воздуха привело к незначительному снижению потери прочности при замораживании по сравнению с составом 1, то введение 4 и 6.% воздуха качественно изменило кап- тину. Так, замораживание бетона начальной прочностью около 30% Rot при объеме вовлеченного воздуха 4% не дало снижения прочности при сжатии, а снижение прочности при растяжении составило всего 5%.
При прочности бетона перед замораживанием свыше 40% /?2в не было отмечено снижение прочности как при сжатии, так и при растяжении. Такое явление может быть объяснено тем, что введение с помощью добавок ПАБ оптимального количества вовлеченного воздуха (4—6%) приводит к повышению его предельной растяжимости, мик- ротрещииостойкости, что препятствует развитию деструкции при раннем замораживании бетона.
В этих условиях при введении оптимального количества вовлеченного воздуха критическая прочность перед замораживанием из условия получения заданной марки бетона может быть принята ие более 40% Rz».
Параллельно на тех же составах были проведены исследования морозостойкости бетона, подвергнутого замораживанию в раннем возрасте. Отформованные образцы твердели в условиях, аналогичных описанным выше/ а затем подвергались однократному замораживанию при достижении прочности соответственно 40, 50, 60 и 70% Rn. При оттаивании образцы хранили в нормальных условиях до возраста, эквивалентного 28 сут, и испытывали на морозостойкость по ГОСТ 10060—76.
В качестве контрольных были приняты образцы, подвергшиеся однократному замораживанию, а затем твердевшие в нормальных условиях. Такое испытание позволило определить, насколько бетон с предельным водонасыщением, подвергнутый замораживанию в раннем возрасте, сохранил свою морозостойкость. Если бы контрольными служили образцы, не подвергшиеся замораживанию, то это привело бы к неоправданному занижению морозостойкости, так как автоматически учитывалось бы снижение прочности при первом замораживании.
Из результатов исследований изменения морозостойкости бетона в зависимости от прочности перед замораживанием и содержания вовлеченного воздуха, приведенных в табл. 2, видно, что для бетонов без добавок замораживание при начальной прочности менее 70% марочной существенно снизило морозостойкость.
Введение в бетон вовлеченного воздуха способствует его защите при раннем замораживании, однако ощутимые результаты этой защиты были обнаружены только при оптимальном его содержании (4—6%). Бетон сохранил j свою морозостойкость даже при замораживании с начальной прочностью 40% марочной.
Таким образом, при зимнем бетонировании мелиоративных сооружений должны применяться бетоны с комплексными добавками, обеспечивающими оптимальное воздуховоплечение в бетонную смесь. Применение составов без добавок технически и экономически Не оправданно.
Выводы
При зимнем бетонировании гидромелиоративных сооружений критическая прочность бетонов, изготовляемых без применения комплексных добавок, должна быть ие ниже 70% марочной из условия получения заданной марки по прочности и по морозостойкости.
При применении комплексных добавок, содержащих воздухововлекающий компонент и обеспечивающих введение в бетон не менее 4% вовлеченного воздуха, значение критической прочности может быть снижено до 4%—50% марочной.
Необходимо ввести уточнения в указанные в СНиП 111-15-76 значении критической прочности относительно замораживания, учитывающие особенности гидромелиоративного строительства.