Критерий морозостойкости ячеистых бетонов автоклавного твердения
Ячеистые бетоны автоклавного твердения характеризуются хорошей морозостойкостью вследствие высокой замкнутой пористости, однако опытом эксплуатации установлены случаи разрушения бетона, особенно в условиях низких температур и повышенной влажности окружающей среды. При этом особенно невысокой морозостойкостью отличаются ячеистые бетоны на воздушной извести (пено- и газосиликаты).
Важнейшим фактором, определяющим морозостойкость ячеистого бетона автоклавного твердения, является строение его жесткого межпорового каркаса, в частности, присутствие в нем условнозамкнутых (резервных) пор. Чем больше объем резервных пор в единице объема ячеистого бетона, тем больше потребуется циклов попеременного замораживания и оттаивания до разрушения, т. е. морозостойкость ячеистого бетоначем больше, чем выше условно-замкнутая (резервная) пористость.
Относительно крупные макропоры (ячейки, заполненные воздухом или газом) со всех сторон окружены (блокированы продуктами гидратации цемента, поэтому они не могут заполняться златой в результате капиллярной конденсации и капиллярного подсоса.
Лаже в случае частичной проницаемости блокирующих макропоры оболочек больших значениях пли низкой степени цемента) вода может занимать только часть объема макропор, поэтому деструкция ячеистых бетонов не является следствием замораживания воды в макропорах.
Разрушение ячеистых бетонов при многократном замораживании и оттаивании происходит вследствие наличия в жестком каркасе открытых пор и капилляров, способных заполняться влагой при капиллярной конденсации и капиллярном подсосе.
В присутствии резервных пор часть жидкости под действием кристаллизационного давления растущих кристаллов льда перемещается из открытых в резервные поры, вследствие чего в жестком каркасе ячеистых бетонов в процессе их замораживания не возникают растягивающие напряжения.
Морозостойкость ячеистых бетонов главным образом определяется относительным объемом резервных пор, расположенных в жестком межмакропоровом каркасе. Их образование обусловлено химической контракцией, протекающей в процессе взаимодействия вяжущего с водой.
В результате химической контракции цемента объем цементного теста уменьшается, что и наблюдается в первые часы формирования структуры цементного камня. Однако после того, как в цементном камне сформируется кристаллический каркас усадочные деформации, обусловленные химической контракцией, не могут проявиться из-за сопротивления свободной усадки со стороны жесткого каркаса и по всему объему цементного камня происходит образование мельчайших пор. Эти поры вследствие их значительного капиллярного потенциала сразу же заполняются водой из более крупных пор.
Следовательно, в процессе гидратации цемента на этапе сформировавшегося жесткого кристаллического скелета не повышается пористость цементного камня. а только часть пор обезвоживается и переходит в резервные.
Резервную (условно-замкнутую) пористость Пу образующуюся в жестком каркасе ячеистых бетонов, можно подсчитать по формуле [2]
Из уравнения (1) следует, что резервная пористость, при прочих равных условиях, тем больше, чем выше степень гидратации цемента а и чем меньше В/Ц.
Морозостойкость ячеистых бетонов повышается при введении в смеси суперпластификаторов, что позволяет получать смеси требуемой текучести при минимальном расходе воды.
Морозостойкость ячеистых бетонов можно существенно повысить введением в смеси в процессе приготовления специальных воздухововлекающих добавок.
Однако положительное влияние вовлеченного воздуха на морозостойкость ячеистого бетона обеспечивается только при условии, что вокруг воздушных пузырьков образуются оболочки из цементного геля, следовательно, воздухововлекающие добавки могут оказать положительное влияние на морозостойкость ячеистых бетонов только в том случае, ее..: их вводят в смеси, приготовленные пр- низких значениях водоцементного отношения и при использовании цементов высокой активности, обеспечивающих за время ТВО быстрое формирование жесткого каркаса и соответствующее блокирование воздушных пузырьков цементным гелем (продуктами гидратации цемента).
Работы, выполненные в МИНТ, показали, что морозостойкость обычных цементных бетонов можно существенно повысить введением в бетонные смеси специальных добавок, содержащих готовые резервные поры — измельченный до 0.1. 0,2 мм в поперечнике затвердевший цементный камень, измельченный до 0,2.. 0,5 мм в поперечнике затвердевший ячеистый бетон и др.
Измельченный цементный камень, с помощью которого повышается резервная пористость бетона, должен удовлетворять определенным требованиям и и частности, его следует приготовлять на высокоактивном портландцементе (0,4) и твердевшем в таких условиях и такое время, чтобы была обеспечена высокая степень гидратации цемента (а = 0,7) [3].
Влияние добавки топкомолотого цементного камня на морозостойкость цементных бетонов, определенную при температуре замораживания — 50°С, иллюстрируют экспериментальные данные, приведенные в табл. 1. Бетоны, приготовленные с добавкой предварительно гидратированного цемента, характеризуются в сравнении с бетонами, не содержащими такой добавки, существенно большей морозостойкостью.
В табл. 2 показано влияние на морозостойкость, определенную замораживанием при — 20°С, цементных бетонов тонкоизмельченного затвердевшего ячеистого бетона автоклавного твердения. Небольшие добавки измельченного до определенной тонкости ячеистого бетона Существенно повышают морозостойкость обычных цементных бетонов. Эксперименты с ячеистыми бетонами свидетельствуют о том, что эти добавки также существенно повышают их резервную пористость я морозостойкость жесткого каркаса (табл. 3).
Из табл. 3 следует, что чем больше резервная пористость жесткого каркаса ячеистых бетонов, тем выше и их морозостойкость, однако эта зависимость не однозначна.
Одна из причин, обусловливающих непостоянство вида функции резервная пористость — морозостойкость, заключается в неравномерности распределения макропор и резервных пор по объему жесткого каркаса, в связи с чем в отдельных его микрообъемах существенно возрастает протяженность тонких капилляров, связывающих открытые поры, заполненные влагой, с резервными, заполненными паровоздушной смесью.