бетон — влияние пористости на морозостойкость

Морозостойкость бетона обусловлена прежде всего строением его порового пространства. Бетон имеет — три вида пор:

  • поры цементно-бетонного геля, размер которых лежит в пределах (15-40)-1010м,
  • капиллярные поры бетона 0,01-1 мкм,
  • условно замкнутые поры бетона 10-500 мкм.

Поры геля характеризуются минимальной проницаемостью бетона для жидкостей и газов(коэффициент проницаемости для пор геля менее 1010 м/с). Перенос жидкой фазы в порах геля возможен только по механизму молекулярной диффузии. Вода в порах геля при эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций не замерзает, что объясняется их размером, содержанием в поровой жидкости добавок-электролитов в бетоне.

Капиллярные поры бетона можно представить как часть объема воды цементного теста, которая не заполнена продуктами гидратации цемента. Любой бетон имеет микрокапилляры размер меньше 10-1 мкм. Они обладают способностью к капиллярной конденсации влаги, обусловливающей гигроскопичность материалов. Макрокапилляры с радиусом больше 0,1 мкм (обычно до 10 мкм) заполняются водой только при непосредственном контакте с ней.
Капиллярные поры являются основным дефектом структуры цементного камня. В свежеприготовленном тесте можно считать порами все пространство, заполненное водой. При твердении часть его заполняется гелем. Чем больше степень гидратации цемента (а), тем больше образуется геля и тем меньший объем остается на капиллярные поры. Данные по водопроницаемости цементного камня и бетона показывают, что переход от непрерывной системы пор к условно изолированной происходит при капиллярной пористости бетона Пк < 0,33.

Температура замерзания воды в капиллярно-пористом теле зависит от размеров капилляров. Например, в капиллярах диаметром 1,57 мм вода замерзает при -6,4°С; 0,15 мм при -14,6°С; 0,06 мм — -18°С. В порах диаметром менее 0,001 мм вода практически не замерзает, она приобретает свойства псевдотвердого тела.
В порах бетона, обусловленных контракцией, создается вакуум, и они заполняются в зависимости от условий твердения воздухом или водой. Контракционный объем рассматривают в наше время не как самостоятельный вид пор, а как часть капиллярной пористости.

К условно замкнутым порам бетона относят пузырьки воздуха в цементном камне и бетоне. Суммарным объемом пор, их размером, количеством и удельной поверхностью можно управлять введением воздухововлекающих или газообразующих добавок. Воздушные поры, получаемые путем введения в бетонную смесь воздухововлекающих добавок, существенно изменяют структуру цементного камня. Число воздушных пор в 1 см3 цементного камня может достигать одного миллиона, а поверхность этих пор — 200-250 см2. Через эту поверхность поступает в воздушные поры избыточная вода, вытесняемая из капилляров при замораживании бетона. Защитным действием обладают лишь достаточно мелкие воздушные поры размером менее 0,5-0,3 мм.

В качестве критерия для оценки эффективности защитного действия воздушных пор в бетоне распространение получил т.н. «фактор расстояния», предложенный Т. Пауэрсом. Для его расчета принимается, что в цементном камне имеется некая идеализированная система одинаковых воздушных пор, расположенных на равном расстоянии друг от друга. Наиболее удаленными в этом случае от воздушной поры являются точки цементного камня, лежащие в углах куба.

К важнейшим эксплуатационным факторам для бетона, кроме числа циклов замораживания и оттаивания, относятся степень водонасыщения и температура замораживания бетона.
Снижение прочности бетона после замораживания и оттаивания наблюдается лишь при его водонасыщении выше определенной величины, которая, в свою очередь, связана со значением отрицательной температуры. Величина критического водонасы-щения может быть достигнута не только при водонасыщении бетона перед замораживанием, но и в результате перераспределения поровой воды в замерзающем бетоне в виде пара. Водонасыще-ние бетона возрастает в присутствии солей.
Вода в большинстве капиллярных пор бетона замерзает при температуре до -15°С. При дальнейшем понижении температуры происходит замерзание воды в более тонких порах (рис. 6.7) и при температуре -70 … -80°С практически вся поровая вода находится в замерзшем состоянии, исключая воду, заполняющую мельчайшие гелевые поры и адсорбированную на стенках капиллярных пор. Сравнительное определение морозостойкости бетона замораживанием при -17 и -50°С показало, что  бетон во втором случае разрушается в 6-10 раз быстрее.

В связи с описанным выше становится понятно почему так важно тщательное перемешивание бетонной смеси и достижение максимальной однородности бетонной массы перед заливкой.

ООО «Минпол» готовит бетон с применение европейских технологий и присадок, для увеличения морозостойкости и срков эксплуатации своего бетона.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *