СТАТЬИ АРБИР
 

  2018

  Декабрь   
  Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
26 27 28 29 30 1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31 1 2 3 4 5 6
   

  
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?


Влияние армирующих добавок на процессы структурообразования в бетоне


ВЛИЯНИЕ АРМИРУЮЩИХ ДОБАВОК НА ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В БЕТОНЕ

Брестский государственный технический университет, Беларусь, г. Брест

Аннотация

При эксплуатации сооружений из цементных бетонов, подвергающихся постоянному воздействию жидкой среды содержащей вещества, способные вступать в химические реакции с цементным камнем, возникает проблема образования химических веществ в порах цементного камня. Микрофибра при участии в процессах гидратации цементного камня имеет способность частично занимать внутрипоровые пространства и тем самым, уменьшая количество отверстий, контролировать перемещение свободной воды в бетоне и снижать проницаемость бетонов для водорастворимых агрессивных ионов.

Ключевые слова

Капиллярно-пористая структура цементного камня, армирующая добавка, фибра

Исследованиям структурообразования, прочности и долговечности строительных конструкций из бетона и железобетона с применением цементных вяжущих материалов в условиях воздействия интенсивных механических нагрузок, химических и биохимических агрессивных сред в настоящее время уделяется особое внимание.

На характер разрушения бетонных композитов на основе цементной матрицы влияют поверхности раздела в их структуре. Цементный камень представляет собой полиминеральный сросток с высокой степенью химической активности и развитой внутренней поверхностью. Пористая структура цементного камня способствует проникновению жидкостей или газов в бетон, поэтому характер и размер коррозионных повреждений будет зависеть от проницаемости бетона.

В структуре порового пространства бетона в зависимости от локализации выделяют три вида пор: поры цементного камня, поры заполнителя и контактные поры на поверхности раздела цементного камня и заполнителя. Кроме пор, образующихся при затворении цемента, могут появиться поры из-за вовлечения воздуха при перемешивании смесей и недостаточного уплотнения [1, 2]. Такая структура цементного камня позволила В. Н. Юнгу образно назвать его «микробетоном». По представлениям И. А. Ры- бьева, подобные структуры являются конгломератными.

Имеющиеся многочисленные результаты исследований по взаимосвязи прочность - пористость по-разному классифицируют ранги пор. Для оценки отдельных рангов пор в формирование свойств цементного камня принята классификация, предложенная В.С.Данюшевским и К.А. Джабаровым, с дополнением по А.В. Лыкову и М.М. Дубинину - делением рангов капиллярных пор на микрокапиллярные с радиусом до 100 нм (0,1 мкм) и макрокапиллярные с радиусом больше 100 нм (таблица 1) [3].

Капиллярно-пористая структура цементного камня способствует пропусканию жидкостей и газов в бетон под действием различных факторов. Показателем интенсивности переноса является коэффициент проницаемости - количество жидкости или газа, которое проникает через единицу сечения материала за единицу времени при градиенте (отношении напора метра водяного столба к длине пути, см/сек), равном единице.

Таблица 1 - Классификация пор в цементном камне

Вид пор в цементном камне
Интервал по диаметру, нм
Характерные диаметры, нм
Природа образования
гелевые
до 20
4
между гидросиликатами кальция ГСК (С-S-H)
промежуточные
20-50
30-40
между крупно-кристаллическими продуктами
капиллярные:
50-2000
не заполненные поризован- ными продуктами гидратации
-микро
50-200
60-80
-макро
200-2000
300, 1400
макропоры
(100-1000)103
вовлечённый воздух

В зависимости от размера проникающих частиц и порового пространства выделяют три механизма переноса флюида (таблица 2).

Таблица 2 - Влияние радиуса пор на механизм переноса

Радиус пор, см
Коэффициент проницаемости, см/сек
Механизм переноса
Менее 10-5
Менее 10-8
Молекулярная диффузия
О
'-Л
О
О
ОО
О
Молекулярный поток
Более 10-3
Более 10-7
Вязкостный поток

В цементном камне, растворе или бетоне механизм переноса будет комбинированный.

Цементный камень как капиллярно-пористое тело, соприкасаясь с водным раствором, насыщается жидкостью в результате действия капиллярных сил. При этом устанавливается равновесие между жидкостью, находящейся в порах и окружающей твердое тело. Если водный раствор содержит в растворенном состоянии агрессивные по отношению к цементному камню соединения, т.е. соединения, способные к взаимодействию с составляющими цементного камня с нарушением прочности последнего, то происходит нарушение равновесия из-за процессов адсорбции внутри порового пространства и химического взаимодействия с материалом стенок пор. Такие процессы способствуют нарушению структуры цементной матрицы и во многих случаях разрушению бетонных композиций [4].

Кроме того, на процессы структурообразования цементных композитов и бетонов на их основе оказывают влияние различные модифицирующие добавки. Особое внимание в настоящее время уделяется армирующим добавкам из микрофибры. Микрофибра при участии в процессах гидратации цементного камня имеет способность частично занимать внутрипоровые пространства и тем самым, уменьшая количество отверстий, контролировать перемещение свободной воды в бетоне. Каждое отдельное волокно фибры в процессе созревания бетона «разрастается» в преимущественном направлении расположения конкретного волокна, усиливая эффекты дисперсного армирования. Способность фибры контролировать перемещение свободной воды в бетонной смеси уменьшает возможность сегрегации мелких частиц цементного вяжущего и заполнителя в период затворения, а также обеспечивает более эффективное сцепление цементного раствора тем самым снижая проницаемость бетонов для водорастворимых агрессивных ионов.

С применением фиброармированных смесей на цементном вяжущем повышается трещиноустойчивость бетонных композитов. Повышенная трещиноустойчивость связана с поверхностью раздела фаз в структуре композиционных материалов. Установлено, чем меньше диаметр волокон, чем больше их объемное содержание, тем больше поверхность их контакта с бетонной матрицей, что способствует сохранению большей внутренней прочности бетона [3].

В лабораторных условиях проводились испытания на пористость бетонных образцов размерами 5x5x5, приготовленных на основе напрягающего цемента трех составов:

портландцемент марки М500 Д0 (75%), метакалин (13%), гипс (12%), вода (33,5%);

портландцемент марки М500 Д0 (75%), метакалин (13%), гипс (12%), вода (33,5%); базальтовая фибра из расчета 1,5 кг на 1 м3 бетонной смеси;

портландцемент марки М500 Д0 (75%), метакалин (13%), гипс (12%), вода (33,5%); базальтовая фибра из расчета 1,5 кг на 1 м3 бетонной смеси. Образцы данного состава пребывали в сульфатной агрессивной среде с концентрацией сульфат-ионов не более 2000 мг/л в течение 5 месяцев.

Для этого экспериментальным путем определялись масса и объем бетонных образцов в естественном состоянии, масса и объем бетонных образцов в абсолютно плотном состоянии и соответственно математическим путем вычислялись средняя и истинная плотность материала.

Пористость бетонных образцов рассчитывалась как зависимость средней плотности от истинной по формуле:

П = (l - ^ ■ 100% ,

где П - пористость, %; рс - средняя плотность материала, г/см3; р - истинная плотность материала, г/см3.

Результаты испытаний представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Определение пористости бетонных образцов

Состав бетонного образца
Истинная плотность, г/см3
Средняя плотность, г/см3
Пористость, %
Первый состав
2,755
2,270
17,6
Второй состав
2,225
2,433
8,50
Третий состав
2,120
2,250
5,62

Таким образом, экспериментальные данные подтверждают способность волокон фибры занимать внутрипоровые пространства, уменьшая размер пор и количество капилляров, контролировать перемещение свободной воды в бетоне и снижать проницаемость бетонов для жидких агрессивных сред.

Список литературы

Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты / В.М. Москвин [и др.]. - М. : Стройиздат, 1980. - 536с.

Иванов, Ф.М., Солнцева, В.Л. Структура и свойства цементного раствора // Бетон и железобетон. - 1962, №5. - С. 233-237.

Сахибгореев, Р.Р. Управление процессами структурообразования модифицированных цементных бетонов [Электронный ресурс] // URL: tekhnosfera.com/view/338475/a?#?page=5 (дата обращения 09.01.2016)

Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества: технология и свойства. Учебник для вузов / А.В. Волженский, Ю.С. Буров, В.С. Колокольников. - 3-е изд. пере- раб. и доп. - М. : Стройиздат, 1979. - 476с.

УДК 622.285


Василевская М.В. - аспирант Замировский А.В. - магистрант Левчук Н.В. - к.т.н., доцент





МОЙ АРБИТР. ПОДАЧА ДОКУМЕНТОВ В АРБИТРАЖНЫЕ СУДЫ
КАРТОТЕКА АРБИТРАЖНЫХ ДЕЛ
БАНК РЕШЕНИЙ АРБИТРАЖНЫХ СУДОВ
КАЛЕНДАРЬ СУДЕБНЫХ ЗАСЕДАНИЙ

ПОИСК ПО САЙТУ