Архив рубрики «ПОЛЗУЧЕСТЬ, СЖИМАЕМОСТЬ И РАСТЯЖИМОСТЬ БЕТОНА»
В процессе исследований растворов НЦ состава 1 : 1 выявлено, что чем ниже водоцементное отношение, тем больше самонапряжение и выше прочность образцов из него. Весьма короткие сроки схватывания растворов НЦ (2 мин) затрудняют приготовление и укладку его в форму, поэтому приходится прибегать к виброперемешиванию и виброук-ладке или же применять замедлители сроков схватывания цемента в виде добавки 0,5% сульфитно-спиртовой барды или 0,1% виннокаменной кислоты. Оба способа замедления сроков схватывания эффективны, но в обоих случаях степень расширения и самонапряжения снижается примерно на 30%. Это происходит потому, что в обоих случаях разрушается первично установившаяся довольно рыхлая, но очень удачная для самонапряжения каркасная структура НЦ, в результате чего часть расширения погашается без сопротивления в свободных пространствах цементного клея.
Величина самонапряжения напрягающего раствора состава 1 : i позволяет получить среднее значение самообжатия бетона в пределах 20—50 ати (кгсм2). Это самообжатие — результат упругого сопротив ления арматуры конструкции расширению, которая напрягается в различной степени в зависимости от размеров армирования — в пределах от 14 000 до 3000 кг!см2 при армировании в пределах от 0,15 до 1,5%. Для многих конструкций такая величина предварительного напряжения дает вполне удовлетворительный практический эффект; за пределами указанного армирования (т. е. более 1,5%) интенсивность самонапряжения в бетоне почти не меняется.
Раствор (состава 1:1) нормального режима тепловлажностной обработки набрал к 14-му месяцу водного хранения прочность 900 кгсм2 и имел установившееся на 10-й день расширение 1,85%. Раствор при герметизированном сухом хранении имел очень низкую прочность — 155 кгсм2-, по-видимому, гидроалюминаты и гидросульфоалюминат кальция поглотили на свое образование и частичную перекристаллизацию весь свободный резерв воды затворения (30%), а на твердение C3S и C2S воды не хватило и гидратация прекратилась. При этом удлинение образцов составляло 3%, т. е. значительно больше, чем в образцах первой группы. Когда через 14 месяцев образцы погрузили в воду, ее поглощение было столь стремительным, а силы, вызванные перекристаллизацией гидросульфоалюмината кальция настолько значительными, что образцы быстро и полностью разрушились.
Такое поведение растворов НЦ рассматриваемых составов, не подвергнутых установленной тепловлажностной обработке, показывает, что НЦ будет полноценным гидравлическим вяжущим только при условии его тепловлажностной обработки, а наилучшие показатели его прочности достигаются при длительном влажном хранении.
Из этого становится очевидным, что НЦ следует применять для конструкций, работающих под давлением или действием воды, — в напорных трубах, резервуарах, емкостях и сооружениях, эксплуатируемых под землей в условиях повышенной влажности.
Представляет интерес, в какой степени попеременное высушивание и поглощение воды влияют на величину самонапряжения. Не исчезает ли самонапряжение с течением времени?
Для выяснения этого на приборах измерения энергии расширения устанавливали пять серий образцов, отличавшихся только временем тепловлажностной обработки в течение 1, 2, 3, 4 и 6 ч (см. график этого рисунка сверху вниз). Режим влажного хранения для всех образцов был таков: в воде — 20 дней и на воздухе— 15 дней; в воде— 20 дней и на воздухе — 20 дней; в воде — 25 дней и на воздухе — 35 дней.
Исследования показывают, что примерно 50% начальной величины самонапряжения теряется при высушивании. При последующем увлажнении почти все самонапряжение восстанавливается. В этих исследованиях обнаружилось, что образцы, подвергнутые прогреву в воде при температуре 100° С в течение 6 ч, практически не теряют самонапряжения, т. е. при увлажнении полностью восстанавливается начальное самона-пряжение. Образцы, прогретые 2 ч, безвозвратно теряют после нескольких циклов высушивания и увлажнения до 15% от начальной величины самонапряжения. Следовательно, прогрев в течение 6 ч имеет некоторые преимущества перед 2-ч прогревом, и он может быть рекомендован в технологии производства самонапряженных конструкций.
На графике рис. 3.19 приведены исследования прочности и расширения напрягающего раствора НЦ (цемент: песок—1: 1) состава (гипс: :глиноземистый цемент: портландцемент) 14:12:74, который в одном случае подвергался нормальной тепловлажностной обработке при 100°С в течение 6 ч, а затем — влажному хранению, а в другом случае— естественному твердению в герметизированном с помощью парафина состоянии. Образцы хранили 14 месяцев в запарафинированных стационарных начальных условиях, а затем погружали в воду.
В качестве образцов для исследования выбраны призмы размерами 100X31,5X31,5 и 200X50X50 мм с заделанными по торцам пластинками. Также подвергались исследованиям цилиндры с поперечной спиральной обмоткой, в результате чего создавалось объемное упруго- ограниченное расширение.
Исследования самонапряжения показали, что с повышением упругого сопротивления расширению образцов величина самонапряжения увеличивается, причем закон изменения самонапряжения может быть выражен приближенной степенной зависимостью образцов в шестимесячном возрасте составила 802 кгсм2. Образцы раствора на 28-й день поглотили 5,3% воды. Они были вынуты из воды и. помещены в условия естественного сухого хранения на два месяца. За этот период они отдали 3,5% поглощенной воды, сохранив только 1,8%. Будучи помещены опять в воду, они за три дня вернули всю потерянную воду. Интересно, что такое большое изменение влажности раствора НЦ очень незначительно влияет на изменение длины образцов Так, удлинение, составлявшее 1,8% на 28-й день, уменьшилось в результате двухмесячного сухого хранения до 1,6%. Последующее влажное хранение не только восстанавливает начальное расширение, но и превышает его.
Для составов с оптимальным содержанием глиноземистого цемента водопоглощение больше, но определенная часть воды сохраняется в системе, как бы долго образцы ни находились на воздухе.
На графике рис. 3.17 приведены данные водопоглощения и водоотдачи раствора НЦ (1:1) с содержанием гипса 14% при изменении содержания глиноземистого цемента от 4 до 32%. Составы, содержащие 16, 18, 20 и 22% глиноземистого цемента, поглощают примерно 6,1 % воды и отдают в среднем 3,5%, сохраняя поглощение 2,6%: Состав с малой добавкой глиноземистого цемента (4%), все что поглощает, т. е. 4,2%. воды, то и отдает. Как уже отмечалось выше, отдача в течение шести и даже восьми месяцев идет медленно, а поглощение — очень быстро.
Прибор для изучения энергии самонапряжения дает возможность создавать для образцов любой режим тепловлажностной обработки и любые условия переменного увлажнения и высушивания.
В результате исследований самонапряжения выяснилось, что любой. портландцемент пригоден для его превращения путем присадки глиноземистого цемента и гипса в НЦ. Вопрос лишь в размерах добавок,, а именно:
а) если портландцемент высокоалюминатный, с богатым содержанием С3А, приготовленный на нем НЦ обладает большим расширением, которое, однако, стабилизуется более продолжительное время;
б) если применен браунмиллеритовый портландцемент, не содержащий С3А, расширение приготовленного на нем НЦ очень быстро стабилизуется, но величина достигаемого расширения цементного камня- будет несколько меньше.
Хорошие результаты в наших экспериментах получены на алитовом портландцементе следующего минералогического состава. при нормальной температуре 22° С, выдерживаемых в герметизированных условиях под слоем парафина.
По существу, здесь действует линейный закон твердения, который может быть вы-ражен зависимостью прочности R от времени — R= 10, необходимая прочность в 200 кгсм2 при герметизированном выдерживании достигалась через 24 ч.
Напрягающие цементы выбранных составов подвергали систематической и длитель-ной проверке в тесте и растворе состава 1 :1 для установления стабильности механических свойств во времени. Изучению подвергались: удлинение, водопоглощение, прочность в свободном и связанном состоянии и величина самонапряжения, отнесенная к степени армирования 1% (средний процент возможного применения) кости. Каждая выбранная степень жесткости сопротивления соответствовала определенному коэффициенту одноосного армирования системы, т. е. имитировала любой интересующий нас процент армирования железобетона в одном направлении.