Свойства модифицированного бетона

Страница 1

Отличительной особенностью модифицированного портландцемента является высокая прочность, быстрое твердение при обычных температурных условиях и при тепловлажностной обработке, высокая морозостойкость, водонепроницаемость, что позволяет использовать его как для омоноличивания сборных железобетонных изделий, так и для изготовления самих изделий при строительстве различных объектов.

Вопрос монолитности сооружений из сборных железобетонных конструкций приобретает огромное значение, особенно при строительстве подземных сооружений, находящихся под давлением воды и грунтовых вод, где наряду с прочностью требуется высокая водонепроницаемость.

Опыт омоноличивания сборных конструкций растворами и бетонами на основе обычного портландцемента показывает, что при этом не достигается необходимая монолитность — из-за усадки цементного камня в процессе схватывания и твердения. В местах соединения с бетонными поверхностями нарушается сцепление из-за трещин, образующихся вследствие усадки. Вода, проникающая в эти трещины, вызывает дальнейшее разрушение омоноличивающего материала, что приводит к нарушению монолитности всего сооружения.

Вопрос о выборе устойчивого материала для заделки швов в конструкциях из сборного железобетона, а также об изготовлении самих водонепроницаемых железобетонных изделий является весьма актуальным. Огромный рост гидротехнического строительства, возведения подземных сооружений выдвигает проблему создания несложных по технологии изготовления и доступных по стоимости высокопрочных, водонепроницаемых, быстротвердеющих и стойких в различных температурно-влажностных условиях растворов и бетонов. Решение этой проблемы возможно путём использования модифицированного портландцемента.

Модифицирование — это изменение физико-химической структуры и свойств материала путём введения в его состав различных оксидов или добавлением к нему определённых веществ.

На основе современных представлений о механизме схватывания и твердения портландцемента и о явлениях его усадки и расширения был разработан способ компенсированной усадки путём создания модифицированного портландцемента.

Усадочные деформации при твердении цементного камня. Физико-химические процессы схватывания и твердения обычных цементов сопровождаются суммарной усадкой, выражающейся в уменьшении внешнего объёма твердеющего цемента на протяжении длительного периода.

Усадочные трещины в сооружениях приводят к коррозии арматуры предварительно напряжённых конструкций, подвергающихся атмосферным воздействиям. Наиболее заметно это проявляется в покрытиях дорог и аэродромов.

Компенсация усадочных явлений. Усадка цементного камня, твердевшего на воздухе в течение 5 лет, достигает 3 мм на 1 м. Для бетонов этот показатель составляет примерно 0,4 мм на 1 м в зависимости от вида и свойств заполнителя. Так, усадка бетона, содержащего мелкозернистый песок и пористый заполнитель, больше в сравнении с усадкой бетона, изготовленного на основе гравия и щебня. Причём чем выше модуль упругости крупного заполнителя, тем меньше усадочные деформации бетона.

Железобетон в сравнении с обычным бетоном имеет в 2 раза меньшую усадку. Но в целом усадка железобетонных конструкций полностью не заканчивается даже через 15 лет. При этом отмечено уменьшение предварительного напряжения у бетонов, твердеющих на воздухе, — на 38–45 % от исходной величины.

Напряжения, вызываемые усадкой, приводят к снижению трещиностойкости и долговечности железобетонных конструкций.

Научные основы получения модифицированного цемента, обеспечивающего компенсацию усадки. Поскольку обычный портландцемент при твердении подвержен усадочным явлениям, на протяжении многих лет исследования учёных были направлены на поиск ответов на вопросы: как же избежать усадки цементного камня, как обеспечить расширение цементного камня при твердении, которое бы компенсировало усадку, какие силы обусловливают это явление.

В идеале желательно достичь расширения, равного усадке в любой заданный момент твердения цементного камня. Многочисленные исследования в этой области свидетельствуют о сложности физико-химического процесса и необходимости очень точно регулировать процесс образования эттрингита в цементно-водной системе и обеспечить его долговечность, поскольку фазовые переходы этого соединения могут не обеспечить желаемого результата. В зависимости от условий, определяющих кинетику образования гидросульфоалюмината кальция в период гидратации цемента, структура может упрочняться, расширяться и компенсировать усадку цементного камня. В результате многочисленных лабораторных, полупромышленных и промышленных испытаний был разработан модифицированный портландцемент, который, по сравнению с обычным цементом, обеспечивает улучшение строительно-технических свойств растворов и бетонов.