| В/Ц | Относительная прочность через сут. | |||||
| 0,4 | 0,24 | 0,48 | 0,70 | 1,15 | 1,38 | |
| 0,5 | 0,17 | 0,43 | 0,66 | 1,19 | 1,47 | |
| 0,6 | 0,11 | 0,37 | 0,64 | 1,21 | 1,55 | |
| 0,7 | 0,08 | 0,33 | 0,64 | 1,35 | 1,67 | |
| По формуле | - | 0,33 | 0,58 | 1,35 | 1,77 |
Рис. 6.6. Рост прочности бетона при разной температуре
Q — вес фильтрата;
d — толщина образца, см;
S — площадь образца, см2;
t — время испытания образца, в течение которого измеряют вес фильтрата, с;
р — избыточное давление, МПа.
Проницаемость бетона может оцениваться коэффициентом фильтрации, КФ, см/с, определяемым по формуле:
КФ = h´ Q´d /(S´t´ p),
где h - коэффициент, учитывающий вязкость воды при различной температуре; Q - вес фильтрата; d - толщина образца, см; S - площадь образца, см2; t - время испытания образца, в течение которого измеряют вес фильтрата, с; р - избыточное давление, МПа
Поры и капилляры размером менее 10-5 см непроницаемы для воды, более 10-5 см — способны пропускать воду при действии давления или градиента влажности. Объем макропор в бетоне колеблется от 0 до 40%. Их можно вычислить по формуле:
V мп = [(В – 2w Ц) / 100]х100.
Водонепроницаемость бетона зависит, в основном, от В/Ц, вида вяжущего, а также от содержания в бетоне тонкомолотых и химических добавок, условий твердения и возраста бетона. Кроме того, на водонепроницаемость бетона влияет структура пор. Понизив В/Ц, мы уменьшаем макропористость и повышаем водонепроницаемость бетона. Это хорошо видно из рис. 6.7. Уменьшить В/Ц можно повышением расхода цемента при постоянном расходе воды, применением пластифицирующих добавок, в особенности суперпластификаторов, которые понижают водопотребность бетонных смесей на 20–30%.
Более высокую водонепроницаемость имеют бетоны на глиноземистом, расширяющемся, напрягающемся и высокопрочном цементах. Они присоединяют при гидратации большее количество воды и образуют более плотный цементный камень. Пуццолановый портландцемент за счет заполнения пор пуццолановыми добавками и их набухания также повышает водонепроницаемость бетонов. Можно вводить пуццолановые добавки непосредственно в бетонную смесь.
Рис. 6.7. Зависимость проницаемости бетона от В/Ц
Повышают водонепроницаемость бетона на 2–3 марки уплотняющие добавки сульфата алюминия, сульфата железа, нитрата кальция и др. Повышение степени уплотнения бетонной смеси увеличивает его водонепроницаемость. Это достигается механическими способами: вибрированием, прессованием, центрифугированием и т. д. или же удалением воды вакуумированием.
С возрастом увеличивается количество гидратных новообразований, заполняющих макропоры. При этом, как видно из приведенного ниже графика (рис. 6.8), водонепроницаемость повышается в значительной степени.
Рис. 6.8. Влияние возраста бетона на его водонепроницаемость В (за 100% принята водонепроницаемость в возрасте 30 суток)
Воздухововлекащие или газообразующие добавки изменяют характер пористости. Поры становятся закрытыми и более водонепроницаемыми для бетона, чем открытые сообщающиеся.
Морозостойкость бетона
Морозостойкостью называют способность насыщенного водой бетона сохранять прочность и не разрушаться при попеременном замораживании и оттаивании. Причиной разрушения является свойство воды при переходе в лед увеличиваться в объеме более чем на 9% и создавать внутреннее давление на стенки пор.
По морозостойкости бетон подразделяют на марки F50, F75, F100, F150, Р200, F300, F400, F500, F600, F800 и F1000. Марка назначается в зависимости от вида конструкций и условий их эксплуатации.
Морозостойкость бетона зависит от количества макропор в его структуре, характера пористости, минерального и вещественного состава цементов, прочности бетона на растяжение. Уменьшение макропористости бетона повышает его морозостойкость. Это достигается снижением водоцементного отношения, введением в бетонную смесь химических добавок, позволяющих уменьшить ее водопотребность и снизить расход воды, применением незагрязненных заполнителей оптимального состава с минимальной водопотребностью, созданием благоприятных температурно-влажностных условий твердения, качественным уплотнением бетонной смеси, а также замораживанием бетона в более позднем возрасте, когда за счет образования повышенного количества гидратных веществ увеличивается его плотность.
Повысить морозостойкость бетона можно изменением характера пористости. Достигается это введением в бетонную смесь воздухововлекающих добавок. Необходимо создать 4–6% очень мелких воздушных резервных пор, не заполняемых водой при обычном насыщении, но заполняемых под давлением замерзающей воды. Наиболее эффективны гидрофобные воздухововлекающие добавки ГКЖ-10, ГКН-11, которые уменьшают водопоглощение бетона.
Существенное влияние на морозостойкость бетона оказывает вид применяемого цемента. Наибольшую морозостойкость имеют бетоны на портландцементе без минеральных добавок с содержанием минерала С3А до 5%. Их применяют для гидротехнических сооружений зоны переменного уровня воды в суровых климатических условиях. Еще более высокую морозостойкость имеют бетоны на глиноземистом цементе.
Бетоны на цементах сложного вещественного состава имеют пониженную морозостойкость. Особенно пуццолановый портландцемент с активными добавками осадочного происхождения.
При давлении льда на стенки пор бетона при замораживании возникают напряжения растяжения. Поэтому все мероприятия, увеличивающие предел прочности бетона на растяжение, повышают его морозостойкость.