Некоторые аспекты долговечности бетона.

Долговечность бетона одна из наиболее важных характеристик, разрушения может происходить под действием мороза щелочной коррозии заполнителя, карбонизационной усадки и при химическом воздействии агрессивных сред.

Развитие этих процессов можно изменять с помощью добавок.

Щелочная коррозия заполнителя наиболее опасна при повышенном содержании щелочей в цементе в месте с тем при современном способе производства цементов повышенное содержание щелочей становится достаточно типичным, кроме того щелочная коррозия возможна при большом расходе цемента что необходимо для получения высокопрочных бетонов а также при использовании реакционных способностей заполнителя.

Возможны три типа реакции при водящих к щелочной коррозии:

1. кремне земно щелочная

2. корбонатно-щелочная

3. селикатно-щелочная

Основным способом предотвращения щелочной коррозии явл. введение в цемент 20-30% пуццолана. Возможна так же замена части цемента шлаком.

Пуццолан связывает щелочи и образует не расширяющиеся известково-щелочно кремнеземистые комплексы.

Однако введение пуццолана не эффективно при корбонатно щелочных реакциях. Объемное расширение удается снизить с помощью литий содержащих добавок в количестве до 1%.

Кроме того для снижение опасности этого вида коррозии используют смешенные цементы и смешенные заполнители в результате этого уменьшается содержание щелочей в цементе и реакционно способных фаз в заполнителе. Самым эффективным способом повышения морозостойкости явл. применение воздухововлекающих добавок.

Воздухововлечение это процесс образования в бетоне большого числа воздушных пузырьков которые распределены в матрице из цементного камня скрепляющего заполнитель.

Кроме морозостойкости воздухововлечение улучшает удобоукладываемость бетонной смеси, уменьшает расслоение и водоотделение, укладка таких бетонных смесей позволяет уменьшить содержание воды и песка.

Воздухововлечение может меняться от нескольких процентов до больших значений для получения легких и пенно бетонов. Воздухововлекающие добавки принадлежат к поверхностно активным ве-вам эти ве-ва молекулы которых отсорбируются на границе воздух вода или твердое тело вода.

Применение на практике воздухововлекающие добавки по химической природе можно классифицировать следующим образом:

1. соли получаемые из древесной смолы.

2. соли лигносульфоновые кислоты.

3. синтетические моющие средства.

4. соли нефтяных кислот.

5. соли получаемые из протеинов.

6. соли органических сульфокислот.

Воздухововлекающие добавки вводятся в месте с водой затворения если кроме воздухововлекающих предусмотрены другие добавки то предпочтительно их разделить введение это обуславливается тем что при совместном введении возможно реакция между добавками и как следствие снижение воздухововлекающего эффекта.

Вовлечение воздуха происходит на стадии перемешивания смеси при этом одновременно происходит два процесса:

1. захват воздуха при перемешивании который затем диспергируется на пузырьки меньших размеров при приложении сдвиговых нагрузок.

2. захват и фиксация пузырьков при все возможных перемещениях бетонной смеси при перемешивании в этом процессе участвует заполнитель он носит наз. пространственного заслона.

Добавки стабилизируют воздушные пузырьки уменьшают их размеры и способствует их сохранению в бетоне. Стабилизирующие действия воздухововлекающих добавок обусловлены их адсорбцией на поверхности воздушных пузырьков и ориентации на меж фазной границе вода пузырьки воздуха. Воздухововлечение следующим образом влияет на св-во бетона.

1) повышение морозостойкости в условиях по переменного замораживания и оттаивания за счет повышения морозостойкости цементного камня.

2) снижение прочности обычно каждый процент вовлеченного воздуха снижает прочность примерно на 5%. При этом снижение прочности при изгибе может быть компенсировано уменьшением водоцементного отношения за счет пластифицирующего действия воздушных пузырьков.

3) модуль упругости бетона снижается в такой же степени как и прочность при сжатии.

4) усадка и ползучесть в результате воздухововлечения существенно не изменяется.

5) улучшается сульфатостойкость бетона это связано с уменьшением водоцементного отношения и проницаемость бетона.

6) снижаются объемные расширения в бетоне что снижает щелочную коррозию бетона, это обуславливается появлением резервных объемов для продуктов реакций.

МТО

1. Св – ва дорожно – строительных материалов. Физические и механические св – ва.

Дорожно-строительные материалы в период эксплуатации сооружения подвергаются воздействию внешних механических сил и физико-химическим факторам окружающей среды. Внешние механические воздействия: ударные эстетические нагрузки транспортных средств, масса элементов конструкции, механическая работа воды, льда и ветра. Физико-химические факторы: колебания температуры воздуха, атмосферные осадки, поверхностные и грунтовые воды. В зависимости от того, в каком элементе Д.О. работает материал, они по0разному подвергаются воздействию внешних сил. С течением времени строительные материалы постепенно разрушаются. Пригодность материала для того или иного конструктива определяется по их свойствам. Показатели свойств нормируются в государственных стандартах и других нормативно-технических документах, и является важнейшим критерием качества материала. Выделяют следующие свойства: физические. Механические, химические, конструкционные, технологические и эксплутационные. Физические свойства характеризуют физическое состояние материала, а также определяют его отношение к физическим процессам окружающей среды. Важнейшими физическими свойствами являются: плотность – масса вещества материала в единице его объёма, объёмная масса – масса единицы объёма материала в естественном состоянии с порами и пустотами. Чем меньше пористость материала, тем ближе значение объёмной массы к плотности. У рыхлых зернистых материалов различают насыпную массу – это масса единицы объёма материала в рыхлом состоянии. Пористость – характер количества пор и микротрещин в единице объёма материала.

Влажность – определяется в процентах по объёму или массе.

Водопоглащение – это количество воды, которое может поглотить материал, погруженный в воду, и затем удерживать молекулярными и капиллярными силами при атмосферном давлении. Водонасыщение – определяет количество воды, которое может поглотить материал при вакууме или повышенном давлении. Теплопроводность – способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

Механические свойства. Это способность материала сопротивляться деформированию и разрушению под действием напряжений, возникающих в результате приложенных внешних сил. Нагрузки вызывают у материала нормальные и касательные напряжения, которые обуславливают процессы деформирования. Прочность – важнейшее свойство материала, которое в большинстве случаев определяет возможность его использования в строительной конструкции. Упругость – свойство материала обратимо поглощать энергию передаваемую внешними воздействиями, что выражается восстановлению первоначальной формы и объёма образца после прекращения действия внешних сил. Упругость характеризуется модулем упругости.

Вязкость – свойство твёрдых тел под действием внешних сил необратимо поглощать механическую энергию при пластической деформации. Вязкость жидких материалов – характеризует способность сопротивляться перемещению одного слоя материала относительно другого. Характеризуется коэффициентом вязкости. Пластичность – способность материала необратимо деформироваться под влиянием действующих на него усилий без разрыва сплошности. Хрупкость – свойство материала под влиянием внешних сил разрушаться, не давая остаточных пластических деформаций. Это свойство противоположное пластичности. Хрупкость и пластичность может изменяться от температуры и режима нагружения. Ползучесть – свойство материала длительно деформироваться под действием постоянной нагрузки. Ползучесть возрастает с уменьшением вязкости, поэтому большей ползучестью обладают пластичные материалы и меньшей хрупкие.

2. Св – ва дорожно – строительных материалов. Химические св – ва. Конструкционные, технологические и эксплуатационные св – ва.

Химические свойства. Определяют способность материала вступать в химическое взаимодействие с веществом среды, в которой он находится. Растворимость – способность образовывать истинные растворы в результате взаимодействия материала с водой или другими растворителями. Строительные материалы в большинстве случаев должны быть нерастворимы в условиях их эксплуатации. Коррозионная стойкость – свойство материала не разрушаться в агрессивных средах (щелочная, кислотная, проточная вода). Атмосферастойкость – свойство не разрушаться под воздействием климатических условий. Это свойство связано со склонностью к старению. Характерно для полимеров, битумов и выражается в ухудшении свойств. Твердение – свойство материала затвердевать, то есть переходить из пластического состояния в твёрдое в результате химических процессов и приобретать ряд новых свойств. Адгезия – свойство первого материала прилипать к поверхности другого. Адгезия имеет важное значение в технологии изготовления материалов и конструкций.

Конструкционные свойства обуславливают возможность создания из материалов конструкций с заданными механическими свойствами. Твёрдость – способность материала сопротивляться проникновению в него наиболее твёрдого материала. Нестираемость – способность материала уменьшаться в массе и объёме под действием усилий. Износ - свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истиранию и ударов.

Технологические свойства характеризуют поведение материала при технологических процессах. Удобоукладываемость – свойство смесей приобретать форму при минимальных затратах и средствах. Нераслаемость – свойство смеси сохранять неоднородность при транспортировке и формованию.

Эксплуатационные свойства обуславливают работу материала в элементах дорожных конструкций на протяжении определённого промежутка времени. Долговечность – продолжительность работы материала, конструктивная работа сооружения в период эксплуатации. Выносливость – способность сопротивляться многократно прилагаемым механическим воздействиям.