Цементно-полимерный бетон с комплексными добавками
Многие ответственные железобетонные сооружения - резервуары, градирни, сгустители - необходимо возводить из специальных высокопрочных, водонепроницаемых и трещиностоиких бетонов, обладающих малой усадкой, высокой коррозионной стойкостью и обеспечивающих пассивность арматуры. Эффективный способ достижения таких свойств - применение химических добавок, особенно комплексных, обладающих полифункциональным действием [1].Белорусский политехнический институт исследовал комплексные добавки - водорастворимую эпоксидную смолу ДЭГ-1 с электролитами - ННК и ННХК. Такое сочетание позволяет суммировать и усилить положительный эффект, придаваемый бетону каждой из добавок: улучшить удобоукладываемость смесей, прочность на сжатие и растяжение при изгибе, получить водонепроницаемые при давлении 1,8- 2 МПа бетоны, в 1,5-2 раза повысить долговечность при воздействии мороза и растворов солей и, наконец, существенно замедлить коррозию арматуры [2].
Бетон - конструкционный, в принципе хрупкий материал, работающий под большими нагрузками, должен обладать упругой деформативностъю, поэтому основная проблема в повышении границы трещиностойкости.
Бетонные образцы-призмы размером 10X10X40 см на кратковременную нагрузку осевого сжатия испытывали в соответствии с Инструкцией [3]. На каждой ступени нагружения замеряли приращения упругих и пластических деформаций - продольных ДеПр и поперечных еПш а также засекали время прохождения через образец ультразвукового импульса.
По результатам испытаний бетона в воздушно-сухом и водонасыщенном состоянии, видно, что добавки, особенно комплексные, значительно снижают деформации при одинаковых напряжениях осевого сжатия. Так, у бетона, содержащего 2% ДЭГ-1 или 1% ДЭГ-1+2% ННК, продольные деформации, вызванные напряжениями сжатия 0=0,97?" =35 МПа.
Наряду с повышенной сопротивляемостью развитию линейных деформаций под сжимающей нагрузкой бетоны с комплексными добавками отличаются повышенным статическим модулем упругости Ест и прочностью Rap). Введение в бетон добавок ДЭГ-1, ДЭГ-1+ННК нДЭГ-М-+ННХК повышает Rup соответственно на 24, 38 и 63%, так как формируется более плотная и прочная структура бетона.
Вода в насыщенных образцах по-разному влияет на рост поперечных и продольных деформаций. При одинаковой сжимающей нагрузке у водонасыщенных образцов всех составов наблюдается большее развитие поперечных деформаций в сравнении с образцами в воздушно-сухом состоянии. При напряжениях сжатия c-0,9RUp в бетоне без добавки увеличение поперечных деформаций составило 37%, а с добавкой ДЭГ-1 + ННХК-8%.
Сжижаемая в порах бетона вода способствует развитию поперечных деформаций, ПРИ этом часть напряжений воспринимается водой (повышается модуль упругости), и продольные деформации уменьшаются. Цементнополимерные же бетоны, водопоглощенне которых резко уменьшается, содержат повышенное количество резервных условно-замкнутых микропор, не заполняющихся радоном в период насыщения. В них и перемещается часть выжимаемой при деформировании воды, облегчая тем самым продольные деформации и снижая напряженность каркаса.
С ростом напряжений сжатия сверх Я% величина у цементно-полимерных бетонов, особенно с комплексными добавками, увеличивается, опережая аналогичные характеристики обычного бетона. Это косвенно свидетельствует о том, что добавки позволяют расширить зону упругой работы бетона. Насыщение водой не изменяет величины v (при a-0,3Rup) бетона с комплексной добавкой, в то время как в обычном бетоне v повышается на 33% .
Определяющая роль трешиностойкости в большинстве железобетонных конструкций общеизвестна. Трещины в нагруженных элементах сооружений чаще всего образуются по дефектам сформировавшейся структуры. Поэтому важное значение имеет усадка, причем не только абсолютная, но и характер ее развития во времени. Усадка бетона с комплексными добавками протекает более интенсивно в начальные сроки, в период активного формирования структуры, и абсолютная величина ее меньше по сравнению с бетоном без добавок. Одинаковая потеря влаги вызывает значительно большую усадку бетона с добавками, что свидетельствует о преобладании в них микропор.
Комплексные добавки ДЭГ-1+ННК и ДЭГ-1+ННХК существенно повысили R^ воздушно-сухих образцов (соответственно на 40 и 52%), а насыщение водой отразилось незначительно. Границы микротрещинообразовання - нижнюю Я$ и верхнюю - определяли по Рекомендациям [4].
Верхняя граница трещинообразования цементно-полимерных бетонов R* также значительно выше (на 8-21%) по сравнению с бетоном без добавок.
Повышение границ микротрещинообразовання объясняется образованием более прочных связей между частицами цементно-полимерного камня и увеличением сил сцепления его с зернами заполнителя.
При расчете но образованию трещин в конструкциях 1 и 2 категории трещиностойкости применение добавок позволяет повысить на 5-10% нормируемое сопротивление бетона на сжатие и растяжение, а следовательно, сэкономить арматуру, а в отдельных случаях и до 10% цемента.
Комплексные добавки, внедренные в гидротехнические бетоны элементов сборных сооружений (шлюзы, резервуары и др.) Минводхоза БССР, улучшают деформационные свойства бетона, повышают на 40-60% его прочность и до 0=О,75/?пр - предельно допустимую величину сжимающих напряжений [5].
ЛИТЕРАТУРА
1. Ратинов В. Б., Розенберг Т. И. Добавки в бетой. М., Стройиздат. 1973.
2. Барташевнч А. А., Далевский А. К.. Юхневскнй П. И. Новая комплексная добавка для бетонов в конструкциях водохозяйственных сооружений.- <Строительные материалы>, 1975. № 12.
3 .Временная инструкция по определению прнзменной прочности и начального модуля упругости бетонов. НИИЖБ. М., Стройиздат, 1968.
4. Берг О. Я- Некоторые вопросы теории деформаций и прочности бетона. Известия вузов.- <Строительство и архитектура>, 1967, № 10.
5. Указания по обеспечению долговечности бетонных и железобетонных конструкций морских гидротехнических сооружений. ВСН 6-69. Л., Ленморннипроект, 1970.
Кандидаты техн. наук А. А. БАРТАШЕВИЧ, А. К. ДАЛЕВСКИИ, инж. П. И. Юхневский (Белорусский политехнический ин-Т)
Журнал бетон и железобетон. 1976г.