Строительство и архитектура / 4. Современные строительные материалы

К.т.н. Торопова М.В.

Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

Процессы структурообразования при тепловлажностной обработке бетона

Качество и долговечность службы бетонных и железобетонных конструкций, прошедших тепловлажностную обработку, в значительной степени зависят от того, насколько в таких условиях удается сохранить ненарушенными структуру и плотность бетона, достигнутые в процессе формования изделий. Известно, что тепловая обработка всегда в той или иной степени снижает показатели физико-механических свойств бетона по сравнению с достигаемыми при его твердении в условиях нормальной температуры во влажной среде и снижает их в тем большей степени, чем интенсивнее режим ТВО. Последняя особенно заметно отражается на долговечности бетона.

В этой связи исследованию свойств бетонов посвящено множество работ как отечественных, так и зарубежных исследователей, непрерывно возрастают требования к физико-техническим свойствам бетонов, вызывая необходимость создания их новых образцов с комплексом улучшенных показателей, остаются вопросы, требующие дополнительного изучения. Одним из них является установление влияния тепловлажностной обработки (ТВО) на структуру и эксплуатационные свойства бетона.

Структурообразование в твердеющем бетоне при тепловой обработке является комплексным процессом. Повышение температуры интенсифицирует процессы твердения, что приводит к упрочнению структуры. Однако повышение температуры приводит также к усилению деструктивных процессов, так как к происходящим контракционным явлениям добавляются температурно-влажностные деформации [1]. В период нагрева совместным воздействием миграции влаги и температурных перепадов в объеме изделий образуются дефекты структуры, которые фиксируются физико-химическими процессами твердения в период изотермической выдержки.

Остаются не определенными условия, при которых смягчается или полностью устраняется отрицательное влияние процесса интенсификации твердения бетона на его эксплуатационные свойства. Для оценки процесса формирования структуры и свойств бетонов проведены исследования с учетом различных режимов тепловой обработки, а также сравнение с аналогичными показателями бетона после нормально-влажного твердения (табл.).

Таблица

Влияние режима тепловлажностной обработки на свойства бетона

Скорость подъема температуры теплоносителя, °С/ч	Предел прочности, МПа		Водопоглощение, %	Морозостойкость, циклы
	при изгибе	при сжатии
10	5,7	32,7	4,7	310
15	5,6	31,3	4,7	300
20	5,4	29,8	4,8	285
25	4,7	27,5	5,2	265
30	5,0	27,2	5,3	260
Твердение в нормальных условиях	5,8	33,0	4,8	315

Параметры термообработки являются лимитирующим фактором при формировании структуры материала, которую оценивают по показателю пористости. Отличительной особенностью испытанных образцов является наибольшая величина макрокапиллярной пористости у бетона, подвергнутого тепловлажностной обработке со скоростью 30°С/ч. Характерным является то, что бетон, подвергнутый твердению при скорости подъема температуры 10…15°С/ч, имеет минимальную величину макропористости и максимальную величину микропористости.

Одной из косвенных характеристик деструктивных процессов, сопровождающих формирование структуры бетона, является отклонение линейных размеров образцов от начальных. Полученные результаты показывают, что с увеличением скорости подъема температуры от 10 до 30°С/ч деформации увеличиваются. Причем наименьшая величина деформаций составляет 0…0,1% при скорости подъема температуры 10…15°С/ч, а наибольшая – 0,17…0,2% при скорости подъема температуры 25…30°С/ч. Эти выводы хорошо согласуются с полученными расчетными данными по изменению температурного поля бетона во времени, подтверждающими в указанных условиях наличие наибольшей разницы температур между поверхностью и средними слоями бетона в 12…15°С [2].

Анализ полученных экспериментальных данных показал, что регулирование скорости подъема температуры теплоносителя в процессе тепловлажностной обработки бетона в пределах значений 12…18°С/ч обеспечивает формирование однородной пористой структуры и создание продукции с комплексом прогнозируемых физико-технические свойств. Таким образом, при назначении режимов тепловой обработки бетона необходимо руководствоваться не только кинетикой процессов твердения бетона с точки зрения обеспечения необходимой прочности, но и учитывать роль температурного режима в управлении процессами структурообразования, а, следовательно, и управления конечными эксплуатационными свойствами бетона.

Литература:

1. Грановский И.Г. Структурообразование в минеральных вяжущих системах. – Киев: Наук. думка, 1984. – 299 с., ил.

2. Торопова М.В. «Влияние тепловлажностной обработки на структурообразование и эксплуатационные свойства бетона». Дис. … канд. техн. наук: 05.23.05 / Ивановская государственная архитектурно-строительная академия. – Иваново, 2002. – 130 с.