Способы повышения долговечности бетона

Обновлено: 27.03.2024

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ БЕТОНОВ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ НА ОСНОВЕ СУХИХ СМЕСЕЙ

В настоящей работе были разработаны новые добавки, повышающие морозостойкость бетонов и не оказывающие негативное влияние на другие свойства бетона. В качестве добавок для изготовления высоко морозостойких бетонов на основе сухих смесей предложены и исследованы вещества, имеющие в своей структуре большое количество условно-замкнутых пор. Такие вещества представлены побочными продуктами деревообработки – древесные опилки и мука, а также легкие мелкопористые пенокерамические сферические гранулы.

Введение

Применение сухих смесей для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций наряду с известными преимуществами имеют существенные недостатки, которые не позволяют использовать их для высокопрочных и высоко долговечных сооружений. В частности, невозможно точно установить величину водоцементного отношения, которое является одним из основных факторов, определяющих такие свойства бетона, как прочность, морозостойкость и водонепроницаемость.

Долговечность бетонных конструкций и сооружений, особенно эксплуатирующихся в суровых климатических условиях, в основном, определяется их морозостойкостью [1]. Как известно, основным фактором, определяющим морозостойкость бетонов как капиллярно-пористых тел, имеющих интегральные ПИ (открытые) и условно-замкнутые ПУЗ поры, является соотношение объёма этих пор, определяемое критерием морозостойкости бетонов КМРЗ [2]. Чем больше это соотношение, тем выше морозостойкость бетона [3]. Критерий морозостойкости является функцией следующих факторов: степени гидратации цемента, водоцементного отношения и степени уплотнения бетонных смесей.

При использовании сухих смесей, приготовить высоко морозостойкий бетон весьма затруднительно, т.к. смеси имеют неизменный состав (соотношение компонентов) и определённое качество используемых материалов. В связи с этим, основным способом получения высоко морозостойких бетонов является увеличение объёма условно-замкнутых пор бетона (ПУЗ), которое достигается введением в состав бетонной смеси, специальных воздухововлекающих добавок. Такие добавки позволяют существенно повысить морозостойкость бетонов, однако, увеличивая общую пористость, они несколько снижают конечную прочность затвердевшего бетона.

В связи с этим актуальным является разработка новых добавок, повышающих морозостойкость бетонов и не оказывающих негативное влияние на другие свойства бетона. Нами предложены и исследованы в качестве добавок, повышающих морозостойкость бетонов на основе сухих смесей вещества, которые изначально имеют в своей структуре большое количество условно-замкнутых пор.

Такими веществами могут являться побочные продукты деревообработки – древесные опилки и мука, а также легкие мелкопористые пенокерамические сферические гранулы.

Влияние древесных опилок и древесной муки заключается в следующем. Строение стенок клеток древесины схематически можно представить следующим образом (рис. 1.) Такая структура целлюлозы определяет присущие ей свойства набухания и усушки, когда в эти образования путём гигроскопии и капиллярного подсоса поступает влага (набухание) или испаряется из неё (усушка) [4, 5]. Это объясняет характер изменения объёма и линейных размеров древесины при её водонасыщении и высушивании (рис. 2.). В начале увлажнения древесины её объём увеличивается до, так называемого, «предела гигроскопичности» или «точки насыщения волокон», т.к. вначале вода поступает в стенки клеток, состоящих из целлюлозы, и они набухают. Волокна целлюлозы не имеют по своей длине сплошной ровной структуры, а периодически образуют своеобразные завихрения, ответвления и другие подобные образования.

В данной работе принимали участие магистры кафедры РУТ (МИИТ) «Строительные материалы и технологии». Сысоев И.Р. участвовал в серии экспериментов с древесными опилками, Яшина А.С. принимала участие в работе с использованием легких керамических гранул.

Рис.1 Строение стенки клетки древесины.

Рис.2 Влияние влажности на изменение объема (линейных размеров) древесины при ее водонасыщении.

Такое увеличение объёма древесины продолжается до полного, максимально возможного насыщения волокон влагой. Дальнейшее повышение влажности не вызывает увеличение её объёма в связи с тем, что стенки клеток максимально водонасыщены, и влага, поступая в древесину, заполняет полости клеток и межклеточное пространство, не оказывая влияния на изменение её объёма.

При смешивании сухой бетонной смеси с водой, введённые в качестве добавок побочные продукты деревообработки начнут поглощать влагу и увеличиваться в объёме, образуя поры, заполненные водой. После начала гидратации цемента и схватывания бетонной смеси, начинается твердение бетона, сопровождающееся переходом большей части воды в связанное состояние в структуре кристаллогидратов. При этом часть воды испаряется через поверхность бетона и её может не хватать для продолжающейся гидратации цемента. Находящаяся в целлюлозе вода будет служить источником подпитки процессов гидратации цемента. Это, во-первых, будет способствовать более полной его гидратации и повышению конечной прочности бетона. И, во-вторых, обезвоживание пор в целлюлозе переводит их из водонасыщенных в разряд условно замкнутых пор, тем самым, создавая резерв объёма, в который может отжиматься вода, находящаяся в бетоне, при его замораживании, повышая его морозостойкость.

Принцип работы керамических гранул с целью повышения морозостойкости бетонов заключается в следующем. На начальном этапе затворения бетонной смеси открытые (интегральные) поры гранулы (ПИ) будут впитывать в себя воду, а затем в процессе твердения бетона, будут отдавать воду ещё непрогидротировавшим частицам цемента, способствуя, тем самым, увеличению степени гидратации цемента. При этом, они сами будут обезвоживаться и превращаться в условно замкнутые поры, повышая морозостойкость бетона. Изначально условно замкнутые поры гранул (ПУЗ) будут напрямую выполнять функцию воздушных резервных пор, в которые сможет отжиматься часть жидкой фазы бетона при его замораживании. При этом будет обеспечиваться высокая морозостойкость бетона, а также увеличиваться прочность твердеющего бетона, что компенсирует её снижение от увеличения общей пористости при введении добавки гранул.

  1. Исследование влияния добавки побочных продуктов деревообработки

Для исследования влияния добавки побочных продуктов деревообработки использовались следующие материалы: портландцемент Белгородского завода марки М500, имеющий следующие свойства: нормальная густота 28%, насыпная плотность 1,10 г/см 3 , плотность зёрен 3,10 г/см 3 ; кварцевый песок с плотностью зёрен 2,55 г/см 3 , насыпной плотностью 1,52 г/см 3 ; гранитный щебень Павловского карьера фракции 5…10, имеющий насыпную плотность 1,55 г/см 3 , плотность зёрен 2,60 г/см 3 , а также добавка пластификатор С-3, производства ООО «СУПЕРПЛАСТ». Для сравнения получаемых результатов исследовалось влияние воздухововлекающей добавки СНВ (смола, нейтрализованная воздухововлекающая), производства ООО "Тихвинская" по ТУ 13-0281074-75-98. Все используемые материалы удовлетворяют требованиям соответствующих стандартов.

Экспериментальные исследования проводились на тяжёлых бетонах состава Ц:П:Щ = 1: 2,3: 3,5 , при В/Ц=0,45 и одинаковой удобоукладываемости бетонных смесей, равной П3. (10…15 см осадки стандартного конуса).

Было изготовлено четыре серии образцов-кубов, размером 10х10х10. Первая серия – контрольные образцы без добавок. Вторая серия с воздухововлекающей добавкой СНВ в количества 0,05% массы цемента. Третья - с комплексной добавкой (побочные продукты деревообработки в количестве 5,0% массы цемента и добавка С-3 в количестве 0,5 %). Добавка С-3 вводилась для получения требуемой удобоукладываемости бетонной смеси. Четвёртая - с добавкой С-3 в количестве 0,5 %. Эта серия бетонных образцов исследовалась для определения влияния добавки С-3 в комплексной добавке (побочные продукты деревообработки а и добавка С-3). После изготовления образцы твердели 28 суток в камере нормального твердения, а затем испытывались на морозостойкость по ГОСТ 10060 2012. Полученные результаты приведены в табл.1. Полученные результаты показывают, что бетоны без добавок имеют морозостойкость F1100. Бетоны 2 серии с воздухововлекающей добавкой СНВ имеют морозостойкость F1300. Бетоны 3 серии с разработанной комплексной добавкой – F1400, а бетоны с добавкой С-3 имеют морозостойкость F1 300.

Таблица 1. Морозостойкость бетонов.

№ серии Прочность образцов, % после числа циклов.
100 200 300 400
1 100 80,0 --- ---
2 100 100 100 90,0
3 100 100 100 100,0
4 100 100 70 ---

Таким образом установлено, что комплексная добавка (побочные продукты деревообработки совместно с С-3) позволяет существенно (на 3 марки) повысить морозостойкость бетонов. При этом увеличение морозостойкости произошло на одну марку больше, чем при использовании широко применяемой добавки СНВ. Основную роль в повышении морозостойкости играет добавка побочных продуктов деревообработки, т.к. введение только одной добавки С-3 позволило повысить морозостойкость только на одну марку.

  1. Исследование влияния добавки легких мелкопористых пенокерамических сферических гранул.

Исследование влияния легких мелкопористых пенокерамических сферических гранул проводилось на гранулах размером от 0,04 до 5 мм, выпускаемых фирмой Kerwood® в качестве сыпучего материала для устройства теплоизоляции. Такие гранулы имеют общую пористость 45…55%, при этом соотношение открытой (интегральной) пористости ПИ к условно замкнутой ПУЗ составляет для разных фракций от 0,3 до 0,4.

Для исследования влияния добавки мелкопористых пенокерамических сферических гранул использовались следующие материалы: портландцемент Мальцовского завода марки ПЦ500 Д0-Н, имеющий следующие свойства: нормальная густота 27%, насыпная плотность 1,24 г/см 3 , плотность зёрен 3,10 г/см 3 ; песок Игнатовского карьера с плотностью зёрен 2,6 г/см 3 , насыпной плотностью 1,53 г/см 3 , пустотность 41,2%; гранитный щебень Карельского карьера фракции 3…10, имеющий насыпную плотность 2,5 г/см 3 , плотность зёрен 2, 60 г/см 3 ,пустотность 48,1%, порода интрузивная, слабых пород нет. Добавка: Мелкопористые пенокерамические сферические гранулы Kerwood® заданного размера (от 0,04 до 5 мм). Химический состав: SiO2-68,78%, Al2O-8,3%, (Na2O+K20)-14,58%, Fe2O3-3,89%. Все используемые материалы удовлетворяют требованиям соответствующих стандартов.

Экспериментальные исследования проводились в заводской строительной лаборатории МТФ – завод «МОКОН» филиала ПАО «МОСТОТРЕСТ» на тяжёлых бетонах состава Ц:П:Щ = 1: 2,3: 2,9 , при В/Ц=0,5 и одинаковой удобоукладываемости бетонных смесей, равной П0. Состав бетона на 1м 3 : Ц= 350кг, П= 794кг, Ц= 1030кг, В= 175кг, добавка (пенокерамические гранулы) = 60 кг, гиперпластификатор Sika ViscoCrete-20 GOLD =1,75кг.

Было изготовлено четыре серии образцов-кубов. Первая серия – контрольные образцы без добавок. Вторая серия - с добавлением мелкопористых пенокерамических сферических гранул фракцией Ø2,5-5,0мм. Третья серия – с добавлением мелкопористых пенокерамических сферических гранул фракцией Ø0,1-0,6мм. Четвёртая серия - с добавлением мелкопористых пенокерамических сферических гранул фракцией Ø0,04-0,12мм.

После изготовления образцы твердели 28 суток в камере нормального твердения, после чего испытывались на сжатие и на морозостойкость. Определение морозостойкости осуществлялось по ГОСТ 10060 2012. Результаты определения морозостойкости бетонов контрольного состава и составов с добавками приведены в табл.2.

Таблица 2. Морозостойкость бетонов.

№ серии Прочность образцов, % после числа циклов.
100 200 300
1 100 70,0 ---
2 100 100 87
3 100 100 95
4 100 100 100

Полученные результаты показывают, что бетоны без добавок имеют морозостойкость F1100. Бетоны с добавками мелкопористых пенокерамических сферических гранул имеют морозостойкость не менее F 1300.

При этом с уменьшением размера фракций морозостойкость бетонов повышается. Это явление обусловлено, по-видимому, тем, что при одинаковом количестве (по массе) вводимой добавки, количество отдельных гранул увеличивается с уменьшением их размера. Следовательно, уменьшается, так называемый, «эффективный радиус» (по Пауэрсу), т.е. расстояние, которое необходимо пройти жидкости по порам и капиллярам цементного камня, до условно замкнутой поры. Таким образом, снижается гидравлическое и гидростатическое давления на стенки пор цементного камня бетона при перемещении жидкости, возникающее от давления на неё растущих кристаллов льда при замораживании бетонов.

Таким образом установлено, что добавка мелкопористых пенокерамических сферических гранул позволяет существенно (минимум на 2 марки) повысить морозостойкость бетонов. При этом c уменьшением размера фракций морозостойкость бетонов повышается.

Способы повышения долговечности бетона

Toggle navigation


КАЧЕСТВЕННО

БЫСТРО

SEO оптимизация

адаптивная верстка

Ремонт в регионах

Способы повышения долговечности конструкций и сооружений из бетона

Увеличение сроков службы бетонных сооружений — их долговечности — имеет не меньшее значение, чем обеспечение прочности — способности выдерживать механические нагрузки. В настоящее время всякое здание, сооружение, в том числе бетонное, рассчитывается только на прочность.

Проблема увеличения срока службы бетона

Методик расчета сооружений на долговечность пока не создано, и она обеспечивается применением матзриалов, имеющих достаточную устойчивость в различных условиях. Разработка научных методов обоснования и расчета долговечности сооружений только начинается, а само понятие долговечности не имеет еще точного определения.

К сооружениям и его капитальности могут предъявляться различные требования к долговечности. Если для уникальных гидротехнических сооружений она должна исчисляться сотнями лет, то промышленные сооружения стареют в течение десятков лет.

Таким образом, долговечным может быть названо такое сооружение, которое выполнено из материала, устойчивого в данных конкретных условиях внешних воздействий в течение заданного срока.

При недостаточной прочности бетона для какого-либо сооружения возможно преждевременное разрушение под воздействием механической нагрузки; такое разрушение всегда связано с излишней затратой средств на ремонт и часто с катастрофическими последствиями. То же будет и при недостаточной устойчивости бетона к воздействию: воды, переменных температур, химическиактивных веществ, содержащихся в воде, и других факторов.

Вскрыть закономерности взаимодействия бетона с окружающей его средой, связать процессы, происходящие в бетоне, с влияниями, которые на них оказывает внешняя среда, выделить главные факторы, определяющие срок сохранения бетоном требуемой прочности и монолитности, — вот задачи исследований стойкости и долговечности бетонов. Получить в результате этих исследований данные для прогноза долговечности и для проектирования бетонов на заданный срок службы в конкретных условиях — вот цель, к которой должен стремиться исследователь в этой области.

Исходным положением для такого проектирования должны служить объективные количественные характеристики воздействий среды, рассматриваемые с возможного их влияния на свойства бетона.

долговечность бетонных конструкций

Систематический анализ условий службы бетона в сооружениях позволил автору в период строительства канала им. Москвы предложить деление сооружений на зоны, отличающиеся по условиям службы. В основу такого деления положено изучение главных причин разрушения бетона в разных частях гидротехнических сооружений.

Наиболее интенсивное разрушение бетонных сооружений, как это следует из многочисленных и многолетних наблюдений, происходит при многократном переменном замораживании и оттаивании бетона в водонасыщенном состоянии .

Так же быстро, и в некоторых случаях катастрофически, происходит разрушение сооружений в результате химического действия солей, содержащихся в природных водах, на цементный камень в бетоне. Прежде всего это относится к действию сернокислых солей, широко распространенных в природных водах.

Конструкции и сооружения из бетона

Для бетона подземных и подводных частей сооружений, которые будут постоянно (находиться в пресных, неагрессивных водах, рекомендуется применять пуццолановые или шлакопортландцементы. Однако при этом необходимо обеспечить влажные условия выдерживания бетона в течение не менее 28 дней.

Бетонные смеси с высоким водоцементным отношением, особенно смеси с повышенной подвижностью, склонны к водоотделению. Отделяющаяся вода накапливается под стержнями арматуры и под крупными зернами гравия-щебня, а после, ее высыхания там образуются поры или даже воздушные прослойки, повышающие водопроницаемость бетона и понижающие его морозостойкость и долговечность в агрессивных средах.
Установлено экспериментально, что для получения особенно морозостойкого бетона общее содержание воды в смеси не должно превышать 160 л/м3.

Для уменьшения количества воды, вводимой в бетонную смесь требуемой подвижности, следует применять поверхностно-активные добавки: сульфитно-спиртовую барду (ССБ), смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ), эмульсию кремнийорганической газообразующей жидкости (ГКЖ-94) или другие добавки, снижающие количество воды затворения до 10%.

Поверхностно-активные добавки улучшают также структуру цементного камня и раствора, делая ее мелкопористой, в результате чего повышается морозостойкость и коррозионная стойкость бетона (рис. 1).
Для получения высокопрочного, плотного и долговечного бетона, креме рекомендованных выше мер, следует применять высококачественные наполнители.

Допустимо применение плотных и твердых известняков, если они плотны, однородны, морозостойки и не содержат слабых прослоек, мергелей и кремнеземистых реакционноспособных включ.

прочность и долговечность бетона

Рис. 1. Вид бетонных массивов с добавкой кремнийорганической жидкости ГКЖ-94 (крайние) и без добавки (средний) после двух лет испытания в Баренцевом море в зоне прилива и отлива

Исследованиями, проведенными в последнее время, установлено, что отношение температурных коэффициентов линейного расширения цементного раствора и известняково-доломитового заполнителя в бетоне не должно быть более 3.

При большем значении этого отношения бетон будет недостаточно морозостойким, что объясняется быстрым нарушением контактов между заполнителем и раствором и последующим образованием трещин в бетоне. Водопоглощение известняков-доломитов, применяемых для изготовления щебня и изготовления водонепроницаемого и морозостойкого бетона, не должно превышать 6%.

Если подвижность смеси по каким-либо причинам необходимо повысить, то следует одновременно увеличить и расход цемента, и расход воды в строгом соответствии с установленным водоцементным соотношением.
Для особенно ответственных тонкостенных элементов, например напорных железобетонных труб, рекомендуется применять классифицированные пески (разделенные на 2—4 фракции) и мелкий щебень, разделенный на еще более мелкие фракции, чем указано выше (например, 3—7, 7—15, 15—30 мм), также дозируемые при изготовлении смеси строго по весу и по рекомендованному составу.


Для повышения долговечности бетона конструкций и сооружений, работающих в агрессивных средах, в том числе и подземных сооружений, следует ограничивать значение водоцементного отношения, принимая его для монолитного бетона не выше 0,4—0,5. Одновременно необходимо выдерживать бетон монолитных элементов во влажных условиях в течение не менее 10—15 дней, а для специальных сооружений и более, до 28 и даже 60 дней. Для сборных железобетонных элементов, предназначаемых для работы в агрессивных средах и изготовляемых в заводских условиях, водоцементное отношение следует принимать в пределах 0,3—0,4 для долговечности бетонов.

Пуццолановые портландцемента и шлакопортландцементы обладают большей водопотребностью для получения бетонной смеси одинаковой подвижности, поэтому необходимо повышать общее количество воды на 6—20% по сравнению с бетонами на чистоклинкерных цементах.

Вопрос изучения морозостойкости бетонных конструкций

Вопрос о разрушении бетона гидротехнических сооружений от совместного действия воды и мороза. Особые повреждения наблюдаются в морских сооружениях под влиянием попеременного погружения и обнажения или под непосредственным действием воды.

В действительности эти разрушения в ряде случаев являются результатом попеременного действия воды и мороза. В постановлении, принятом конгрессом, долговечности сооружений уделяется особое место, однако также без четкого указания причин разрушений.

Ранее, когда в строительной технике применялись малопластичные бетонные смеси, укладывавшиеся трамбованием, водо-цементные отношения в ник не превышали 0,50. Известно, что цементы, которые применялись для ответственных сооружений, находившихся под воздействием суровой внешней среды, были высококремнеземистыми, с малым содержанием трехкальциевого алюмината.

При рассмотрении условий, в которых работали эти сооружения, установлено, что фактически бетон в течение одного года подвергался всего двум-трем циклам замораживания и оттаивания.

Бетонные гидротехнические сооружения в районе переменного уровня воды сильно разрушался в течение короткого срока эксплуатации. При этом , можно отметить, что случаи такого быстрого разрушения тесно связаны, например, с составом цемента, в который были введены различные минеральные тонкомолотые добавки, а также с условиями эксплуатации сооружения, когда бетон в зоне переменного уровня в течение одного года проходил многократные замораживания и оттаивания.

Для бетонов, изготовленных на стандартных портландцементах и уложенных в виде бетонной смеси малой подвижности, нельзя определить действительную морозостойкость материала в течение 25 циклов испытания.

фото бетонных конструкций

Таким образом, когда не учитывались конкретные условия, в которых может работать бетон в различных конструкциях, и отмечалась лишь морозостойкость малопластичных бетонов на малоалюминатных цементах, формально получалось, что методика испытания путем 25 циклов замораживания и оттаивания является вполне надежным способом оценки морозостойкости бетонов для любых условий службы сооружения.

Бурное развитие технологии бетона поставило на повестку дня вопрос о применении пластичных смесей, которые дают бетоны, отличающиеся по своим техническим свойствам от бетонов из малопластичных смесей. В результате испытаний было установлено, что у многих сооружений режим работы бетона в зоне, где имеют место очередное замораживание и оттаивание, значительно более суров, чем это ранее принималось, так как даже в течение одного года в этой зоне бетон подвергается многократному замерзанию и оттаиванию.

Отсюда возникла необходимость начать исследования действительной стойкости бетонов различных составов. Эти исследования показали, что по 25 циклам испытания судить о морозостойкости материала для всех случаев стойкости бетона в сооружениях нельзя.

31.Пути и способы повышения долговечности бетонных и железобетонных конструкций:

1 Долговечность - способность материала сохранять свои свойства в течение определенного времени. Оценивается сроками службы из потери эксплуатационных качеств, условий, режимов эксплуатации:

I степень > 100 лет II степень>50 лет III степень >20 лет.

Долговечность обеспечивается комплексом мероприятий, которые охватывают весь жизненный цикл конструкции, начиная от проектирования и кончая эксплуатацией. Особое внимание следует удалять плотности и однородности бетона, выбору вяжущих материалов и заполнителей, качеству изготовления, правильному выбору защиты конструкций от коррозии. Долговечность - понятие обобщающее и обеспечивается водостойкостью, атмосферостойкостью, морозостойкостью, коррозионной стойкостью.

Водостойкость- способность бетона не уменьшая прочности в насыщенном водой состоянии. Оценивается коэффициентом размягчения Кр = Rнac/Rcyx. Кр>0,85 - материал водостойкий.

Атмосферостойкость - способность бетонных и ж/б конструкций работать на открытом воздухе сопротивляться разрушению при воздействии внешних факторов (солнечная радиация, увлажнение и высушивание, изменение температуры и др.). Особо негативно сказывается попеременное увлажнение и высушивание, под влиянием такого воздействия происходит расшатывание структуры бетона, что снижает его прочность и долговечность. Для увеличения атмосферостойкости лучше использовать безусадочные, напрягающиеся цементы, с малым коэффициентом расширения, так же введение ПАВ, и др.

Степень агрессивности воздействия на бетон определяется: для жидких сред - наличие и концентрация агрессивных агентов, температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости у поверхности. Для газов - видом и концентрацией газа, растворимостью их в воде, влажностью, температурой среды. Для твердых тел (соли, аэрозоли, пыли) - дисперсностью, растворимостью в воде, влажностью окружающей среда. Степень их агрессивного воздействия определяется специальными нормами по антикоррозионной защите строительных конструкций. (СНиП 2.03.11-85)

Глубина раразрушения бетона мм/год

слабое шелушение на поверхности

При воздействии на бетон воды - среды происходит разрушение бетона, характеризующееся I,II, III видом коррозии.

Коррозия I вида - те процессы коррозии, которые развиваются при действием мягких вод, когда составные части цементного камня растворяются и уносятся протекающей водой. Для защиты: применять пуццолановый портландцемент с активными добавками (трепел, опока и др.), ШПЦ с доменным гранулированным шлаком, глиноземистый, если нет особых требований по морозостойкости. Повышение плотности (П, СП.). При наличие едких щелочей - ЦЕМ I.

Коррозия II вида развивается при действии вод, содержащих химические вещества, вступающие в реакцию с составляющими цементного камня. Продукты реакции легко растворяются и уносятся водой (действие кислот, магнезиальных солей). Рекомендуется применять сульфатостойкий, ЦЕМ III, ЦЕМ IV. Быстротвердеющий и глиноземистый для ремонта в слабокислых средах, мягких вод, р - ов сульфатов Са и Mg. Если среда агрессивная используют вяжущем на жидком стекле, полимерном связующем. Для кислостойких изделий не применяют пористые заполнители. Карбонатные заполнители реагируют с кислотами с образованием растворимых солей, следовательно, снижают стойкость бетоны. Необходимо использовать заполнители из основных и ультраосновных горных пород (базальт, диабаз, и др.) Коррозия III вида происходит при накоплении в порах бетона малорастворимых солей (сульфатная коррозия). Вяжущее: ЦЕМ III, ЦЕМ IV, глиноземистый, сульфатостойкие цементы, увеличение плотности. Заполнители аглопоритовый щебень, доменный гранулированный шлак и др. В естественных условиях обычно имеет место одновременное проявление нескольких вводов коррозии.

Долговечность строительных конструкций зависит от качества проектирования и изготовления. При проектировании необходимо обеспечивать среду эксплуатации, степень ее агрессивности и длительность воздействия, затем надо установить вид защиты, привести выбор материалов и предусмотреть необходимые защитные покрытия и способ производства.

В настоящие время выделяют 2 пути повышения долговечности:

1-ый наиболее эффективный и менее затратный: необходимо, чтобы на стадии проектирования и изготовления изделий учитывалась среда эксплуатации и в соответствии с этим предусматривались размеры изделий и его конфигурация, подбирались вяжущие и заполнители стойкие в данной среде.

2-ой дорогостоящий и менее эффективный: заключается в проведении ремонтно-восстановительных работ. Как правило, для этого используют очень дорогие материалы, но полное восстановление конструкции практически невозможно.

Установлены 2 вида защиты:

Первичная защита заключается в повышении стойкости самого материала путем обеспечения оптимального состава и структуры при изготовлении конструкции. Относят:

- правильный выбор составляющих бетона (вяжущих, заполнителей, добавок)

увеличение плотности, непроницаемости бетона (доменный гранулированный шлак, шамот, пуццолановые добавки, добавки типа ГКЖ - 10, 11 - 0,1..0,2 %, воздухововлекающие добавки СНВ - 0,01..0,02 %, улучшает структуру, т.ж. С - 2, ЛСТМ, СДБ и др.)

соблюдение необходимых технологических параметров приготовления, уплотнения и твердения бетона,

металлического или лакокрасочного покрытия на поверхность арматуры, обеспечение защитного слоя необходимей толщины геометрическую конфигурацию изделия, чтобы скапливание агрессивного вещества сводилось к минимуму.

Вторичная. Нанесение защитных покрытий, лакокрасочных покрытий, оклеечной и пленочной изоляции из полимерных материалов, футеровок, пропитка после изготовления специальными веществами.

Оклеечные покрытия.

Оклеечная изоляция состоит из пленочных, рулонных, листовых мат-лов, скрепляемых с поверхностью бетона и ж/б склеиванием, при помощи клеев, терма приклеивании и заанкированием. Оклеечная изоляция используется как самостоятельное защитное покрытие и в качестве подслоя под футеровки. Недостатки: сложность создания непроницаемых стыков и сложность восстановления в случае повреждения. Основные виды материалов: в качестве рулонных мат-лов чаще всего применяют материалы на основе битума, благодаря доступности и дешевизне. Недостатки: хрупкость при низких температур и преждевременное старение. Гидроизол – асбестовый картон, пропитанный битумом. Бризол – безосновные материал, состоящий из смеси битума, добавок, измельченного асбеста и резины. Используют их для гидроизоляции подземных конструкций и в качестве подслоя под футеровки. Приклеивают битумом. В качестве листовых изоляционных материалов чаще всего используют полиизобутиленовые пластины, размер которых 3000х790х2,5 мм. Приклеивают их битумом или синтетическим клеем. Используют в качестве подслоя под футеровки в сильно агрессивных кислых, щелочных средах. Из пленочных материалов преимущественно используют пленки без термопластичных полимеров: полиэтилена, ПВХ и др. Они обладают высокой эластичностью, химической стойкостью, водонепроницаемостью. Недостатки: слабая адгезия к защищаемой поверхности. Этот недостаток устраняем армированием стеклоткани или активированием электрическими разрядами. Приклеивают синтетическими клеями.

Футеровочная изоляция.

Футеровочная изоляция устраивается из мелкоштучных химически стойких материалов:

- кислотоупорный керамический кирпич;

- кислотоупорные керамический плитки;

- плитки из пластмасс;

- плитки из каменного литья и др.

Футеровочные покрытия отличаются высокой долговечностью, что окупает их высокую стоимость.

Кислотоупорный керамический кирпич выполняют различных размеров и конфигураций, но предъявляют особые требования к соблюдению точных размеров.

Устойчив во всех кислотах, кроме: HCl, H PO , H SiF . Характеризуется: R =30 МПа и W=8%. Используют для защиты, когда идет одновременно агрессивные воздействия и механической нагрузки.

Плитки керамические. Кислотоупорные выполняют различных размеров: 100х100; 200х200 мм и толщиной 2,5…5 мм. R =50 МПа и W=1-2%.

В зависимости от условия эксплуатации их маркируют:

КШ - кислотоупорные шамотные;

ТКШ – термокислотоупорные шамотные

КС – для устройства полов и защиты СК.

Плитки из каменного литья характеризуются очень высокими показателями стойкости; R =100 МПа и W=0,1-0,2%. Получают их из расплава базальта, диабаза. Стойки в высококонцентрированных растворах кислот, щелочей. Недостатки: высокая хрупкость и сложность обработки.

Плитки из пластмасса. К ним относятся фенолитовые, филлитовые, венилпластовые и др. В зависимости от их состава их можно использовать в различных средах. Приклеивают синтетическими клеями.

Мастичные защитные покрытия.

Мастичное и шпаклевочное покрытие представляет собой смесь вяжущего с тонкодисперсным наполнителем с S =250 м /кг. Шпатлевки содержат больше наполнителя, чем мастики на 30-40%соответственно они более вязкие. Используют эти составы как связующие при устройстве футеровок, а также в качестве самостоятельного защитного покрытия, которое наносится на строительные конструкции в виде обмазок. Составы защитных мастик, технология их изготовления и нанесения регламентированы специальной технической документацией. В качестве вяжущего используют стойкие материалы: жидкое стекло, битумы, полимеры и др. Обычно ПЦ не применяют. Широко используют силикатные и полимер силикатные замазки. Основным компонентом яв-ся жидкое стекло. Используют эти составы для заливки швов при устройстве футеровок и для ремонта полимер силикатных бетонов. Битумные и полимербитумные мастики изготавливают на основе битума, используют для гидроизоляции строительных конструкций, работающих в условиях повышенной влажности или грунтовых водах в качестве прослойки под полы из штучных материалов. Наиболее высокую стойкость показывают мастики на основе синтетических смол. В основном используют эпоксидные фенольные, урановые смолы. Они характеризуются высокой адгезией, химической стойкостью, водонепроницаемостью недостатки: дефицитность и высокая стоимость. Используют для обмазок конструкций из бетона, железобетона, металла.

Торкретирование.

При нанесении защитного покрытия целесообразно использовать способ торкретирования, когда смесь подается под давлением сжатого воздуха 0,5-0,6 МПа. Это позволяет получить достаточно плотный защитный слой, который обладает меньшей массой, чем футеровки, легче идет изготовление и характеризуется отсутствием швов. Для защитных составов, как правило, используют растворную смесь с размером зерен заполнителя до 5мм, а в качестве вяжущего используют безцементные материалы (на основе полимеров, битумов, жидкого стекла, смешанные композиции). Способ торкретирования целесообразно использовать при ремонте конструкции в труднодоступных местах и при нанесении защитных покрытий при строительстве вентиляционных каналов, ванн, фундаментов под оборудование и др. конструкций.

Цементно-полимерные бетоны.

ЦПБ представляют собой цементные бетоны, в процессе приготовления, которого в бетонную смесь вводят добавку полимера. В наличии полимера, даже в небольших количествах существенно уменьшают свойства бетона, прочность, морозостойкость, износостойкость, химическую стойкость. Применяемый полимер можно разделить на 2 группы:

1) водорастворимые полимеры: карбоксиметилцеллюлоза(КМЦ), поливиниловый спирт, водорастворимые эпоксидные смолы(вводят в кол-ве от 0,5 до5%.

2) водные эмульсии полимеров: чаще всего используют эмульсию ПВА, эмульсию латекса, эмульсия, как правило, имеет концентрацию 50% и вводят их в бетон в кол-ве 20-25%. При твердении цемента и его высыхании на поверхности стенок пор образуется пленка полимера, обладающая высокой адгезией в цементном камне. Полимер как бы заклеивает микротрещины и дефекты бетона, улучшает сцепление вяжущего и заполнителя, в результате чего повышается прочность, водонепроницаемость, стойкость. Но недостатком этих составов яв-ся то, что вышеперечисленные положительные свойства проявляются только в воздушно-сухих условиях. Если такой мат-л поместить в воду, то полимер будет разбухать в воде, прочность будет снижаться, поэтому применять в водной среде не целесообразно. Цементные полимерные составы рекомендуется использовать для ремонта цементных бетонов, для обмазок строительных конструкции, работающих в воздушно-сухих условиях, для приклеивания керамических плиток.

Пути повышения долговечности бетонов

Долговечность бетонов может быть существенно повышена при условии обоснованного назначения проектных требований к бетону, правильного выбора материалов для его приготовления, подбора состава бетонной смеси с учетом заданных свойств, соблюдения технологии приготовления, укладки, уплотнения и ухода за бетоном в процессе его активного твердения и эксплуатации. Приведены рекомендации для достижения наилучших результатов по каждому из перечисленных пунктов. Отмечено, что сопротивление бетона деструкции будет тем активнее, чем выше его непроницаемость, на которую влияет величина открытой пористости и размер пор. Показано, что низкая морозостойкость еще одна причина недостаточной долговечности бетона и железобетона. Подробно рассмотрены причины и механизм образования различных видов пор: резервных, контракционных, замкнутых, условно замкнутых, открытых.

Л.М. ДОБШИЦ, д-р техн. наук ( Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. ) Российский университет транспорта (127994, г. Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9)

1. Мощанский Н.А. Плотность и стойкость бетонов. М.: Госстройиздат, 1951. 251 с.
2. Шейкин А.Е. Строительные материалы. М.: Стройиздат, 1988. 432 с.
3. Кунцевич О.В. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений Крайнего Севера. Л.: Стройиздат, 1983. 132 с.
4. Шейкин А.Е., Добшиц Л.М. Цементные бетоны вы сокой морозостойкости. Л.: Стройиздат, 1989. 128 с.
5. Шейкин А.Е., Добшиц Л.М. О связи критерия моро зостойкости с реальной морозостойкостью бетонов // Бетон и железобетон. 1981. № 1. С. 19–20.
6. Шейкин А.Е., Добшиц Л.М., Баранов А.Т. Критерии морозостойкости ячеистых бетонов автоклавного твердения // Бетон и железобетон. 1986. № 5. С. 31–32.
7. Добшиц Л.М. Основы повышения долговечности бетонов для транспортных сооружений. Обеспечение качества железобетона транспортных сооружений: Научные труды ОАО ЦНИИС. М.: ОАО ЦНИИС, 2006. Вып. 236. С. 51–62.
8. Давидсон М.Г. Водонепроницаемый бетон. Л.: Лен издат, 1965. 98 с.
9. Колокольникова Е.И. Долговечность строительных материалов (бетон и железобетон). М.: Высшая шко ла, 1975. 159 с.
10. Горчаков Г.И. Повышение морозостойкости и прочности бетона. М.: Промстройиздат, 1956. 107 с.
11. Шестоперов С.В. Долговечность бетонов. М.: Авто трансиздат, 1976. 267 с.
12. Шейкин А.Е., Добшиц Л.М. О назначении марки бетона по морозостойкости. Обеспечение качества железобетонных конструкций в суровых климатиче ских условиях и вечномерзлых грунтах. Тезисы до кладов Всесоюзной конференции. Якутск: ИПО ЦНТИ, 1988. С. 136–138.
3. Добшиц Л.М., Клибанов А.Л., Федунов В.В. Технология получения высокопрочных, экологиче ски чистых, долговечных бетонов с ранними сроками набора прочности // Вiсник Одеськоi державноi академиi будивницства та архитектури. 2009. Вып. № 35. С. 131–135.
14. Авторское свидетельство1558882 (СССР). Способ определения состава тяжелого бетона / Шейкин А.Е., Добшиц Л.М. Заявл. 8.07.1997. Опубл. 23.04.1990. Бюл. № 15.
15. Патент РФ № 2308429. Комплексная добавка для бетонных и растворных смесей / Добшиц Л.М., Федунов В.В., Круглов В.М., Свиридов О.С. Ломоносова Т.И., Хижняк В.М. Заявл. 10.04. 2006. Опубл. 20.10.2007. Бюл. № 29.
16. Патент РФ № 2319681. Способ изготовления бетонных и железобетонных изделий / Добшиц Л.М., Круглов В.М., Свиридов О.С., Ломоносова Т.И., Крикунов О.И., Федунов В.В. Заявл. 25.09.2006. Опубл. 20.03. 2008. Бюл. № 8.
17. Авторское свидетельство 1502545 (СССР), Способ удлинения сроков эксплуатации бетонных и железобетонных элементов / Шейкин А.Е., Добшиц Л.М., Верников А.Я., Прудовский Д.М. Заявл. 2.12.1986. Опубл. 23.08.1989. Бюл. № 31.

С целью ограничения контактов и поддержания режима максимальной безопасности в редакции установлена сменная работа. Но вам всегда ответят по телефону 8 (499) 976-22-08 или по электронной почте Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

● Технологический регламент прохождения статей в производстве соблюдается в рабочем порядке неукоснительно (регистрация, рецензирование, научное и техническое редактирование и т. д.)

● Подготовка номеров журналов «Строительные материалы» и «Жилищное строительство» ведется в штатном режиме.

Оформить подписку на журналы издательства можно с любого месяца
и на любой период!

Оставайтесь с нами!

Читайте также: