Причины и некоторые аспекты повышения трещиностойкости бетона
  1. Производитель бетона
  2. Статьи о бетоне
  3. Причины и некоторые аспекты повышения трещиностойкости бетона

Причины и некоторые аспекты повышения трещиностойкости бетона

Проблема образования трещин в бетоне в последние годы имеет тенденцию к значительному обострению. Особенно остро стоит вопрос о предотвращении растрескивания бетонных конструкций в ранние сроки твердения. Трещинообразованию подвержены бетонные конструкции, содержащие различное количество цемента: наружные фундаментные плиты, ступени, тротуарная плитка (рис. 1-5).

Основными причинами растрескивания бетона в раннем возрасте являются изменения объема, вызванные перепадами температуры и/или влажности [1]. Деформации создают растягивающие напряжения, которые могут превышать прочность на растяжение бетона, что вызывает растрескивание. При рассмотрении потенциала развития трещин необходимо учитывать ползучесть и модуль упругости, особенно в раннем возрасте, поскольку модуль упругости бетона растет с течением времени, а бетон способен сократить часть возникающих напряжений. Особенно это актуально для высокопрочных бетонов, которые отличаются высокой хрупкостью, особенно если в них происходят процессы, связанные с внутренней щелочной коррозией (рис. 1).

503.tif
Рис. 1. Мостовое ограждение


Кроме того, повсеместное и часто нецелесообразное использование суперпластификаторов различной основы в бетонах низких и средних марок приводит не только к расслоению бетонной смеси, но и повышению ее усадки в начальные и последующие сроки твердения.

В производстве бетона в нашей стране, к сожалению, широко распространено применение заполнителей пониженного качества. Именно содержание аморфного активного кремнезема в них чаще всего не определяется, а его действие по отношению к щелочам цемента, в случае его повышенного содержания, полностью игнорируется, что, соответственно, может привести к образованию трещин в толще бетонных конструкций.

Еще одной причиной образования трещин в массиве бетона становится возникновение термоупругих напряжений при применении бездобавочных и высокоалитовых цементов, которые чаще всего используются в строительстве в силу особенностей и предпочтений российского рынка. Поскольку процесс гидратации клинкерных минералов является экзотермическим и проходит с большим выделением тепла, при твердении массивных бетонных изделий происходит значительный разогрев толщи бетона. При последующем охлаждении наружные слои массива остывают быстрее, чем внутренние, что приводит к возникновению термоупругих напряжений, которые могут привести к образованию трещин.

501.tif
Рис. 2. Фундамент рекламного щита


Один из наиболее перспективных путей решения этой проблемы – использование активных минеральных добавок, которые служат в качестве замены части цемента в составе бетона и, соответственно, уменьшают присущую бездобавочным цементам повышенную теплоту гидратации. Среди таких добавок: зола-унос, доменный гранулированный шлак, микрокремнезем, метакаолин, известняковая мука и др. [2].

Зола-унос с высоким содержанием SiO2 и Al2O3 и низким содержанием CaO является одним из видов пуццолановых материалов, который является достаточно реакционноспособным при смешивании с водой и Ca(OH)2 при комнатной температуре. В некоторых европейских странах достаточно успешно решаются задачи повышения трещиностойкости и долговечности бетона с применением золы-уноса.

504.tif
Рис. 3. Фундаментные плиты


Известняковая мука – это своего рода высококачественная и дешевая минеральная добавка. Ее основной компонент – карбонат кальция, СаСО3. Частицы известняка являются нерегулярными и грубыми, что увеличивает адгезию и трение между частицами цемента. Средний размер частиц известнякового порошка, используемого в бетоне, составляет от 1 мм до нескольких десятков миллиметров и даже более. Частицы известняка обладают высокой адсорбционной способностью, схожей с присущей суперпластификаторам, что увеличивает диспергирующую способность бетонной смеси. С другой стороны, частицы известняка часто измельчают более мелко, чем цемент. Следовательно, для теста с порошком известняка требуется больше воды [3].

Микрокремнезем и метакаолин – активные минеральные добавки, содержащие аморфный SiO2. Основной эффект их действия для предотвращения образования трещин – это упрочнение структуры бетона вследствие связывания образующегося при твердении цемента минерала портландита и возникновение новых низкоосновных гидросиликатов кальция. Также из преимуществ использования данных добавок можно выделить их стабилизирующий эффект, то есть способность предотвращать расслоение и водоотделение бетонной смеси.

505.tif
Рис. 4. Ступени


Доменный гранулированый шлак – одна из наиболее перспективных минеральных, но малоиспользуемых добавок, позволяющая эффективно решать задачи повышения долговечности бетона. Массовое содержание CaO, SiO2 и Al2O3 в нем составляет до 90%. Гранулированный доменный шлак имеет гидравлическую активность более низкую, чем у портландцемента. Истинная плотность шлака составляет приблизительно 2,90 г/смз, а его насыпная плотность изменяется в диапазоне 1200-1300 кг/м3. Поскольку замена цемента шлаком улучшает удобоукладываемость смесей и снижает выбросы CO2, гранулированный доменный шлак активно используют в растворах и бетонах.

Кроме того, его свойства и качественные характеристики достаточно широко изучены специалистами в области бетоноведения. Применение шлака в качестве замены части цемента в составе бетона не только уменьшает трещинообразование, но и увеличивает удобоукладываемость, время схватывания, уменьшает проницаемость бетона, способствует снижению водопоглощения, увеличивает сопротивляемость к проникновению ионов хлора, а также значение рН, повышает коррозионную стойкость, химическую стойкость и удельное электрическое сопротивление.

502.tif
Рис. 5. Тротуарная плитка


Библиографический список:
1. Markandeya A., Shanahan N., Gunatilake D. M., Riding K. A., Zayed A. Influence of slag composition on cracking potential of slag-portland cement concrete // Construction and building materials. 2018. Vol. 164. Pp. 820-829.
2. Баженов Ю. М. Технология бетона. – М.: Изд-во АСВ, 2002. – 500 с.
3. Jiao D., Shi C., Yuan Q., An X., Liu Y., Li H. Effect of constituents on rheological properties of fresh concrete-A review // Cement and Concrete Composites. 2017. Vol. 83. Pp. 146-159.


Анна КОРОТКОВА, технический эксперт ООО «Южно-уральская ГПК»

ООО «Южно-уральская ГПК»
462360, Россия, г. Новотроицк, 5,4 км, запад №5
Тел.: (353-7) 77-91 11
www.yugpk.ru

Источник: tehnobeton.ru

+7 (495) 504-19-22
Круглосуточно
+7 (965) 159-33-88
Круглосуточно