Долговечность ДГШ-МК-ВЦБ

Для оценки проникающей способности ионов хлора в ДГШ-МК-ВЦБ были проведены экспериментальные исследования бетонов; составы и полученные результаты приведены в табл. 11.10. Из анализа представленной таблицы выявлено, что при большом расходе вяжущих веществ и низком водоцементном отношении введение частиц шлака и MK среднего и мелкого размера приводит к улучшению микроструктуры ВЦБ, повышению плотности и снижению проникновения хлор-ионов. При равном содержании вяжущих веществ и водоцементном отношении по сравнению с цементными бетонами без минеральных добавок (J-1 и J-2), введение ДГШ и MK снижает способность к проникновения ионов хлора в 8 раз.


Уровень непроницаемости бетона напрямую связан с долговечностью, так как скорость проникновения многих агрессивных сред зависит от степени проницаемости бетона. При высокой проницаемости агрессивные среды легко проникают внутрь бетона, что приводит к снижению долговечности бетонов. Характеристики непроницаемости бетона определялись в соответствии с GB 82-85; результаты испытания приведены в табл. 11.11.

Методика испытания бетонных образов на водонепроницаемость заключалась в следующем: в первоначальный момент времени к исследуемому образцу прикладывается давление 0.1 МПа с последующим его повышением на 0.1 МПа через каждые 8 часов до достижения уровня 4.3 МПа; на этом уровне давление стабилизируется и образец выдерживается еще в течение 8 ч.; в случае, если не наблюдается проницаемости бетона, требуется остановить испытание, распилить образец и измерить среднюю высоту проникновения. Высота водопроницаемости для контрольного состава составляет 40 мм. а для бетона, содержащего MK и ДГШ, лишь 12.5 мм, что не превышает 30% от контрольного бетона и подтверждает снижение водопроницаемости при введении данных минеральных добавок.

Морозостойкость бетона может быть косвенно оценена по величине водонепроницаемости бетона. Сопротивление бетона циклическому замораживанию и оттаиванию относится к одной из основных проблем обеспечения его долговечности. Результаты испытаний, полученные с помощью ускоренного и базового методов замораживания - оттаивания для бетонов, содержащих ДГШ и MK, представлены, соответственно, в табл. 11.12 и 11.13.
Из анализа данных табл. 11.12 видно, что при введении ДГШ или комбинации MK и ДГШ через 500 раз циклов ускоренного замораживания - оттаивания динамический модуль упругости ВЦБ составляет не менее 93%, что свидетельствует о высокой морозостойкости. Для контрольного состава бетона с содержанием вяжущего 600 кг/м3 и одинаковым водоцементным отношением уже после 200 циклов замораживания - оттаивания динамический модуль упругости снизился до 88,4%, а после 225 циклов - до 79,9%; следовательно, марка контрольного состава бетона по морозостойкости 200 циклов.

Согласно результатам, представленным в табл. 11.13, прочность при сжатии и масса бетона через 300 циклов попеременного замораживания - оттаивания практически не изменились, что говорит о высокой морозостойкость разработанных составов бетона. Проведенные в Китайском институте водных ресурсов и гидроэнергетики макро- и микроисследования исследования морозостойкости ВЦБ с марками прочности С60, С80, C100 и ВЦБ с воздухововлекающей добавкой марки С60 показали, что морозостойкость ВЦБ с маркой прочности С60 не достигает F300, а для составов бетона с воздухововлекающей добавкой марки С60 и бетона с маркой прочности С80 превышает Fl200; с маркой прочности С100 - составляет F2000.
По сравнению с обычным бетоном, деструкция ВЦБ при замораживании и оттаивании существенно меняется; такие характеристики, как относительный динамический модуль упругости и потеря массы уже не подходят для определения количества циклов замораживания - оттаивания. После определенного числа циклов прочность ВЦБ при изгибе значительно уменьшается; причем, значительно сильнее, чем относительный динамический модуль упругости. При испытаниях ВЦБ после определенного числа циклов замораживания - оттаивания появляются горизонтальные трещины, что приводит к резкому снижению динамического модуля упругости.
Анализ характеристик поровой структуры ВЦБ показал, что коэффициент пористости не имеет ярко выраженной корреляционной связи с морозостойкостью ВЦБ; однако средний радиус пор, в определенной степени, характеризует морозостойкость; при среднем радиусе пор, не превышающем 0.01 см, ВЦБ обладает высокой морозостойкостью.
Путем анализа результатов испытаний, установлено, что деструкция поровой структуры ВЦБ с маркой прочности С60 в процессе замораживания-оттаивания происходит, как правило, за счет разрушения капиллярных пор; для ВЦБ с марками прочности С80 и C100 - капиллярных пор и более крупных пор геля.

С целью выявления характеристик коррозионной стойкости ДГШ-МК-ВЦБ были проведены испытания ВЦБ с содержанием минеральных добавок.

Методика испытания образцов заключалась в следующем: после хранения стандартных образцов в течение 28 суток их взвешивают и определяют прочность при сжатии; затем образцы помещают в растворы (10% Na2SO4 или 27% MgCl2) и в возрасте 30, 90, 180 и 360 суток определяют прочность при сжатии, сравнивая ее с аналогичными характеристиками, полученными для образцов, экспонирующихся в воде. Составы исследуемых ВЦБ приведены в табл. 11.14: результаты испытания - в табл. 11.15.

Результаты испытаний показали, что экспонирование образцов в растворах 10% Na2SO4 и 27% MgCb в течение 360 суток не приводит к потере веса: из-за продолжающегося процесса гидратации цемента прочность при сжатии даже несколько увеличилась, т.е. при низком В/Ввяж. отношении как ВЦБ. так и контрольный состав бетона обладают плотной структурой и, как следствие, высокой коррозионной стойкостью.

Исследуемые составы бетона и полученные результаты приведены в табл. 11.16.

По представленным в таблице данным видно, что при В/Ввяж. отношении, равном 0.45, прочность ВЦБ (составы Н-2, Н-3, Н-4 с содержанием 30, 50 и 70% ДГШ с удельной поверхностью 600 м2/кг) при сжатии через 1 год выдержки в 10%-ном растворе Na2SO4 не только ни снизилась, но даже увеличилась. Для состава Н-5, содержащего 50% ДГШ и 12% набухающих добавок UEA, предел прочности при сжатии через 1 год экспонирования в коррозионном растворе составил 135%, что подтверждает уплотнение структуры бетона при введении подобных добавок и повышение сульфатостойкости. При B/Ввяж. отношении, составляющем 0.40 и 0.35. выдерживание образцов в растворе 10% Na2SO4 в течение 1 года показало, что прочность при сжатии во всех случаях превышает данную характеристику для контрольных составов в возрасте 28 суток.

Характеристики стойкости ДГШ-МК-ВЦБ к карбонизации приведены в табл. 11.17.
Из полученных данных видно, что прочность карбонизированного бетона в возрасте 28 суток не уменьшилась по сравнению с контрольными образцами: глубина карбонизации ВЦБ составляет менее половины от контрольного состава и оценивается несколькими миллиметрами. В возрасте 90 суток глубина карбонизации по сравнению с 28 сутками увеличилась на 2-5-3 мм. Таким образом, ВЦБ, содержащие ДГШ и MK, имеют хорошую стойкость к карбонизации.


При В/Ввяж. отношении менее 0.35 бетон становится очень плотным; при формовании его в хороших условиях в его структуре отсутствуют трещины, поэтому вода не имеет возможности проникнуть в тело бетона, что способствует ограничению протекания реакции взаимодействия между щелочами в цементе и заполнителем.
На основе заполнителей с высокой активностью, добытых в карьере Иан-Koy г. Пекина, были изготовлены образцы в соответствии со стандартом JCI, твердеющие при температуре 40°С. Согласно CECS 48:93 «Ускоренный метод испытаний для определения щелочной активности песка и щебня», значения набухания используемых заполнителей не превышают 0.133%: величина активного компонента, определенная методом петрографии, составляет 78,4%. Исследуемые составы бетона и значения коэффициентов набухания приведены, соответственно, в табл. 11.18 и 11.19.

По данным табл. 11.19 видно, что для контрольного бетона без добавок при использовании активного крупного заполнителя коэффициент набухания бетона в возрасте 6 месяцев составляет лишь 0.035%, что гораздо ниже стандартных величин (до 0,1%). При раздельном введении MK, ДГШ и их комбинированном использовании максимальный коэффициент набухания в возрасте 6 месяцев составляет около 30% от контрольных составов, подтверждая, что MK и ДГШ хорошо сдерживают реакцию взаимодействия между щелочами в цементе и заполнителем. С одной стороны, добавление минеральных добавок уменьшает удельное содержание щелочи в бетоне; с другой стороны, из-за эффекта заполнения, приводит к повышению плотности и, как следствие, водонепроницаемости бетона, предотвращая, таким образом, реакцию взаимодействия между щелочами в цементе и заполнителем.
Испытаниями долговечности бетонов, содержащих ДГШ и MK. выявлено, что использование минеральных добавок при низком В/Ввяж. отношении играет важную роль в повышении долговечности ВЦБ.