Стойкость и деформации высокопрочного бетона при циклических температурных воздействиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Зинов, Игорь Алексеевич

• Зинов, Игорь Алексеевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Зинов, Игорь Алексеевич

Оглавление

Введение

1. Состояние вопроса

1.1. Основные гипотезы разрушения бетона при циклическом замораживании

1.2. Влияние характеристик пористости

на морозостойкость бетона

1.3. Деформации бетона при циклическом замораживании

и оттаивании

1.4. Влияние растворов солей на поведение бетонов

при замораживании

1.5. Выводы по главе

1.6. Цель и задачи исследования

2. Методы исследований и материалы

2.1.Методы исследований

2.1.1. Рентгенофазовый анализ

2.1.2. Электронная микроскопия

2.1.3. Дифференциально-термический шализл V;

цементного камня

2.1.4. Оценка количества гидросиликатов

кальция типа С-Б-Н (I)

2.1.5. Определение величины удельной поверхности цементного камня

2.1.6. Определение характеристик пористости

цементного камня адсорбцией паров воды

2.1.7. Дилатометрические исследования бетона

2.2. Характеристика исходных материалов

3. Поведение сдленасыщенного бетона

в процессе циклического замораживания

3.1. Влияние условий замораживания

на распределение температуры в бетоне

3.2. Деформации мелкозернистотго бетона

при различных условиях замораживания

3.2.1 .Деформации бетона

при различных условиях насыщения

3.2.2.Температурные деформации бетона, замораживаемого в воде

3.2.3. Исследование деформирования бетона при замораживании в водных растворах

хлорида натрия

Выводы по главе

4. Влияние микрокремнезема на структурные

и механические характеристики мелкозернистого бетона при низких водоцементных отношениях

4.1. Обоснование выбора параметров эксперимента

и пределов их варьирования

4.2. Влияние микрокремнезема на подвижность бетонной смеси

4.3. Исследование влияния минеральной и пластифицирующей добавок на формирование структуры бетона

4.4. Морозостойкость мелкозернистого

бетона с добавкой микрокремнезема

4.4.1. Влияние микрокремнезема на изменение прочности бетона в процессе

циклического замораживания и оттаивания

4.4.2. Изменение структурных характеристик

при циклическом замораживании

Выводы по главе

5. Влияние микрокремнезема на структурные

и механические характеристики тяжелого бетона

при низких водовяжущих отношениях

5.1. Анализ влияния суперпластификатора на подвижность бетонной смеси

с активной минеральной добавкой

5.2. Оценка воздействия микрокремнезема на параметры структуры

и прочность тяжелого бетона

5.3. Изменение морозостойкости бетона при замораживании и оттаивании

в растворе хлорида натрия

Выводы по главе

Общие выводы

Список использованных источников

Приложения

Расчет экономической эффективности применения комплексной добавки

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Стойкость и деформации высокопрочного бетона при циклических температурных воздействиях»

Введение

Одним из древнейших и универсальных строительных материалов является бетон. Широкое его применение начато со второй половины XIX века. Однако, вопросы, связанные с изучением его свойств и возможностей не потеряли своей актуальности. Особое внимание ученые и инженеры уделяют долговечности бетона. Известно много фактов, когда бетонные сооружения построенные еще в прошлом веке и по настоящее время находятся в прекрасном состоянии (железобетонный морской маяк в Копенгегене, крепостные сооружения в районе Каунаса, тротуарные плиты в Клайпеде и т.д.). И в то же время, конструкции построенные несколько лет тому назад уже требуют ремонта или полной замены (плиты покрытия площади перед Олимпийским комплексом в Москве были заменены через 4...5 лет, фундаменты зданий в Якутске начинают разрушаться через 10... 12 лет).

В связи с расширением использования цементных бетонов в различных видах конструкций, изменением свойств цементов, производимых на существующих цементных заводах, несоответствующего уровня качества производства работ, как в заводских условиях, так и на строительных площадках, в настоящее время существует гораздо больше проблем в получении бетонов с требуемой и прогнозируемой долговечностью. Из всех вопросов, связанных с долговечностью для России, большая часть территории которой расположена в суровых климатических условиях, особое внимание уделяется изучению и обеспечению морозостойкости бетона, эксплуатируемого как на воздухе, так и в контакте с различными агрессивными жидкостями.

Морозостойкость бетона определяется многими факторами: минералогическим составом и тонкостью помола цемента, условиями формования и твердения бетона, качеством заполнителей, свойствами и видом используемых добавок, структурой затвердевшего конгломерата и т.д.

Изучению морозостойкости бетонов посвящены работы многих известных ученых. К их числу относят таких исследователей, как Адамчик К.А., Алексеев С.Н., Алимов Л.А., Андреев В.В., Ахвердов И.Н., Бабушкин В.И., Баженов Ю.М., Батраков В.Г., Бугрим С.Ф., Бутт Ю.М., Важенин Б.В., Вознесенский В.А., Волженский A.B., Голубых Н.Д., Горчаков Г.И., Грушко И.М., Иванов Ф.М., Капкин М.М., Комохов П.Г., Кунцевич О.В., Лифанов И.И., Миронов С.А., Москвин В.М., Подвальный A.M., Ратинов В.Б., Розенталь О.М., Сатарин В.И., Сычев М.М., Судаков В.Б., Шейкин А.Е. и многих других.

Основной целью предлагаемой диссертационной работы является -уточнение механизма разрушения и разработка способов получения бетонов высокой прочности и стойкости без дополнительного воздухововлечения при циклическом замораживании в минерализованных жидких средах.

Автор защищает:

- экспериментальные данные о влиянии условий замораживания на распределение температуры в мелкозернистом бетоне;

- результаты исследования деформаций бетона в процессе термоциклирования в различных средах;

- причину ускоренного разрушения бетона, замораживаемого в водных растворах хлорида натрия;

- данные о влиянии добавок суперпластификатора и микрокремнезема на структуру и свойства мелкозернистого бетона при водовяжущих отношениях 0.25...0.3 и их изменение в процессе циклического замораживания и оттаивания;

- способ получения бетонов с требуемой высокой морозостойкостью без дополнительной вторичной защиты.

Научная новизна работы:

1. Выявлены причины и закономерности ускоренного разрушения бетона при циклическом замораживании в водных растворах хлорида натрия по сравнению с замораживанием и оттаиванием в воде;

2. Разработан новый подход к получению удобоукладываемых бетонных смесей с низкими водовяжущими отношениями;

3. Установлено модифицирующее влияние микрокремнезема на структуру гидратных фаз цементного камня и свойства тяжелого и мелкозернистого бетона при низких водовяжущих отношениях (В/В=0.2...0.34);

4. Выявлено влияние высокооактивной минеральной добавки и суперпластификатора С-3 на стойкость бетона при совместном воздействии водного раствора хлорида натрия и знакопеременных температур.

Практическое значение и реализация работы. На основании проведенных исследований:

- предложен способ получения высокоподвижных бетонных смесей с низкими водоцементными отношениями;

- впервые экспериментально доказана возможность получения бетонов с морозостойкостью F 600 для дорожных и аэродромных покрытий без дополнительного воздухововлечения и вторичной защиты, благодаря повышенному содержанию низкоосновных гидросиликатов кальция в структуре цементного камня;

- доказана возможность получения бетонов с маркой по прочности до двух раз превышающей марку цемента за счет введения комплексной добавки: микрокремнезем+суперпл астификатор;

- показана возможность установления причин коррозионной деструкции бетона дилатометрическими методами;

- полученные результаты исследований могут быть использованы в при проектировании технологии изготовления железобетонных конструкций повышенной долговечности без вторичной защиты для дорожных и аэродромных покрытий, конструкций и сооружений, возводимых в районах Крайнего Севера и на шельфе северных морей;

- основные результаты работы внедрены при изготовлении деталей трубопроводов на оборудовании и по технологии фирмы "TAUBER".

разработка способов получения бетонов высокой морозостойкости без дополнительного воздухововлечения и уточнение механизма морозного разрушения бетонов, замораживаемых в минерализованных жидких средах.

Результаты исследований отражены:

- отчете по научно-исследовательской работе по теме № 7.1-11-251/93 "Разработка методов проектирования конструкций повышенной стойкости, эксплуатируемых в условиях совместного воздействия циклического замораживания в растворах водных солей " (М., Стройиндустрия.-1993г.);

- в двух научно-технических отчетах Челябинского Государственного Технического Университета за 1995г. (№> гос. регистрации 02940001173 и 02950000735

- совместно с НИИЖБ ГОССТРОЯ СССР разработаны и выпущены "Рекомендации по производству эффективных сборных железобетонных изделий и конструкций на основе бетонов с добавкой конденсированного микрокременезема".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены:

- на 43-50 научно-технических конференциях Челябинского Государственного технического университета;

- на республиканском семинаре "Пути экономии цемента при производстве железобетона" (Челябинск, 1989г.);

- на научно-техническом семинаре "Экономия топливно-энергетических ресурсов в промышленности сборного железобетона" (Челябинск, 1989г.);

- на семинаре "Совершенствование технологии вяжущих, бетонов и железобетонных конструкций" (Пермь, 1989г.);

- на региональной научно-технической конференции "долговечность бетонных и железобетонных конструкций в климатических условиях Сибири и крайнего Севера" (Новосибирск, 1990г.);

- межгосударственной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала Южно-Уральского региона" (Магнитогорск, 1994г.);

- на международной конференции "Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций" (Белгород, 1995г.);

- на вторых академических чтениях "Современные проблемы строительного материаловедения" (Казань, 1996г.);

- на 2-х Уральских академических чтениях "Реконструкция городов, отдельных зданий, сооружений и конструкций на Урале" (Екатеринбург, 1997г.).

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 12 статьях, трех научно-технических отчетах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников, включающего 138 наименований, приложений на 12 страницах, содержит 196 страниц машинописного текста, 18 таблиц и 61 рисунок.

Диссертант выражает глубокую благодарность консультанту к.т.н. Горбунову С.П. за постоянное внимание и оказанную помощь в период выполнения всех работ над диссертацией.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Основные гипотезы разрушения бетона при циклическом замораживании

Открытие и освоение громадных нефтяных и газовых месторождений в северной части Атлантического океана и Арктике в последнее время возродило большой интерес науки и технологии в разработке строительных материалов и конструкций на их основе, эксплуатируемых в суровых климатических условиях. Возведение морских гидротехнических бетонных и железобетонных конструкций, работающих в зоне перемещения уровня воды в климатических условиях шельфового и прибрежного строительства требует создания бетонов высокой стойкости.

Использование бетона в строительстве дорог и аэродромов требует разработки композиций с высокой скоростью твердения и высокой прочностью на ранних стадиях твердения.

По данным специалистов США, которые исследовали преимущества бетона перед асфальтом, бетонное покрытие имеет большую долговечность, низкие затраты при строительстве и эксплуатации и высокую технологичность при укладке. Средний срок эксплуатации бетонного покрытия до замены или ремонта составил 31.5 года, асфальтового покрытия 17.4 года. Особенно жесткие условия эксплуатации бетонного полотна в зимнее время, в присутствии солей антиобледенителей, обуславливают необходимость разработки бетонов с высокими показателями морозосолестойкости.

Характер разрушения бетонных сооружений зависит от условий их эксплуатации. Конструкции полностью погруженные в минерализованную воду разрушаются под влиянием химической или физико-химической коррозии, в то время как, их надводная часть дополнительно подвергается действию

циклического замораживания и оттаивания. Наиболее уязвим бетон, находящийся в переменного уровня минерализованной воды, который испытывает увлажнение и высушивание, подвергается циклическому замораживанию-оттаиванию, химическому воздействию водной среды, влияющей на стойкость цементного камня и сохранность стальной арматуры в бетоне.

Работы, посвященные изучению долговечности бетона были, в основном, направлены на рассмотрение вопросов, связанных с химическим воздействием морской воды на цементный камень и стальную арматуру. В то же время, незначительная часть работ посвящена морозостойкости бетонов в морской воде, причинам ускоренного разрушения при одновременном воздействии знакопеременных температур и растворов солей

антиобледенителей.

Физический феномен морозного разрушения нельзя описать простым наложением изменения характеристик отдельных составляющих и переходов, возникающих при совместном агрессивном воздействии окружающей среды.

Анализ интенсивности разрушения бетона при циклическом знакопеременном изменении температур, проведенный Москвиным В.М., показал, что в зависимости от свойств бетона и параметров его влажностного состояния основные причины разрушения определяются воздействием одного из следующих факторов или их комбинаций:

-различием коэффициентов термического расширения составных частей бетона (заполнителей и цементно-песчаного раствора), а также

скелета бетона и льда (играет отрицательную роль при повышении температуры замороженного бетона);

-гидростатическим давлением воды при быстром образовании льда в замкнутых полостях бетона;

- гидравлическим давлением воды в бетоне перемещающимся фронтом льдообразования;

- кристаллизационным давлением льда при сегрегации его за время длительного стационарного стояния фронта промерзания.

Первоначально существовали две основные гипотезы механизма разрушения бетона при его попеременном замораживании оттаивании. Первая -Collinz A.R. - связана с увеличением объема льда на 9.3 %, при замерзании воды в материалах, сопровождающееся возникновением напряжений порядка 100 МПа [ 114 ].

Начальный вариант теории гидравлического давления был разработан Powers Т.С. в 1945 г. [131]. В нем говорится, что вода в капиллярах на поверхности бетона замерзает первой и излишек воды, созданный образованием льда движется во внутреннюю часть. Гидравлическое давление дает начало разрушешпо. В этом варианте Powers Т.С. не рассматривал роль эффекта размера пор. В 1965 г. он отмечает, что вода имеет различные температуры замерзания в зависимости от размера пор, и наблюдаются расширение и усадка, когда температура окружающей среды поддерживается постоянной [132].

Зависимость между температурой замерзания и радиусом капилляра определяется известным уравнением Кельвина и снижение температуры замерзания определяется главным образом давлением паров воды (энергией свободной поверхности):

р s 2а Vm

In------=-------cos ф (1)

р R Т r

где:

р s - давление пара над мениском жидкости в капилляре;

р - давление пара над плоской поверхностью жидкости;

а - сила поверхностного натяжения;

Vm - водопоглощение по массе;

R - универсальная газовая постоянная;

Тг - температура замерзания воды в капилляре;

Ф - краевой угол смачивания жидкостью поверхности материала.

При использовании данного уравнения принимается, что температура фазовых переходов воды в гидрофильных пористых телах (к которым относится цементный камень) не зависит от природы материала из которого состоят стенки пор, адсорбционные взаимодействия воды со стенками пор считаются слабыми и краевой угол смачивания равен нулю.

Beddoe R.E. и Setzer M.V., исследуя характеристики гелевых пор получили данные подтверждающие наличие фазовых переходов I и II рода для связанной воды [110]. Там же они ставят под сомнение применимость формулы (1) для описания фазового перехода вода-лед в гелевых порах и для воды связанной поверхностью.

Kamada Е. и др. в работах [56, 121] также считают, что теория гидравлического давления хорошо объясняет разрушение бетона в раннем возрасте, когда он имеет много больших пор и дает плохое объяснение разрушению зрелого бетона.

Последний имеет много пор размером от 10 до 100 нм. Исходя из того, что вода в таких порах будет замерзать после того, как она превратилась в лед на поверхности, они считают, что при этом будет развиваться наибольшее давление в теле бетона. В этом случае разрушающее давление будет распространяться на весь объем, интенсифицируя разрушение начатое гидравлическим давлением в начале льдообразования.

Однако авторы не учитывают тот факт, что давление, возникающее при образовании льда в микрокапиллярах внутри бетона будет передаваться на "внешнюю систему" состоящую из бетонной матрицы, сросшейся со льдом, т.е. образование льда будет происходить в своеобразной "объемной оболочке".

Изучением влияния сжимающих усилий на морозостойкость бетона занимались Капкин М.М., Грановский Ю.Л. и Шейнфельд Н.П.. В работе [53] они приводят данные о влиянии напряжений обжатия бетона на его морозостойкость (рис. 1). Ими установлено, что обжатие образцов сжимающим усилием ст= ( 0.3-0.4 )Rb способствует повышению показателей прочности и морозостойкости бетона. При изгибе небольшие нагрузки в пределах а<= 0.2Rpn повышают морозостойкость, а при растяжении снижают ее. Упрочнение в случае обжатия объясняется тем, что небольшие нагрузки уплотняют и упрочняют бетон, что способствует повышению его морозостойкости. Однако значительные усилия (а> (0.7-0.8 ^сж ) резко снижают и морозостойкость и долговечность бетона. Наличие оптимальных усилий с точки зрения проницаемости бетона также установлено Москвиным В.М. и Борисенко В.М. [81].

Дискуссионным является вопрос о направлении движения жидкости в порах при замораживании. В случае действия гидравлического давления, т.е. движение жидкости от поверхности во внутренние слои, происходило бы растрескивание образцов, т.е. максимальные давления возникали бы внутри образцов. В действительности же разрушение начинается с углов и ребер изделий, где возникает максимальная концентрация напряжений.

Брилинг в своих работах экспериментально показал, что при замораживании влага мигрирует к замораживаемой поверхности образца, т.е. подтвержден закон Лыкова A.B. о тепломассепереносе влаги в зону более низких температур [69].

БС/ ^ь

Рис. 1. Изменение относительной призменной прочности циклически замораживаемых бетонных элементов, оттаивавших в воде (1...3) и в 5% водном растворе ЫаС1 (4... 7): 1,4-а = 0; 2-ст = 0.31Кь; 3-а = 0.6211 ь; 5 - а = 0.213. ь; 6-а = 0.4Яь; 7-а = 0.6Ыь;

Бугрим С.Ф. и Андреев В.В. [20, 21], рассматривая процессы замерзания микрокапиллярной воды показали, что последняя замерзает постепенно в диапазоне температур от 0 до минус 60°С и оттаивает также постепенно в интервале от минус 40 до 0°С. Хотя эта вода замерзает, однако, ее наличие не вызывает морозной деструкции, т.к. прирост объема твердой фазы за счет льдообразования размещается в свободном макрокапиллярном пространстве (при замораживании на воздухе).

С понижением температуры плотность адсорбированной воды в значительной степени возрастает, что вызывает адсорбционную контракцию. При охлаждении в воде за счет адсорбционной контракции происходит засасывание воды в объем бетона до момента образования ледяных пробок в устьях капилляров. Таким образом, при замораживании на воздухе адсорбционная контракция играет положительную роль, а при замораживании в воде отрицательную.

На способность адсорбционной контракции снижать гидравлическое давление влияет скорость охлаждения. Количество незамерзающей воды при глубоком (до минус 60°С) охлаждении можно оценить по уравнению (2):

ЭД'нз - 8*10"4Р аб [ 100 + 40 к 0-(1- к0) ], % (2)

где - температура начала охлаждения,

к о- коэффициент, зависящий от скорости охлаждения: к 0= 0 при быстром охлаждении к 0= 1 при медленном охлаждении. Б аб- удельная поверхность бетона.

Содержание незамерзающей воды возрастает с уменьшение скорости охлаждения и увеличением возраста бетона. При охлаждении до минус 40 °С величину адсорбционной контракции можно рассчитать по формуле (3):

V ка — 1.54 10"3 Ц m f At (3)

где Ц - расход цемента;

m - степень гидратации к моменту замораживания; At - алгебраическая разница между температурами начала и конца замораживания;

f - степень достижения адсорбционного равновесия; f = 1.0 при медленном и f = 0.4 при быстром охлаждении.

Исходя из этих двух уравнений авторы показали, что в полностью насыщенном бетоне исследуемого состава количество замерзающей воды при медленном охлаждении составило 67.7 л , а прирост объема льдообразования 6.0 л. При этом адсорбционная контракция -16.9 л, т.е. она полностью компенсирует прирост объема льдообразования и морозной деструкции не произойдет. При быстром охлаждении прирост объема льдообразования У=9л и превышает адсорбционную контракцию VKa=6.7 л, вызывая тем самым разрушение.

В данных расчетах не принималось во внимание то, что при образовании ледяных пробок возникает гидравлическое давление, которое по расчетам Powers Т.С. для абсолютно жестких систем составит при следующих температурах -1.1, -6.7, -17.8, -31.6 °С 140.6, 773.4, 1828, 2109 кг/см2, соответственно.

Еремеев Г.Г., критикуя гипотезу Пауэрса, показал, что при движении отжимаемой воды по сквозному капилляру давление не может достигать величины, сравнимой с прочностью бетона на разрыв [44].

Неренст П. в своей работе [84] приводит следующую формулу для расчета гидравлического давления в бетонах с воздухововлечением :

1 Ш Ь3 ЗЬ2

Р = а (1.09-----)------(-----+-----) дин/см (4)

Б К гь 2

где а - коэффициент, зависящий от вязкости воды, г / см сек;

8 - коэффициент насыщения цементного камня;

Я- скорость охлаждения, °С / сек

К - водонепроницаемость,

Гь - средний радиус пузырьков воздуха, см

Ь - расстояние между пузырьками воздуха,

и - количество воды в г на 1 г цемента, замерзающей при понижении температуры на 1 °С, г / г °С.

При 8 = 0.917 давление не будет возникать, т.е. Р = 0. Пауэре провел расчеты при 8 = 0.91 - 1.0 которые показали, что уже при 8 = 0.97 гидравлическое давление будет составлять только 56 % от максимального значения. Эти расчеты были основаны на предположении о равномерном распределении воды в цементном камне. На самом деле такого распределения не наблюдается.

Расчет гидравлического давления при образовании первичного льда с использованием экспериментальных данных о скорости распространения первичного льда, выполненный Важениным Б.В. [23] показал, что давление в

десятки атмосфер возникает в капиллярах диаметром менее 1x10'10 м. В капиллярах диаметром более 1x10"10 м гидравлическое давление составляет доли атмосфер.

В обычных условиях замораживания защемленной влаги в порах строительных материалов высокое давление не возникает, т.к. ледяные пробки имеют ограниченную прочность, а главное эти пробки подвижны вследствие пластического течения льда. Но в отдельных случаях податливость ледяных пробок недостаточна, давление растет и разрушает стенки пор.

В качестве причин, вызывающих рост давления жидкости Важенин Б.В. предполагает следующие : первая - высокая скорость замораживания. Из выражения по определению роста давления защемленной воды с учетом пластического течения льда (по формуле Бинхэма) следует, что температура замораживания трояким образом влияет на рост давления, т.е. от температуры зависит:

- прирост давления за счет дополнительного льдообразования;

- увеличение толщины ледяной пробки;

- в неявном виде температура участвует в коэффициенте вязкости воды.

Вторая - высокое давление появится в бетоне при всестороннем

охлаждении, если объем воздушных пустот меньше на 9.2 % объема воды, переходящей в лед.

Предположение о том, что с уменьшением скорости замораживания увеличивается морозостойкость бетона, также подтверждается работами Москвина В.М. и др. [77]. Однако, это вступает в противоречие с гипотезой СоИиа А.К. о том, что с понижением скорости замораживания увеличивается сегрегация льда в крупных порах, ускоряющая процесс разрушения.

1.2. Влияние характеристик пористости на морозостойкость бетона

Объем и распределение воздушных пустот в порах цементного камня, а также их влияние на морозостойкость бетона детально рассматривалось Кунцевичем О.В. [63, 64].

Особое внимание из всех разновидностей пор Кунцевич О.В. уделяет условно замкнутым, т.к. последние отвечают за морозостойкость цементного камня и бетона.

Основная роль воздушных сфероидов в повышении морозостойкости, по мнению СтолышковаВ.В. [95] состоит в следующем :

- образование резервных незаполненных воздушных пространств, воспринимающих избыточное гидравлическое давление при переходе воды в лед в смежных с ним капиллярах;

- снижение давления при продавливании воды, отжимаемой льдом, благодаря снижению толщины прослоек цементного камня между пузырьками;

- блокирование отдельных капилляров пузырьками воздуха, оболочки которых минерализованы тончайшими частицами цемента и блокированы коллоидной взвесью твердых кальциевых мыл, что уменьшает капиллярное всасывание;

- определенная гидрофобизация поверхности цементных частиц;

- скругление концевых углов микротрещин, уменьшение концентрации напряжений.

В цементном камне, растворе и бетоне при из замораживании происходит перемещение воды из полностью насыщенных капиллярных пор в условно замкнутые. Разрушение поверхностного слоя цементного камня произойдет при заполнении объема условно замкнутых пор водой более чем

на 92 %. Общее условие оводнения воздушных пузырьков при замораживании и оттаивании определяется Кунцевичем О.В., как:

П а Н

N3-------*------------------*----------(5)

С1С2 (1-а)(Ь + г) Wз

где N3 - число циклов замораживания, необходимое для оводнения условно замкнутых пузырьков в цементном камне толщиной Н; Ь - расстояние между условно замкнутыми порами; г - средний радиус условно замкнутых пор;

\¥3 - количество замерзающей воды в единице объема цементного камня, не содержащего воздух;

(Ь + г )=Ь - толщина замораживаемого слоя;

С1 - коэффициент, определяющий количество воды переходящей в лед в условно замкнутых порах при замораживании;

С2 - коэффициент, определяющий количество воды, остающейся в условно замкнутых порах при оттаивании;

а - объем воздуха в единице объема цементного камня.

Далее на основании опытных данных он делает вывод, что при замораживании цементного камня или бетона на воздухе оводнения УЗП не произойдет, т.к. С, ~>0. Оводнение может происходить только при совместном действии воды и мороза, т.е. когда цементный камень контактирует с водой во время замораживания и оттаивания. В этих условиях предполагается, что часть воды, поступившая из поверхностного слоя в прилегающие к нему условно замкнутые поры, останется в них после оттаивания, т.к. насыщение капиллярных пор может происходить за счет воды, окружающей образец. В этом случае С2 >0.

Уравнение (5) можно использовать только для качественной оценки оводнения условно замкнутых пор в цементном камне при его замораживании. Данное условие, во-первых, определяет характер разрушения образцов цементного камня или бетона, содержащих достаточное количество воздуха. Для таких образцов типично поверхностное разрушение, характеризуемое потерями массы и, в меньшей степени, уменьшением прочности. Во-вторых, оводнение условно замкнутых пор, а следовательно и морозостойкость бетонов с вовлечением воздуха зависят от количества замерзающей воды, параметров УЗП и условий замораживания и оттаивания.

Параметрами условно замкнутых пор являются: суммарный объем таких пор в единице объема - А, их удельная поверхность и расстояние между порами - Ь.

Многочисленными исследованиями установлено, что для обеспечения долговечности бетона, замораживаемого в насыщенном состоянии на воздухе, воздухововлечение должно составлять 4-6 %, а для бетонов подверженных действию знакопеременных температур и морской воды 5-8 % [14].

Взаимосвязь между удельной поверхностью условно замкнутых пор и морозостойкостью бетонов известна и сводится к тому, что с увеличением удельной поверхности условно замкнутых пор при равном их суммарном объеме в единице объема цементного камня или бетона, т.е. с уменьшением их радиуса, морозостойкость растет.

Исходя из того, что напряжения, приводящие к деструции, возникают при перемещении защемленной воды из замораживаемых областей, при содержании воды выше критической точки насыщения, в то время как, структура цементного камня сопротивляется этому перемещению, то должна быть критическая величина пути истечения или критическая толщина цементного камня, выше которой напряжения в цементном камне от

гидравлического давления превышает прочность материала, поскольку сопротивление истечению пропорционально пути истечения. Величина пути истечения получила название фактора расстояния или расстояния между порами ( L).

Для определения расстояния между условно замкнутыми порами L Кунцевич О.В. предлагает формулу :

3

L = -» { 1.4 [ Ц ( V+ В/Ц)/( р * Ag)+1 ]1/3 - 1 } ( 6 ) So

о

где Ц - расход цемента, т/м ;

So - удельная поверхность УЗП, мм"1;

V - отношение величин плотности воды и цемента,

Л

р - плотность воды, т/м ;

Ag - действительный объем условно замкнутых пор, Ag = А (1-Кь)

Кь - коэффициент оводнения пор, определяется для бетонов контактирующих с водой сразу после их изготовления.

Расчетами и экспериментально было установлено, что критическая величина расстояния между порами составляет 0.25 мм. Данное значение полностью подтверждается практикой получения бетонов высокой морозостойкости, однако в последнее время появился ряд работ, посвященных изучению долговечности бетонов для дорожного и аэродромного строительства, которые показывают, что эта величина может быть изменена без потери долговечности. Так Aitcin P.C. и Pigeon М. в [109] заключают, что фактор расстояния имеет тенденцию к увеличению с добавлением микрокремнезема в бетон. Такие же данные получены Carette и Malhotra V.M в 1983г [126].

Как известно, добавление микрокремнезема в состав бетонной смеси значительно изменяет ее характеристики и затвердевшего бетона. В частности происходит уменьшение размеров пор, увеличивается количество низкоосновных гидросиликатов кальция типа C-S-H(I). Это, в свою очередь, влечет за собой рост непроницаемости бетона.

Рассматривая зависимость фактора расстояния от В/Ц для высокопрочных бетонов ( R> 90 МПа ) Okada Е. и др. [129] получили данные, представленные на рис.2.

Кривая разделяет график на две области по вертикали и приближается к асимптоте при В/Ц = 0.36. Левая область - бетоны с фактором долговечности ниже 90 %, правая - выше 90 % после 1000 циклов замораживания -оттаивания. После В/Ц = 0.36 в сторону его уменьшения не существует зависимости между фактором расстояния и В/Ц. Однако, несмотря на противоречивые данные автор делает вывод о необходимости воздухововлечения для бетонов с низкими В/Ц.

Проведя подобные эксперименты Kobayashi М. и др. получили зависимость долговечности от фактора расстояния при различных В/Ц (рис.3 ), [122]. Хотя в данной работе автор и говорит о необходимости воздухововлечения, однако он отмечает, что при В/Ц ниже 0.25 воздухововлечение не является обязательным. Так бетон показал фактор долговечности 0.98 при В/Ц = 0.25 при L = 1.523 мм, для В/Ц = 0.32 L определяется как 0.44мм. Изменение фактора расстояния в сторону его уменьшения при применении микрокремнезема отмечается в работе Pigeon М, Gange R. и Foy G. [115]. Необходимость малого расстояния между пузырьками воздуха они связывают с низкой проницаемостью бетонов с В/Ц=0.3. Также авторы отмечают необходимость снижения величины L при переходе от замораживания на воздухе к замораживанию в воде. Для обоих

Фактор расстояния, мм 1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0

0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55

Водоцементное отношение

Рис. 2. Взаимосвязь долговечности, В/Ц и фактора расстояния после 1000 циклов замораживания и оттаивания. о- фактор долговечности до 90 %,

п - фактор долговечности более 90 %.

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Зинов, Игорь Алексеевич

Общие выводы

1. Установлено, что причиной ускоренного разрушения при замораживании бетона в водных растворах солей по сравнению с замораживанием в воде является создание поля вторичных внутренних напряжений за счет градиента температур, возникающего вследствие процессов образования пресного льда и эвтектических кристаллов, а также замедленного отвода тепла.

2. Выявлено, что при замораживании в воде бетон испытывает внутренние сжимающие напряжения от «внешней» оболочки льда, которые сдерживают развитие деструктивных процессов от агрессивного воздействия. При замораживании в водных растворах солей бетон может свободно деформироваться вплоть до эвтектической температуры.

Отсутствие сдерживающей оболочки, а также повышенное сцепление соленого льда с бетоном приводят к большим деформациям за счет процессов образования, распространения и таяния льда и, как следствие, к ускорению накопления остаточных деформаций и развитию деструктивных процессов. Особенно это характерно при замораживании бетона в растворах солей средних концентраций (3.5%).

3. Установлено, что введение микрокремнезема в мелкозернистые бетоны с водовяжущими отношениями 0.25.0.3 приводит к значительному росту прочности на растяжение при изгибе (до 55%) и меньшему росту прочности при сжатии (до 21%). Это вызвано повышением однородности гидратных фаз, уменьшением макропористости при одновременном увеличении объема гелевых пор, снижением содержания портландита. Значительный рост прочности на растяжение при изгибе вызван увеличением тонковолокнистой гелевидной фазы, представленной низкоосновными гидросиликатами кальция.

4. Доказано, что выделяющийся в процессе дальнейшей гидратации при циклическом замораживании гидроксид кальция постоянно связывается микрокремнеземом, в результате чего происходит пополнение количества высокодисперсных гидросиликатов кальция, выражающееся в сохранении на прежнем уровне или увеличении удельной поверхности цементного камня, энергии кристаллизации Р-волластонита при ДТА. Происходит залечивание дефектов структуры, образовавшихся при агрессивных воздействиях.

5. Разработана методика назначения количества суперпластификатора С-3, необходимого для обеспечения максимального водоредуцирующего эффекта при сохранении требуемой подвижности бетонной смеси. Расчет дозировки основан на оценке суммарной площади поверхности вяжущего, исходя из положения, что на 200000 м поверхности требуется 1% добавки.

6. Установлен механизм регулирования реологических характеристик бетонной смеси при низких водовяжущих отношениях в присутствии комплексной добавки микрокремнезем + суперпластификатор, бетонные смеси с С-3 до 2.35 характеризуются высокой подвижностью, но замедленным схватыванием и твердением. Совместное введение суперпластификатора и микрокремнезема (8. 10% от массы цемента) дополнительно пластифицирует бетонную смесь без замедления схватывания и твердения.

7. Определено, что морозостойкость бетона при водовяжущих отношениях ниже 0.3 не зависит от количества вовлеченного воздуха и возрастает с уменьшением водовяжущего отношения. Для получения максимальной стойкости при низких водовяжущих отношениях обязательным условием является введение в состав бетонной смеси микрокремнезема в количестве 10. 15%.

8. Для бетонов с водовяжущими отношениями свыше 0.34 введение микрокремнезема приводит к значительному росту прочности при сжатии не вызывая существенного увеличения солеморозостойкости.

9. Разработаны составы бетонов, характеризующиеся резко сниженной капиллярной пористостью и высокой морозостойкостью (Б 600 и более) для дорожных и аэродромных покрытий без дополнительного воздухововлечения и вторичной защиты. Применение таких бетонов для возведения трубопроводов позволяет получить экономический эффект 840315.4 руб. на 100 м за счет увеличения межремонтных сроков службы конструкций.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зинов, Игорь Алексеевич, 1999 год

Список использованных источников

1. Адамчик B.JI. К вопросу о причинах разрушения бетона морских сооружений в зоне переменного уровня и о мерах борьбы с разрушением./Коррозия бетона и меры борьбы с ней.-М.: Изд. АН СССР, 1954.-С.227-230.

2. Адамчик К.А. Коррозионная морозостойкость бетона. Труды НИИЖБ.-М.:1961.вып.2.-с.105-118.

3. Алексеев С.Н., Батраков В.Г. К вопросу испытаний морозостойкости бетона в растворах солей/Труды НИИЖБ, вып. 12.-М.:1959.-с.66-77.

4. Ананян A.A. Исследование процессов перемещения влаги и образование сегрегационного льда в замерзших и мерзлых горных породах.Труды гидропроекта.сб.3.-М.: 1960. -с. 121 -148.

5. Андреев В.В. О механизме криогенного разрушения бетона при комплексном воздействии на него растворов солеи и температур./ Тепловая обработка строительных материалов продуктами сгорания природного газа и их применение.-М.: ВНИИСТ, 1981.-С.36-50.

6. Андреев В.В. Повышение стойкости железобетонных изделий из различных видов пропаренных бетонов при комплексном воздействии на них низких температур и водных растворов солей./ Автореферат дис.. .канд.техн.наук.-М.: 1980.-20с.

7. Ахвердов И.Н., Каплан Э.Л. Механизм упрочнения бетона при его раннем замораживании./II межд. симпозиум по зимнему бетонированию, Т.2.-М.: Стройиздат, 1975.-е. 14-22.

8. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона.-М.: Стройиздат, 1981-464с.ил.

9. Бабков В.В., Полак А.Ф., Комохов П.Г. Аспекты долговечности цементного камня.-Цемент, N 3, 1988.-е. 14-16.

10. Бабушкин В.И. Физико-химические процессы коррозии бетона и железобетона.-М.: Стройиздат, 1968.-187с.

11. Баженов Ю.М. Технология бетона: Учеб. пособие для вузов.-М.: Высш. школа, 1978.-455с.

12. Баженов Ю.М., Горчаков М.И., Алимов В.В., Воронин В.В. Получение бетона заданных свойств.-М.:Стройиздат, 1978.-53с.

13. Баженов Ю.М., Зазимко В.А., Нетеса Н.И. Влияние структуры дорожных бетонов на морозостойкость./ Вопросы механики и технологии сборного железобетона, применяемого для железодорожного строительства,- Днепропетровск, 1981.-е.6-15.

14.Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий.-М.:Стройиздат. 19844.-672с.

15. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны.-М.: Стройиздат, 1990.-135с.

16. Беловицкий В.А. Долговечность бетонных и железобетонных конструкций при действии концентрированных растворов хлоридов и сульфатов натрия и магния./ Противокоррозионные работы в строительстве. ЦБ НТИ, №3(114).-М.:1977.-с.13-15.

17. Бетон для строительства в суровых климатических условиях./ В.М. Москвин, М.М. Капкин, A.A. Савицкий и др.-JI.:Стройиздат, 1973.-172с.

18. Бетоны для строительных работ в зимних условиях./ Л.Г. Шпынова, O.J1. Островский, М.А. Саницкий и др.- Львов: изд. Львовского университета, 1985.-80с.

19. Болдырев А.И. Инфракрасные спектры минералов.-М.:Недра, 1976.-199с.

20. Бугрим С.Ф., Андреев B.B. Стойкость бетона в контакте с замороженными растворами солей. /Строительные материалы и их применение в нефтегазовом строительстве на Севере. Тр. АНИИСТ.:М. 1980.-С.93-102.

21. Бугрим С.Ф., Слепокуров Е.И., Мухаметгалеева С.П. К вопросу замерзания воды в капиллярно-пористых телах./ Способы строительства и материалы, применяемые в нефтегазовом строительстве и условиях Севера.-М. :Стройиздат 1980.-С.89-96.

22. Валента Ою Долговечность бетона./ V межд. конгресс по химии цемента.-М. :СтройиздатД 973.-С.288-296.

23. Важенин Б.В. Изучение процесса образования льда в порах строительных материалов и методика испытаний на морозостойкость. Автореферат дие...канд.техн.наук. М, 1968.-23с.

24. Вербецкий Г.П. Прочность и долговечность бетона в водной среде.-М.: Стройиздат, 1976.-128с.

25. Вознесенский В.А. Статические методы планирования эксперимента в технико-энономических исследованиях.-М.:Фининсы и статистика, 1981.-263с.

26. Волженский A.B. Минеральные вяжущие вещества: Учеб. для вузов.-4-е изд., перераб. идоп.-М.: Стройиздат, 1986.-464с.,ил.

27. Волженский A.B., Рожков К.Н. Кинетика связывания воды при твердении смесей гипса, портландцемента и трепела.//Сб. трудов МИСИ.М., 1977.-Т.139.-С.69-71.

28. Воронин В.В. Морозостойкость и технология бетона с модифицированным поверхностным слоем. Автореферат ди. ... докт.техн.наук. -М. :МИСИ, 1985. -48с.

29. Гинзбург Ц.Г., Литвинова P.E., Судаков В.Б. Влияние замораживания на физико-механические свойства гидротехнического бетона и основные мероприятия по обеспечению его морозостойкости.Я!

межд. симпозиум по зимнему бетонированию,т.П.-М.:Стройиздат, 1975.-с.42-50.

30. Глазырина Е.Г., Ярмаковский В.Н. Влияние замораживания бетона в раннем и зрелом возрасте на его прочность и деформативность./ II межд. симпозиум по зимнему бетонированию. Т. II.-М.: Стройиздат, 1975.-с.116-125.

31. Голубых Н.Д. Методы оценки стойкости бетона в суровых климатических условиях и агрессивных средах. Автореферат дис... канд. техн. наук.-М.: 1974.-21с.

32. Голубых Н.Д. Внутренние напряжения в бетоне при термоциклическом воздействии./Совершенствование технологии бетонов повышенной прочности и долговечности.-Уфа, 1975.-с. 100-101.

33. Горбунов С.П., Трофимов Б.Я., Жуков И.В. Об ускоренных методах определения морозостойкости бетона./Бетон и железобетон, №2,1990.-с.42-43.

34. Г.И. Горчаков И.И., Лифанов, Л.Н. Терехин Коэффициенты температурного расширения и температурные деформации строительных материалов Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов при совете министров СССР, М. 1968.-168с.

35. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы.-М.: Стройиздат, 1986.-688с.

36. Горчаков Г.И. Современные способы увеличения долговечности и надежности ЖБК на этапах заводской технологии, строительства и в эксплуатационный период. -Теория, производство и применение искусственных строительных конгломератов в водохозяйственном строительстве.-М.:ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1985.-С.57-64.

37. Горшков B.C., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физического анализа вяжущих вешеств./Учебное пособие.-М.:Высш.школа, 1981.-335с.

38. Горшков B.C. Термография строительных материалов,-М.:Стройиздат, 1968,- 238с.

39. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов.-М.:Пшцевая промышленность, 1979.-199с.

40. Грег С., Синг А. Адсорбция, удельная поверхность, пористость.-М.: Мир, 1970.-407с.

41. Грушко И.М., Ильин А.Г., Чихладзе Э.Д. Повышение прочности и выносливости бетона.-Харьков: Вшца школа, 1986.-152с.

42. Гурскис В.В. Бетоны стойкие в условиях воздействия солевых растворов при отрицательных температурах./Автореферат дис.. .канд.техн.наук.-М, 1993-21с.

43. Демпфирующие компоненты для повышения ударной стойкости и морозостойкости бетона./ Бабков В.В., Попов A.B., Колесник Г.С. и др.//Совершенствование технологии производства бетонов повышенной прочности и долговечности.-Уфа, 1985.-е. 18-20.

44. Еремеев Г.Г. К критике гипотезы Пауэрса. Бетон и железобетон, N5, 1961.-С.234-235.

45. Ефимов Б. А. Получение цементного бетона заданной морозостойкости с учетом характеристик строения. Автореферат дис. ... канд.техн.наук.-М.: 1976.-22с.

46. Журавлева JI.E. Морозостойкость бетона в зависимости от возраста его замораживания. Автореферат дис..канд.техн.наук.-Харьков, 1980. -21 с.

47. Зайцев Ю.В. Механика разрушения для строителей: Учеб. пособие для строит, вузов.-М.: Высш. шк., 1991.-228с.

48. Зайцев Ю.В., Казицкий М.Б., Цаава Г.Ф. К нормированию значений Кк для мелкозернистых бетонов. Бетон и железобетон, 1984, № 6.-С.23-24.

49. Иванов Ф.М. Исследования цементных растворов, подвергавшихся в течение 68 лет действию морской воды./ Повышение стойкости бетона и железобетона при воздействии агрессивных сред.-М.:Стройиздат, 1975.-е. 119-129.

50. Иванов Ф.М., Крылов В.В., Гладков B.C. Расчет повреждения бетонов при однократном замораживании и оттаивании./Совершенствование технологии производства бетонов повышенной прочности и долговечности.-Уфа, 1985.-е. 14-15.

51. Калоузек Г.Л. Применение дифференциального термического анализа при излучении системы Ca0-Si02 -Н20. 3-й Международный конгресс по химии цемента.-М.:Стройиздат, 1958.- с.206-219.

52. Капкин М.М., Грановский Ю.Л., Шейнфельд Н.П. Влияние добавок на морозостойкость бетона при его ускоренном испытании./ Повышение коррозионной стойкости железобетонных конструкций при морозной и сульфатной агрессии.-Челябинск, 1984.-С.57-58.

53. Капкин М.М., Грановский Ю.Л., Шейнфельд Н.П. Прочность и деформаитивность многократно замораживаемого бетона длительно сжатых элементов.//Бетон и железобетон.-1989.-N 9.-С.21-22.

54. Капкин М.М., Ярмаковский В.Н. Прочностные и деформативные характеристики бетонов различной влажности при низких отрицательных температурах./ коррозия бетона в агрессивных средах.-М.:Стройиздат, 1971.-е. 112-123.

55. Кинд В.В. Коррозия цементов и бетонов в гидротехнических сооружениях.-М.;Л.: Госэнергоиздат, 1955.-320с.

56. Ко И., Комада Е. Свойства бетона, подвергаемого замораживанию и оттаиванию./ Пятый межд. конгресс по химии цемента.-М.: Стройиздат, 1973.-С.302-303.

57. Комохов П.Г. Демпфирующие добавки для бетона./ Материалы VII Ленинградской конференции по бетону и железобетону. -Л.: Стройиздат, 1988.-е. 18.23.

58. Комохов П.Г. Оценка параметров макроструктуры бетона повышекнной трещино- и морозостойкости./ Повышение эффективности применения цементных и асфальтовых бетонов в Сибири.-Новосибирск, 1978.-с.40-46.

59. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты./ В.М. Москвин, Ф.М. Иванов, С.Н. Алексеев и др.-М.: Стройиздат, 1980.-536с.

60. Крамар Л.Я. Оптимизация структуры и свойств цементного камня и бетона введением токкодисперсной добавки аморфного кремнезема: Автореф.дис. ... канд. техн. наук: М, 1989.-17с.

61. Красильников К.Г., Тарасов А.Ф. Фазавые переходы вода=лед в порах цементного камня и бетона./ Физико-химические исследования бетонов и их составляющих. НИИЖБ, вып.17.-М.: Стройиздат, 1975.-е. 100107.

62. Крылов Б.А., Сергеев К.И., Иванова О.С. Исследование деформаций бетона при замораживании./Зимнее бетонирование и тепловая обработка бетона.-М. :Стройиздат, 1975.-с.87-98.

63. Кунцевич О.В. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений крайнего севера.-Л., Стройиздат., 1983-132с.

64. Кунцевич О.В. Требования к параметрам условно-замкнутых пор для морозостойких бетонов./ Совершенствование технологии производства бетонов повышенной прочности и долговечности.-Уфа. 1985.-е. 106.

65. Ларионова З.М. Формирование структуры цементного камня и бетона. -М.: Стройиздат, 1971.-160с.

66. Литван Г.Г. Морозостойкость цементного камня в присутствии антиобледенителей./ Шестой межд. конгресс по химии цемента. Т.2.кн.2,-М: Стройиздат, 1976.-C.40-43.

67. Лифанов И.И. К вопросу прогнозирования морозостойкости бетона./ Повышение качества и технико-экономической эффективности строительных материалов. МИСИ.№141.-М. 1977.-С.74-85.

68. Лифанов И.И. Морозостойкость бетона и температурные деформации его компонентов./Автореферат дис...докт. техн. наук.-М. 1978,-48с.

69. Лыков A.B. Явления переноса в капиллярно-поритых телах.-М.: 1954.-270с.

70. Малинин Ю.С. и др. К вопросу о гидратации и твердении портландцемента./ Ю.С. Малинин, Л.Я. Лопатникова, В.Н. Гусева, Н.Д. Клшцанис // Доклады Международной конференции РИЛЕМ. -М.: Стройиздат, 1964.-е. 147-164.

71. Матвеева О.И. Стойкость бетонов при одновременном воздействии агрессивных сред и низких температур./ Совершенствование технологии и расчета железобетонных конструкций.-М.: НИИЖБ, 1984.-с.64-66.

72. Махинин Б.В. Морозостойкость и морозосолестойкость бетона с добавками микрокремнезема./ Автореферат дис...канд.техн.наук,-С.Петербург, 1992-22с.

73. Маэно Н. Наука о льде: Пер. с яп.-М.:Мир,1988.-231с.

74. Минас А.И. Коррозия бетона и некоторых строительных материалов в условиях службы на засоленных грунтах в сухом климате./Коррозия бетона и меры борьбы с ней.-М.: изд. АН СССР, 1954.-c.231-244.

75. Миронов С. А. Морозостойкость бетона разной прочности./Бетон и железобетон, 1980, № Ю.-с. 14-16.

76. Морозостойкий бетон для морских сооружений./ Ф.М. Иванов, Э.А. Виноградов, B.C. Гладков и др. Бетон и железобетон, 1983, №3.-с.40-41.

77. Москвин В.Н., Капкин М.М., Савицкий A.M. Бетон для строительства в суровых климатических условиях.-М.: 1973.-173с.

78. Москвин В.М., Подвальный A.M., Садыков М.С. Разрушение бетона, замораживаемого в растворах солей/Коррозия бетона в агрессивных средах.-М.: Стройиздат, 1971.-е. 87-97.

79. Москвин В.М., Подвальный A.M., Самойленко В.Н. О величине коэффициента термического расширения бетона при отрицательной температуре./Бетон и железобетон, 1973, №6- с.37-39.

80. Москвин В.М., Капкин М.М., Мазур Б.М. Изменение температурных деформаций в процессе замораживания и оттаивания бетона/Коррозия, методы защиты и повышения долговечности бетона и железобетона.-М.:НИИЖБ, 1965.-С.40-53.

81. Москвин В.М., Борисенко В.М. Влияние сжимающего напряжения на проницаемость бетона //Коррозионностойкие бетоны и железобетонные конструкции. Сб.науч.трудов П/ред. С.Н.Алексеева и Ю.А.Саввиной,М.НИИЖБ, 1981 .-184с.

82. Москвин В.М., Голубых Н.Д. Разрушение бетона при замораживании / II межд. симпозиум по зимнему бетонированию, тю1ю-М.: Стройиздат, 1975.-е. 114-125.

83. Мощанский H.A. О механизме разрушения бетона при замораживании и морозостойкость бетонов в суровых условиях службы сооружений/Морозостойкость бетона. Труды НИИЖБ. М,1959,вып. 12.-c.5-18.

84. Неренст П. Воздействие мороза на бетон. IV международный конгресс по химии цемента. :М. Стройиздат. 1964.-с.520-540.

85. Влияние условий замораживания на морозоустойчивость дорожного бетона./Повышение качества цементобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов. -М.: СоюзДорНИИ, 1982. -с. 101 -105.

86. Пинус Б.И., Семенов В.В., Гузеев Е.А. Предельные деформации бетонов, подвергнутых циклическому замораживанию и оттаиванию./Бетон и железобетон, 1981, №10 - с. 19.

87. Погорелов С.Н. Повышение морозостойкости сталефибробетонов введением активных минеральных добавок: Автореферат.дис. ...канд.техн.наук: Ленинград, 1991.-24с.

88. Рамачандран Р. Применение дифференциального термического анализа в химии цементов. - М.: Стройиздат, 1977.-216с.

89. Рекомендации по ускоренному методу испытаний морозостойкости бетона конструкций, работающих в уровне талых вод в условиях крайнего Севера. О.Б.Кунцевич, А.Ф.Серенко, А.Н. Полтавченко.Ленинград: ЛИИЖТ,1988.-5с.

90. Рекомендации по ускоренному методу испытаний морозостойкости бетона конструкций, работающих в уровне талых вод в условиях крайнего Севера. О.Б.Кунцевич, А.Ф.Серенко, А.Н. Полтавченко. Ленинград: ЛИИЖТ,1988.-5с.

91. Рекомендации по повышению стойкости и долговечности бетона и железобетона на объектах газовой промышленности в условиях Крайнего Севера.-М.. ВНИИСТ, 1972.-33с.

92. Руководство по определению структурных характеристик цементного теста, цементного камня, строительного раствора и бетона.-Р 284-77./ВНИИСТ,М: Миннефтегазстрой, 1979.-45с.

93. Б.А.Савельев. Методы изучения мерзлых пород и льдов.М.Недра, 1985.-222с.

94. Справочник химика. Основные свойства органических и неорганических соединений. Под.ред. Б.П. Никольского. T.7.JL,Химия, 1965.-1168с.

95. Стольников В.В. О теоретических основах сопротивляемости цементного камня и бетонов чередующимся циклам замораживания и оттаивания.-JL, Энергия., 1970-67с.

96. Судаков В.И. Клочков JI.B. Разработка методик количественного определения клинкерных минералов на рентгеновском рефрактометре.-М.: Гипроцемент, 1968.-60с.

97. Сычев В.П. исследование морозостойкости бетона применительно к суровым климатическим условиям Якутии./ Автореферат дис.. .канд.техн.наук. -Харьков, 1976-21 с.

98. Теплотехнический справочник. Изд.2-е, перераб. Под ред. В.Н. Юренева и П. Д. Лебедева. Т. 1.М.,Энергия, 1975.-744с.

99. Теплотехнический справочник. Под ред. С.Г. Герасимова.Т.1. Ленинград, Государственное энергетическое издание, 1957.-728с.

100. Тейлор Х.Ф.У. Гидросиликаты кальция.// Химия цемента. -Стройиздат, 1969,-с. 104-167.

101. Трофимов Б.Я., Муштаков М.И. Технология бетона и железобетона. Коррозия бетона.-Челябинск: Изд.ЧГТУ.-108с.

102. Хигерович М.И., Меркин А.П. Физико-химические методы исследования строительных материалов. - М.: Высш.школа, 1968.-36с.

103. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов.-М.:Стройиздат, 1979.-344с.

104. Шейнин A.M., Якобсон М.Я. Морозостойкость бетонов с добавкой С-3 при сниженном содержании цемента// Бетон и железобетон.-1987.-№1.-с.24-26.

105. Шейнин A.M. Повышение качества бетона для дорожных покрытий путем подбора его состава с учетом технологических свойств./ Исследование и обобщение опыта проектирования, строительства и эксплуатации цементобетонных покрытий автомобильных дорог. Труды Союздорнии, вып.63.М.-1973.-с23-28.

106. Шпынова Л.Г. и др. Физико-химические основы формирования структуры цементного камня./Л.Г.Шпынова, В.И. Чих, М.А.Саницкий и др.-Львов: Выща школа, 1981.-157с.

107. Шпынова Л.Г., Синенькая В.И., Чих В.И. Электронная микроскопия цементного камня автоклавного твердения,- Львов: Выща школа, 1978.-123с.

108. Шпынова Л.Г., Саницкий М.А., Новосад П.В. О стехиометрии продуктов гидратации CaSiO .//Известия ВУЗов. Химия и химическая технология.-1982.- т.25.- N 5.-С.604-606.

109. P.C.Aitcin и M.Pigeon./Perfomans of concrete of condensed silica fume concrete used in pavement and sidevalks./ Durability of building materials, N 3, 1986.-p.353-368.

110. Beddoe R.E. and Setzer V.M. Phase transformations of water in hardened cement paste a low-temperature investication Cement and Concrete Research. Vol. 22., 1990.-p.236-242.

111. Bull M., Acker P. Creep of silica fume concrete.//cement and concrete researt, 1985.-Vol. 15-N3.-p.463-466.

112. Collepardi M., Corradi M., Valente M.. Influence of Polymerization of Sulfonated Napthalene and its Interaction with Cement., Amer. Concr. Inst. SP-68, 1981.-p.485-498.

113. Collepardi M., Corradi M., Baldini G. and Pauri M.. Influence of Sulfonated Napthalene on the Fluidity^ of Cement Paste., VII Intern.Congr.Chem. Cements, Paris, Vol. Ill, 1980.-p.20-25.

114. Collinz A.R. The Destraction of Concrete by frost.-Inst, of Eng. 1944.

115. Critical air-void spacing factors for water-cement ratio concretes with and without condenced silica fume. Cement and Concrete Research. Vol. 17., 1987.-p.896-906.

116. Chen Zhi-Yang, Zhang Xio-Zhong, Tong-Ji. Distribution of Ca(OH)2 and of the CSH phase in the Oolithic Marble/Hydrated Cement Paste Interfacial Zone. 8th International Congress on the Chemistry of Cement, Rio de Janeiro: Brasil, 1986.-p.p.449-454.

117. Didamoni H.E., Khalil A.A. Investigation jf the hydration product of the system Ca0-Al203-Si02 in presense of waryrring amounts of Si02. // Zement-Kalk-Gips. -1981,-N 12. p.660-663.

118. Feldman R.F. Dependence of the durability of motars on sand/cement ratio and micro-silica (silica fume) addition. Durability of bilding material.: Amsterdam, № 4,1986.-137-149p.

119. Feldman R.F. The effect of sand/cement ratio and silica fume on the microstructure of mortars/ Cement and concrete research., Vol.16, 1986.-hh.31-39.

120. Huang Cheng-YI, Feldman R.F. Influence of silika fume on the microstructural development in cement mortars.//Cement and concrete research, 1985.-Vol. 15.-N4.- p.285-294.

121. Kamada E. Frost damage of concrete consudering freezing point depression of capillary water in hardened cement paste./Bulletin of Faculty of Engineering, Hokkaido Univerity, N 145, 1988.-p.53-61.

122. Kobayashi M., Nakakuro E., Kodama K., Negami S. Freeze - Thaw Resistance of Superplasticized Concretes& Development in the Use of Superplasticizers. Special Publication 68. ACI. Detroit. 1981.-p.269-282.

123. Litvan G.G. Frost action of cement in the presence of deicers./Cement and concrete research, Vol.3, N 3,1976.-p.351-356.

124. Litvan G.G. Phase tranzitions of adsorbates: IV, Mechanism of frost action in hardened cement paste./Jacs,Vol.55, N 1, 1972.-p38-42.

125. Litvan G.G. Phase tranzitions of adsorbates: VI, Effect of Deicing Agents on the Frezing of Cement Paste. Journal of the American Ceramic Society. Vol. 58. N 1-2, 1975.-p.26-30.

126. Malhotra V.M. Strength and durability characterictics of concrete incorporating a pelletized blast furnance slag./Fly ash , silica fume, slag and other mineral by-products in concrete, vol.11. ACI, sp-79.-Detroit, 1983.-891-921.

127. Monteiro P.G.M., Rashed A.I. Ice in cement paste as analyzed in the low-temperature scaning microscope./Cement and concrete research, Vol.19, N2, 1989.- h.306-314

128. Older I., Beccer Th. Effect of Some Liquefying Agents on Properties and Hudratation of Portland Cement and Tricalcium Silicate Pastes, Cem.Concr.Res., 1980, № 10.-p.321-331.

129. E. Okada, M. Hisaka, Y. Kazama and K. Hattori. Freeze - Thaw Resistance of Superplasticized Concretes& Development in the Use of Superplasticizers. Special Publication 68. ACI. Detroit. 1981.-p.215-231.

130. P.J.M. Monteiro, P.K. Mehta Improvement of the aggregate-cement paste transition zone by grain refinement of hydration products. 8th International Congress on the Chemistry of Cement, Rio de Janeiro: Brasil, 1986.-p.p.433-438.

131. Powers T.C. Proc. Am.Cone. Inst. 29. 245.1945.

132. Powers T.C. The mechanism of Frost Action in Concrete. Station Walker Lecture Series on the Materials Sciences. N 3. Presented at the University of Maryland, National Sand and Gravel Association. 18 Nov. 1965.

133. Ramachandran V.S. Influence of Superplasticizers on the Hydratation of Cement& 3rd Intern.Congr.Polymers in Concrete, Koriyama, Japan, 1981.-p. 1071-1081.

134. Verbek G.I., Kliger P. Stadies of salt scaling of concrete./ Bulletin N 150. Highway research board, 1957.-p.l-13.

135. Wang Jia, Liu Baoyan, Xie Songshan, Wu Zhongwei. Inprovement of paste-aggregate by adding silica fume. 8th International Congress on the Chemistry of Cement, Rio de Janeiro: Brasil, 1986.-p.p.433-438.

Коэффициенты уравнений регрессии

Отклик Кол-во циклов Коэффициенты уравнений

Ьо Ъ1 ь2 Ьп Ьп Ьц

Ксж, МПа 0 64.300 3.125 -5.467 -0.025 -0.175 1.950

10 67.700 3.850 -4.883 -3.299 -0.450 -1.450

20 70.100 6.350 -5.367 -4.150 3.200 -3.100

30 61.500 8.025 -9.133 -5.275 -3.575 -4.650

40 61.300 8.475 -14.417 3.025 4.325 -6.200

50 58.700 7.675 -12.117 1.575 3.075 -13.200

60 53.700 8.200 -17.183 -0.550 -1.800 -1.850

Ыизг, МПа 0 8.660 1.240 -0.400 0.125 0.425 -0.960

10 8.270 2.098 -0.560 -1.617 0.228 0.045

20 8.050 1.830 -1.330 -1.535 0.005 -0.570

30 5.980 0.965 -2.525 0.060 -0.879 -1.645

40 3.770 1.417 -2.252 -0.822 -0.797 0.940

50 2.990 1.325 -1.612 1.025 -1.210 -0.795

60 1.550 1.575 -2.195 0.810 -1.430 1.094

Кмрз 0 - - - - - -

10 1.045 0.012 0.005 -0.052 -0.003 -0.045

20 1.090 0.058 -0.005 -0.065 0.057 -0.082

30 0.960 0.080 -0.070 -0.079 -0.040 -0.110

40 0.950 0.095 -0.150 0.040 0.085 -0.130

50 0.910 0.085 -0.128 0.025 0.059 -0.235

60 0.84 0.087 -0.197 -0.027 -0.007 -0.065

Зуд, м2/г 0 166.000 15.750 3.333 -4.749 5.750 3.499

10 169.000 20.750 4.167 -6.250 1.250 3.999

20 166.000 19.500 9.000 -10.999 11.500 -10.001

30 174.000 22.250 2.833 -23.249 10.750 16.999

40 145.000 20.000 12.750 -12.749 3.500 9.749

50 150.000 8.750 0.833 -31.249 12.250 23.998

60 138.000 18.750 -6.833 -29.248 1.250 34.998

Продолжение приложения 1

Кол- Коэффициенты уравнений

Отклик во циклов Ь0 Ьх ь2 Ъи Ь\2 ь22

Энергия 0 2.550 1.659 0.355 0.591 -0.184 -0.650

кристал 20 3.100 1.325 0.008 0.275 -0.025 -0.325

(З-вол- 30 2.000 1.975 0.300 1.000 0.375 -0.650

ластони 40 1.350 1.086 0.157 -0.111 0.239 0.350

та 60 1.200 1.312 0.333 0.137 0.387 0.275

Содер- 0 2.500 -2.375 0.500 0.575 -0.275 -0.450

жание 20 2.300 -2.468 0.467 -0.267 -0.325 0.450

свобод- 30 2.150 -2.618 0.425 0.358 -0.375 0.125

ного 40 2.000 -3.243 0.333 0.758 -0.250 0.499

Са(ОН)2 60 2.000 -2.868 0.308 0.958 -0.375 -0.075

Кол-во 0 10.600 -0.975 0.683 2.575 -0.225 -3.200

хим. 20 9.500 -0.425 1.167 0.075 -0.075 0.350

Связан- 30 8.000 -0.950 0.633 -0.399 0.099 2.699

ной 40 8.000 -0.575 -0.117 -0.475 -0.325 1.500

Воды 60 8.000 -0.950 0.567 -0.099 0.099 0.399

Доля 0 72.500 0.500 -2.667 4.500 -1.500 -3.001

геле- 10 73.500 1.250 -2.500 8.750 1.750 -4.000

вых 20 66.500 -0.500 -2.500 -3.997 -1.000 5.499

пор,% 30 63.500 -1.000 -3.167 -1.499 3.000 -2.500

40 55.500 -1.250 -3.500 -7.249 0.750 11.999

50 74.500 -5.750 -3.000 -1.749 2.250 -3.500

60 74.100 -3.750 -3.167 -0.249 1.250 -6.601

0 14.500 -1.500 -1.000 -4.999 0.500 3.998

Доля 10 13.500 1.687 0.208 3.687 -1.187 -2.000

микро- 20 10.500 3.000 0.833 3.502 0.000 0.499

пор, % 30 10.500 3.500 -1.167 1.499 -2.500 -2.500

40 20.500 3.500 -2.667 11.000 5.000 -16.000

50 11.500 3.250 2.333 2.749 -0.250 3.500

60 15.500 3.000 1.167 -1.999 0.000 4.499

Продолжение приложения 1

Отклик Кол- во циклов Коэффициенты уравнений

Ъо Ь1 ь2 Ъп Ьи Ь22

Доля переходных пор, % 0 13.500 0.750 3.333 0.250 1.250 -1.500

10 12.500 -3.250 2.167 -12.750 -0.750 6.997

20 22.500 -2.250 1.670 0.250 0.750 -5.499

30 25.500 -2.750 4.000 0.250 -0.750 -0.499

40 23.500 -2.750 6.334 -3.749 -5.750 4.497

50 14.500 2.750 0.833 -0.249 -2.250 0.999

60 10.500 1.250 1.500 1.750 -1.250 1.996

Остаточные деформации бетона

№ Цикла Относительные деформации бетона х10"4, мм/мм

1 2 3 4 5 6 7 8

0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

1 0.049 -1.107 0.143 -0.482 -0.794 2.018 -1.723 -0.169

2 0.84 1.464 2.402 1.152 1.152 1.152 -1.035 0.215

3 0.503 -0.747 0.815 0.190 -0.122 1.752 -0.747 0.503

4 0.527 0.527 0.840 0.839 0.527 0.527 -0.098 0.527

5 1.340 2.402 1.464 1.464 1.777 2.402 -0.410 0.840

6 3.411 1.536 1.224 4.661 3.724 2.786 1.224 1.536

7 2.157 1.290 1.403 3.940 3.315 1.752 0.190 -0.122

8 2.440 0.789 1.211 4.150 1.690 1.514 0.246 0.574

9 2.592 0.836 1.917 5.276 1.425 1.892 0.087 0.812

10 2.655 0.980 2.343 6.321 1.318 1.916 0.309 0.963

11 2.873 1.128 3.315 7.690 1.440 2.065 0.503 1.128

12 3.507 2.569 3.507 6.319 1.320 3.194 1.007 1.632

13 2.498 1.248 1.873 8.435 2.185 2.810 1.560 1.560

14 2.185 1.248 2.186 8.123 1.560 2.811 1.248 0.311

15 1.272 0.335 1.898 7.520 0.648 2.522 -0.602 -0.290

16 1.404 -0.158 2.998 9.998 1.560 2.967 -0.002 0.154

17 0.202 0.702 2.233 9.577 2.109 3.640 0.046 0.202

18 0.695 1.413 2.788 10.226 2.882 3.757 0.695 0.819

21 1.017 1.423 3.423 12.829 3.423 5.298 0.705 0.673

22 3.027 2.402 3.277 15.277 2.715 5.652 0.777 -0.098

23 3.154 1.904 3.279 15.373 4.373 6.581 0.467 0.373

24 3.388 2.013 3.919 15.762 5.169 6.881 0.888 0.888

25 3.700 1.888 1.513 16.231 5.200 6.731 0.325 0.419

26 4.013 2.075 4.481 18.012 6.513 10.075 1.200 1.200

27 4.315 2.215 6.440 20.377 8.596 9.784 1.440 1.659

28 4.421 2.796 6.921 20.202 7.390 9.421 0.859 0.827

29 4.373 2.810 5.623 21.748 7.811 9.467 0.404 1.311