Добавь воды Экология

Влияние пониженных и повышенных температур на твердеющий цемент.

Понижение температуры замедляет процесс твердения цемента и, следовательно, снижает его механическую прочность. Схватывание и твердение практически прекращаются при превращении воды в лед. После оттаивания этот процесс возобновляется, но конечная прочность при этом уменьшается. Быстротвердеющие цементы менее чувствительны к понижению температуры, так как характеризуются повышенным тепловыделением и быстрее наращивают прочность.

Прочность бетона к моменту возможного замораживания должна составлять не менее 50-70% от проектной в зависимости от вида конструкции. Для достижения этой прочности в зимних условиях бетон должен выдерживаться по методу термоса, основанному на применении утепленной опалубки и защитного покрытия открытых поверхностей, обеспечивающих замедленное остывание бетона до того момента, когда он приобретет требуемую прочность. Наряду с этим применяют искусственный прогрев бетона электрическим током, паром или теплым воздухом.

При зимних работах используют и так называемые противоморозные добавки, затворяя бетон на растворах солей (смесь CaCl2 с NaCl, поташ), понижающих температуру замерзания жидкой фазы в твердеющем бетоне и ускоряющих его твердение. Применение противоморозных добавок позволяет не нагревать бетон при твердении. При использовании в качестве противоморозных добавок хлористых солей бетон можно применять только для неармированных конструкций.

Большое значение для целого ряда сооружений имеет морозостойкость уже затвердевшего цементного раствора или бетона, особенно в тех случаях, когда многократное замораживание и оттаивание сопровождаются увлажнением водой. Такое совместное действие воды и мороза наблюдается, в частности, в частях плотин, шлюзов и ряда других гидротехнических сооружений, расположенных в зоне переменного горизонта воды. Вредное действие описанных факторов объясняется тем, что вода, замерзая в порах и случайных трещинах бетона, увеличивается в объеме, что создает давление на стенки пор и вызывает в бетоне внутренние напряжения. Многократное замерзание и оттаивание могут разрушить бетон. Следует отметить, что наиболее морозостойкие бетоны получаются на основе цемента. Большое значение имеет структура бетона, его плотность и степень водонасыщения.

В зависимости от назначения сооружений и климатических условий бетон должен выдерживать от 15 до 150, а иногда и более циклов замораживания с промежуточным оттаиванием.

Для повышения морозостойкости; а следовательно, и долговечности цементного бетона применяют так называемые воздуховлекающие добавки, к которым относят: абиетат натрия — продукт нейтрализации (омыления) абиетиновой смолы (винсол), омыленный (нейтрализованный) древесный пек и некоторые другие. Эти добавки вводят в небольшом количестве, примерно 0,05-0,2%.

Воздухововлекающие добавки не только повышают морозостойкость, для чего они главным образом и предназначены, но и водонепроницаемость, улучшают подвижность и уменьшают водопотребность бетонов и растворов. При этом несколько снижается прочность и уменьшается объемный вес. Обычно при смешении цемента (без добавок) с водой и заполнителями в процессе приготовления бетонной смеси в ее состав вовлекается некоторое количество мелких пузырьков воздуха (не более 2%). Введение воздухововлекающих добавок увеличивает содержание воздуха в бетонной смеси на 3-5%, в ней образуется много мельчайших замкнутых воздушных пузырьков, равномерно распределенных по всей массе материала. Эти пузырьки воспринимают возникающее при замерзании бетона давление расширяющейся воды и тем самым ослабляют давление на стенки пор.

Повышение температуры ускоряет процесс твердения цемента и увеличивает его прочность. Необходимым условием при этом является наличие влажной среды. В противном случае повышение температуры может значительно понизить прочность твердеющего цемента.

С учетом этого заводы бетонных изделий пользуются следующими приемами, ускоряющими процесс твердения бетона: пропариванием в пропарочных камерах насыщенным паром нормального давления; запариванием бетонных изделий в автоклавах паром под давлением около 9 атм; электропрогревом твердеющего бетона. Наиболее распространен первый метод, причем обычно через 10-12 ч пропаривания достигается не менее 70% отпускной прочности изделий. Через 28 суток прочность пропаренных изделий все же на 10-20% ниже прочности изделий, твердевших весь этот срок при обычных температурах.

Затвердевшие растворы и бетоны не могут считаться вполне огнестойкими, а тем более огнеупорными, так как продукты, составляющие затвердевший цементный камень, разрушаются при повышенных температурах. Так, например, Са(ОН)2 обезвоживается при 547 0С, а гидросиликат кальция начинает терять гидратную воду при температуре 180-200 0С. Тем не менее бетон оказывается достаточно стойким при пожарах, так как в этом случае высокие температуры действуют только на его поверхность, внутри же него температура не доходит до критических пределов.

Согласно исследованиям К. Д. Некрасова, стойкость цементных растворов и бетонов по отношению к длительному действию высоких температур может быть повышена при  добавке к цементу некоторых тонкомолотых минеральных добавок. В сочетании с огнеупорными заполнителями них можно получать жаростойкие бетоны, пригодные для применения в условиях высоких температур. Обычный бетон на цементе используют в элементах конструкций тепловых агрегатов, где температура не выше 200 0С. Бетон на цементе или шлакоцементе с заполнителями виде боя глиняного кирпича, отвального доменного шлака, вулканического туфа, базальта, диабаза и андезита без тонкомолотых добавок может применяться в условиях службы до 350 0С При введении в эти бетоны тонкомолотых добавок цемянки, золы-уноса, пемзы, гранулированного доменного шлака температура, которую может выдержать материал, повышается до 700 0С. При добавке же к цементу шамота в тонком лотом виде, а также в виде мелкого и крупного заполнителя, получают жаростойкий бетон, который может служить 1200°С. Наконец, если в цемент ввести фосфорный ангидрид (в виде фосфоритной муки или ортофосфорной кислоты), а в бетон тонкомолотые хромит и магнезит и в виде мелкого и крупного заполнителя — хромит, то температура службы того бетона повышается по 1700 0С.