ТВЕРДЕНИЕ И СВОЙСТВА БЕТОНОВ

ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА

 

Механизм положительного влияния избыточного давления среды на формирование структуры и свойств бетона вряд ли следует искать в получении более устойчивых, бездефектных модификаций кристаллогидратов, повышении степени гидратации цемента под давлением и т.п. Контракционная усадка цементного геля и избыточное давление среды – эти два фактора являются определяющими в повышении свойств затвердевшего цементного камня и бетона, на что обращала внимание Л.А.Малинина. Именно, соответствие и согласование этих двух аспектов и есть причина столь позитивного результата.

Стадийный характер электрохимического взаимодействия цементных минералов с водой приводит к циклическому самоуплотнению цементных зерен под действием развивающегося в межзерновом пространстве вакуума. То есть «движущей силой» структурообразования цементного камня является вакуум, образующийся в цементной системе в результате периодического разрушения граничных полимолекулярных энергетических структур и потребления клинкерными минералами порций молекул воды. При этом очевидно – чем выше разность давлений в межзерновых пустотах формирующегося микробетона и окружающей среде, тем интенсивнее и полнее самоорганизация системы.

Отсюда закономерен интерес, каким образом будет протекать процесс гидратационного твердения портландцемента и структурообразования системы в условиях пониженного давления (вакуума)? Если «движущей силой» формирования и становления микробетона является вакуум, то можно предположить, что при пониженном давлении окружающей среды структура цементного камня может либо вообще не образовываться, либо иметь более низкие показатели по сравнению с твердением в обычных условиях.

Экспериментальных работ в части изучения характера твердения и свойств бетона, длительное время выдерживаемого в условиях вакуума, автором не обнаружено. Известны работы, касающиеся вакуумной обработки различных бетонных смесей с помощью специального оборудования (вакуум-щитов, вакуум-ковров и др.). Обработанные таким образом изделия имеют повышенную плотность, прочность, долговечность. Однако, вакуумная обработки бетонных смесей на формовочной стадии, конечно же, не моделирует процесс длительного твердения цементной системы в среде пониженного давления.

В связи с этим были выполнены специальные опыты по уточнению продолжительного влияния вакуума среды на твердение и свойства цементного камня. Приготовленное стандартным методом цементное тесто с В/Ц=0,26 и 0,30 укладывали в формы образцов-кубиков с ребром 2 см, тщательно уплотняли, поверхность образцов заглаживали и плотно закрывали металлической пластиной. Часть образцов твердела в естественных условиях, часть – помещали под колпак вакуумной установки. С помощью компрессора из-под колпака откачивали воздух до предельно достижимого разряжения (около 0,094 ат) и выдерживали формы с твердеющими образцами. Для компенсации неизбежного подсоса воздуха под колпак установки компрессор в течение всего периода испытаний работал непрерывно. Твердеющие образцы сообщались с окружающей средой через неплотности разъемов форм. После семи суток твердения образцов в условиях вакуума компрессор отключали и через сутки (к этому времени под колпаком восстанавливалось атмосферное давление) производилось раскрытие форм, визуальное обследование и испытание образцов. Часть образцов в дальнейшем выдерживали в плотной полиэтиленовой упаковке (для предотвращения пересушивания) и испытывали в двадцативосьмисуточном возрасте. Результаты испытания (табл.6.4) достаточно прогнозируемы – пониженное давление среды резко ухудшает все свойства камня.

Таблица 6.4

Физико-механические свойства цементного камня, твердевшего

в естественной среде и в условиях вакуума

 

Физико-механические показатели	Ед. изм.	Показатели цементного камня, твердевшего в условиях
обычного давления	вакуума
В/Ц=0,26	В/Ц=0,30	В/Ц=0,26	В/Ц=0,30
Возраст – 8 сут
Усадка	%	2,4	3,6	нет	нет
Средняя плотность	кг/куб.м
Прочность при сжатии	МПа	38,8	29,5	21,5	20,5
Возраст – 28 сут
Усадка	%	2,6	3,8	нет	нет
Средняя плотность	кг/куб.м
Прочность при сжатии	МПа	40,3	34,5	27,5	24,2

Полученные данные имеют определенное практическое значение. Так, например, без предварительных исследований сложно дать однозначный ответ на вопрос о целесообразности производства бетонных работ в высокогорных районах с пониженным атмосферным давлением. Может быть, в данном случае экономически более выгодно доставлять в эти районы уже готовые бетонные и железобетонные конструкции, изготовленные в условиях нормального атмосферного давления.