Теория седиментационных процессов

Уменьшению седиментации цементного теста способствовало также повышение тонкости помола цемента и наличие в нем небольшого количества трехкальциевого алюмината, так как образующийся гидроалюминат кальция создает пространственную тиксотропную сетку.

Весьма эффективным мероприятием для уменьшения расслоения бетонной смеси является тщательный подбор гранулометрического состава смеси цемент-песок крупный заполнитель. Уменьшение расслоения сопровождается резким уменьшением преимущественного размера пор в цементном растворе (например, с 80- Ю-4 до 2,5- Ю-4 см).

Разработанная В. В. Стольниковым теория седиментационных процессов и мероприятия по устранению их вредного влияния на строение бетона имеют большое значение для получения водонепроницаемых и морозостойких бетонов.

В. В. Стольников использовал в качестве суммарной физической характеристики строения бетона показатель интенсивности капиллярного всасывания, определяемый по разработанной им методике. В его исследованиях наблюдалось повышение морозостойкости при уменьшении интенсивности капиллярного всасывания, которое зависит от общей пористости, а также от ее физического характера. Наиболее эффективным мероприятием по уменьшению капиллярного всасывания оказалось одновременное снижение В/Ц и сокращение расхода цемента, что достигалось введением добавки с. н. в. (смола нейтрализованная воздухововлекающая).

Теория миграции влаги разработана А. Ф. Лебедевым, Н. А. Цытовичем, М. И. Сумгиным, А. В. Лыковым и другими советскими учеными. По этой теории распределение влажности в замерзающем пористом теле является функцией всех процессов, происходящих при замерзании.

А. И. Конопленко применил теорию миграции влаги для объяснения процесса разрушения бетона при попеременном замораживании и оттаивании.

Результаты опытов А. И. Конопленко и других исследователей подтвердили, что миграция воды направлена к охлаждаемой поверхности бетона. Вследствие миграции увеличивается насыщение пор вблизи наружной поверхности, что обусловливает разрушение наружных слоев бетона.

По нашему мнению, миграция влаги в бетоне является одной из существенных причин его разрушения при действии попеременного замораживания и оттаивания, однако влияние миграции должно рассматриваться в связи с другими факторами.

Основываясь на работах академика П. А. Ребиндера о формах связи воды с твердым веществом, Н. А. Мощанский дал научную классификацию пор и неплотностей в бетоне, которую мы использовали в нашей работе.

В ряде работ развивалась гипотеза о «термической несовместимости» компонентов бетона. Различие в величине их коэффициентов температурного расширения рассматривалось как одна из основных причин разрушения бетона при циклическом изменении температуры. Обсуждение проблемы «термической несовместимости» выявило, что в вопросе о роли различной температурной деформации составляющих бетона в процессе его физической коррозии нет единого мнения. Нам представляется, что влияние различной температурной и усадочной деформации крупного заполнителя и раствора, цементирующего зерна заполнителя, должно рассматриваться в свете работ Ю. А. Нилендера о роли микроструктурных напряжений.

Коллинс рассматривает морозостойкость бетона с точки зрения роста кристаллов льда, применив к бетону гипотезу Тебера и Буюкоса о замерзании почвы. По мнению Коллинса, вследствие охлаждения, идущего снаружи, в бетонном массиве образуется лед в виде слоев, параллельных наружной охлаждаемой поверхности. Разрушение бетона происходит под действием давления растущих кристаллов льда.

Предположение о послойном образовании льда не согласуется с результатами наших опытов по изучению миграции воды в бетоне при циклическом замораживании.

В 1945 г. Пауэре опубликовал рабочую гипотезу для дальнейшего изучения морозостойкости бетона, которая известна как гипотеза гидравлического давления. Она основана на предположении, что замерзающие наружные слои бетона расширяются и оказывают давление, оттесняющее внутрь еще не замерзшую воду, в результате чего в бетоне возникает гидравлическое давление, рассматривавшееся как причина разрушения бетона.

Эта гипотеза была экспериментально проверена Валента. В опытах использовали половинки кубиков из цементного теста в возрасте от двух до шести месяцев. Образцы насыщали в вакууме и затем хранили в воде в течение нескольких дней до постоянного веса. Образцы охлаждали со стороны нижней и боковых граней. Верхнюю грань соединяли с пьезометрической трубкой, заполненной водой, а свободную поверхность грани покрывали гидроизоляцией, препятствующей высыханию. Замораживали образцы при -4 и -9° С в течение 2 ч.

В опытах наблюдалось не повышение, а понижение высоты водяного столба соответственно на 9 и 13 мм. В образцах цементного камня, насыщенных под вакуумом, не происходило оттеснения воды от охлаждаемых поверхностей к «теплой» грани. Замораживание воды в аналогичных условиях, как и следовало ожидать, сопровождалось сначала некоторым понижением водяного столба, затем при образовании первых кристаллов льда произошел резкий подъем и наблюдалось дальнейшее равномерное повышение уровня.

Валента приводит также результаты испытания образцов цементного теста на сжатие и растяжение в обычном и замороженном состоянии. Замороженный цементный камень имел более высокую прочность на сжатие (этого ожидали экспериментаторы) и значительно более высокую прочность на растяжение. В момент разрыва вокруг некоторых пор было влажное кольцо, что указывало на наличие воды в переохлажденном состоянии, несмотря на низкую температуру (-23°С).