Зависимость между степенью морозостойкости бетона и средним интервалом между порами

Пауэрс в своей «теории интервала между порами» пытался найти зависимость между степенью морозостойкости бетона и средним интервалом между порами. Эта теория основывается на предположении, что цементный камень не будет расширяться при замерзании, если замерзающая вода будет оттесняться в воздушные поры, что возможно при определенном интервале между порами.

Метод получения данных для расчета по этим формулам, так называемый «метод линейной секущей», изложен в статье Брауна и Пирсона. Формулы Пауэрса не дают действительного интервала, но позволяют, по его мнению, рассчитать величины интервала, которые примерно пропорциональны действительному среднему интервалу.

В дальнейших работах Пауэрса интервал используется как мера среднего расстояния между порами для установления эмпирических зависимостей. Одна из таких зависимостей была получена путем обработки результатов лабораторных испытаний, полученных Клайджером. В этих испытаниях морозостойкость оценивалась числом циклов замораживания до расширения 0,1%. Пауэрс пришел к выводу, что морозостойкость различных составов была примерно одинакова, когда их факторы интервала были близкими и не превышали 0,01 дюйма. В адрес Пауэрса были сделаны критические замечания. В частности, отмечалось, что три различных сочетания из цементов и заполнителей имели различную морозостойкость при том же самом факторе интервала. В случае различных заполнителей фактор интервала не является определяющим. Указывалось также, что бетоны с L ниже 0,01 дюйма и с относительно небольшими колебаниями величины L сильно различались по морозостойкости.

Теоретический анализ, проведенный нами, позволил сделать вывод, что предельная величина интервала не может быть постоянной величиной, например, 0,01 дюйма, а зависит от характеристик материала (коэффициента фильтрации, предела прочности при растяжении) и скорости замораживания.

В 1958 г. была опубликована работа Майленза, Волкодова, Бэкстрома и Бэрроуза, посвященная возникновению, развитию и влиянию системы воздушных пор в бетоне. В этой работе приведены характеристики воздушно-пористой системы в затвердевшем бетоне, полученные с помощью микроскопических методов исследования. Представляют интерес результаты исследования образцов бетона, высверленных из сооружений, а также контрольных образцов, полученных со строительств.

В числе исследованных бетонов без воздухововлекающих добавок были образцы из плотин крупных гидростанций Гранд-Кули, Гувера и Паркера. В таком бетоне содержание воздуха колебалось от 0,2 до 5,7% и составляло в среднем 1,9%. Удельная поверхность воздушных пор была в пределах 43-444 см2/см3, в среднем 177 см2/см3. Фактор интервала Пауэрса, характеризующий расстояние между порами, колебался в очень широких пределах от 0,02 до 0,15 см, а его средняя величина 0,063 см значительно превосходила норму, рекомендованную Пауэрсом для морозостойких бетонов (0,025 см).

Таким образом, опытные данные показывают, что средний размер пор или интервала между порами не является фактором, определяющим морозостойкость бетона. Особенность бетона состоит в том, что функция, которую выполняют его поры при действии попеременного замораживания и оттаивания, зависит не только от их размеров, но также от их расположения в цементном геле и происхождения.

Отсюда следует, что необходимо разработать характеристики пористости, которые учитывают размер и качество определенных групп пор в бетоне. Желательно, чтобы эти характеристики позволяли предвидеть изменения пористости твердеющего бетона во времени и могли бы быть использованы как при проектировании состава морозостойкого бетона, так и для контроля за структурой уложенного бетона.