книги / Мониторинг состояния цементобетонных дорожных конструкций

На наш взгляд, систематическое несоответствие значений, вычисленных по зависимости В.Н. Пунагина с нашими экспериментальными данными объясняется различием параметров климатической среды, воздействовавшей на бетон.

Определенный интерес вызывает относительное изменение значений коэффициентов призменной прочности бетонов в результате воздействия

климата, характеризующееся величиной ∆ = (Кпп* −Кпп )/ Кпп и представ-

ленной в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Значения коэффициентов призменной прочности

Анализ этих данных показывает, что воздействие климатической среды приводит к увеличению значений коэффициентов призменной прочности практически для всех бетонов, но пропарка способствует этому явлению в большей степени, однако пластификация бетонов добавкой ПЯ-01 смягчает этот эффект, а для непропаренных бетонов в возрасте 28 суток, 6, 18 и 24 месяцев наблюдается уменьшение Кпп* . Причем пластификация бетона в нашем случае привела к уменьшению коэффициен-

91

тов призменной прочности бетонов, твердевших в нормальных условиях, т.е. оказала негативное действие на соотношение призменной и кубиковой прочностей. Выявлена тенденция к снижению значений коэффициентов призменной прочности с возрастом, начиная с 12 месяцев.

Сопоставление прочностных характеристик бетонов, твердевших под воздействием климатической среды, с твердевшими в нормальных условиях, удобнее вести с помощью относительных значений

где R*, Rbn , R, Rb – абсолютные значения кубиковой и призменной проч-

ностей бетонов, испытывающих воздействие климатической среды и твердевших после изготовления в нормальных условиях.

Переход к относительным величинам позволяет устранить систематическую ошибку в определении характеристик свойств бетонов, если она есть, и дает возможность количественной оценки влияния климатической среды на свойства бетонов различных составов.

Анализ данных, представленных в табл. 3.4 и 3.5, показывает, что изменчивость призменной прочности бетона, испытывающего воздействие климатической среды, больше, чем кубиковой прочности для непропаренных, в 1,38, для пропаренных – в 1,31 и для пластифицированных бетонов – в 1,79 раза. При этом добавка ПЯ-01 повлекла за собой и увеличение среднего отклонения кубиковой прочности, которое составило 0,29.

Анализ данных, приведенных в табл. 3.1–3.5 показывает, что процесс упрочнения во времени, характерный для бетонов, твердеющих в нормальных условиях, при воздействии климатической среды сопровождается деструкцией.

Интенсивность деструкции зависит от состояния структуры бетона

кначалу климатического воздействия и от параметров климатической среды. Тепловлажностная обработка снижает чувствительность бетона

кнегативному воздействию климата.

Пластификация бетона добавкой ПЯ-01 увеличила в нашем случае чувствительность пропаренного бетона к воздействию климата. Прочность бетона с добавкой ПЯ-01, испытывающего воздействие климата на-

92

чиная с 28-суточного возраста, меньше аналогичной прочности пропаренных бетонов, а с возрастом 6 месяцев – меньше прочности бетонов естественного твердения.

93

3.2. Модуль и коэффициент упругости цементных бетонов

Модуль и коэффициент упругости исследуемых бетонов представлены в табл. 3.6.

Из данных, приведенных в табл. 3.6, видно, что первоначальное превышение значений Eb и ν бетонов, испытывающих воздействие сухого жаркого климата в возрасте 3 месяцев, прекращается и далее начинается их снижение относительно аналогичных характеристик бетонов, твердевших в нормальных условиях. Это может быть объяснено развитием микротрещин, приводящих к увеличению пластических деформаций, что подтверждается ранее проведенными исследованиями [135] и согласуется с данными [132, 146, 147, 185]. В ряде исследований устанавливались зависимо-

Примечание. Перед чертой представлены значения характеристик бетона, испытывающего воздействие климатической среды, за чертой – бетона, твердевшего в нормальных условиях.

Формула В.Н. Пунагина предназначена для условий резко континентального климата.

94

Таблица 3.7

Сопоставление экспериментальных значений Еb с вычисленными по формулам

Примечание. Перед чертой приведены значения модуля упругости, за чертой – расхождение с экспериментальными данными в %.

Сопоставление наших экспериментальных данных с вычисленными по вышеприведенным зависимостям представлено в табл. 3.7.

Они показывают, что наиболее пригодной для нашего случая оказалась зависимость Роша, в то же время стабильное снижение отклонений от экспериментальных данных при вычислении по формулам Графа и Пунагина с возрастом бетона может служить доказательством пригодности этих зависимостей для бетона в возрасте 12 и более месяцев.

Для бетонов заводского изготовления, т.е. пропаренных, ни одна из анализируемых зависимостей не дает достаточного приближения к экспериментальным данным, но для всех зависимостей характерно уменьшение величины отклонения с возрастом бетона. Данные по относительной жесткости бетона Eb/Rb, представленные в табл. 3.8, показывают, что пропаренные бетоны менее чувствительны к воздействию климата, а использование добавки ПЯ-01 привело к увеличению этой чувствительности.

Во всех случаях воздействие климатической среды приводит к увеличению относительной жесткости.

Определенный интерес вызывает анализ изменения названных характеристик относительно аналогичных характеристик бетонов нормального твердения (табл. 3.9).

95

Таблица 3.8

Относительная жесткость бетона

Примечание. Перед чертой приведены данные бетонов, испытывающих воздействие климата, за чертой – бетонов твердевших в нормальных условиях.

чения соответствующих характеристик бетона, испытывающего воздействие климатической среды Eb, ν – бетона, твердевшего в нормальных условиях.

96

Совместный анализ данных, представленный в табл. 3.4 и 3.9, показывает, что изменение деформативных характеристик под воздействием климатической среды существенно отличается от изменений прочностных характеристик. Так, отставание прочностей бетонов, испытывающих воздействие климата, от аналогичных характеристик бетонов, твердевших в нормальных условиях, начинается с возраста 28 суток (для бетонов с добавкой ПЯ-01 – с 14 суток), а уменьшение модуля упругости наблюдается с возраста 3 месяца (для бетонов с добавкой ПЯ-01 – с 6 месяцев). Причем относительное изменение коэффициента упругости не соответствует соответствующему изменению модуля упругости ни во времени, ни по значению. Так, если в возрасте 18 месяцев модуль упругости пропаренного бетона с добавкой ПЯ-01, испытывающего воздействие климата, меньше соответствующей характеристики бетона после пропарки, твердевшего в нормальных условиях, на 11,1 %, то коэффициент упругости больше на 1 %.

Анализ с помощью критерия Вилкоксона по изменениям значений Eb

иν не выявил статистической значимости различий между пропаренными

инепропаренными бетонами, в том числе и с добавкой ПЯ-01, испытывающими воздействие природных условий климата, что свидетельствует о различии информативности деформативных и прочностных характеристик бетонов. Деформативные характеристики, по-видимому, более инерционны по отношению к изменению параметров климата, чем прочностные.

3.3. Уровни микротрещинообразования цементных бетонов

Уровни микротрещинообразования бетонов, твердеющих в нормальных условиях (табл. 3.10), в нашем случае соответствуют зависимости, предложенной О.Я. Бергом и Г.Н. Писанко [18].

Бетоны же, подверженные воздействию климатической среды, отличаются ярко выраженной изменчивостью уровней микротрещинообразования.

Причем пропаренные бетоны, твердевшие в нормальных условиях, характеризуются уменьшенными значениями Rcrcv по сравнению с непро-

паренными бетонами, твердевшими в тех же условиях. По-видимому, это связано с тем, что при пропарке бетонных образцов в них возникли дефекты, которые при дальнейшем твердении в нормальных условиях «за-

97

лечились» не полностью. При этом пластификация бетонной смеси добавкой ПЯ-01 практически не оказала влияния на нижний и верхний уровни микротрещинообразования бетонов, твердевших после пропарки в нормальных условиях.

Примечание. Перед чертой представлены значения характеристик бетона, испытывающего воздействие климатической среды, за чертой – бетона, твердевшего в нормальных условиях.

Воздействие природных условий климатической среды привело к значительному уменьшению значений Rcrc0 и Rcrcv для всех изучаемых

бетонов. При этом в непропаренных бетонах это уменьшение наблюдается в большей степени, чем в пропаренных. Использование добавки ПЯ-01

влияния на Rcrc0 и Rcrcv бетонов, испытывающих действие климата, не ока-

зала.

Для более детального анализа рассмотрим относительные отклонения Rcrc0 и Rcrcv бетонов, испытывающих воздействие климата, от соответст-

вующих значений уровней микротрещинообразования бетонов, которые после изготовления твердели в нормальных условиях (табл. 3.11).

98

действие климатической среды; Rcrc0 , Rcrc – бетона, твердевшего в нормальных условиях.

Как следует из этих данных, амплитуда колебании значений Rcrc0 под воздействием климата, примерно в 2 раза превышает амплитуду колебания Rcrcv , что позволяет сделать вывод о большей изменчивости параметра Rcrc0 . Так, например, для бетона в возрасте 1,5 года на 22,2; 13,3; 11,1 %, a Rcrcv – на 6,5; 6,0; 7,4 % соответственно. Во всех возрастах пропаренные бетоны при последующем твердении на солнце имеют большее значение параметров Rcrc0 и Rcrcv , чем бетоны естественного твердения (непропаренные).

99

Определение статистической значимости различий в значениях уровней микротрещинообразования с помощью критерия согласия Вилкоксона показало, что между бетонами непропаренными и пропаренны-

Последний результат противоречит выводу о незначимости этого различия, установленного с помощью анализа прочностных и деформативных характеристик, следовательно, информативность их различна. Повидимому, уровни микротрещинообразования несут информацию о негативном последствии воздействия климатической среды на бетон, не учитываемую прочностными и деформативными свойствами.

Анализ данных, приведенных в табл. 3.11, подтверждает, что воздействие климатической среды приводит к деструкции бетона во времени, которая протекает на фоне процесса упрочнения. Причем пластификация бетонной смеси добавкой ПЯ-01 практически не оказала влияния на уровни микротрещинообразования бетонов, твердевших после изготовления в нормальных условиях и под воздействием климата.

3.4. Водопоглощение цементобетона

Водопоглощение бетона рассматривается как параметр, характеризующий в какой-то степени его структуру – количество открытых пор и микро- и макродефектов, сообщающихся с поверхностью образцов.

Значения водопоглощения различных бетонов и отклонения от аналогичных характеристик бетона, который после изготовления твердел в нормальных условиях, представлено в табл. 3.12.

Как следует из этих данных, для бетонов, твердевших в нормальных условиях, характерно уменьшение водопоглощения во времени, что подтверждает сложившееся мнение исследователей о имеющем место «самозалечивании» бетона. Причем заслуживает внимания тот факт, что в достаточно зрелом возрасте водопоглощение пропаренных бетонов больше, чем бетонов естественного твердения, т.е. сказывается дефектная наследственность, приобретенная в процессе пропарки.

100