книги / Мониторинг состояния цементобетонных дорожных конструкций

(гидросульфоалюмината кальция) и двуводного гипса, а также уменьшением и увеличением интенсивности линий межплоскостных максимумов Са(ОН)2, СаСО3, кварца и негидратированных минералов портландцементного клинкера.

Линии межплоскостных максимумов Са(ОН)2 к первому месяцу твердения образцов в 3%-ном растворе Na2SO4 усиливаются, а при дальнейшем твердении в растворе Na2SO4 наблюдается уменьшение интенсивности этих линий, особенно в пробах, отобранных из наружных слоев образца.

С течением времени твердения наблюдается уменьшение интенсивности линий негидратированных клинкерных материалов. На рентгенограммах проб наружных слоев образцов обнаружены линии кальцита сравнительно высокой интенсивности. Характерно, что эти линии с течением времени усиливаются. Следует отметить, что линии гидросульфоалюмината кальция (9,81; 5,60А и др.) в полном соответствии с химическим анализом по мере увеличения продолжительности твердения в растворе усиливаются (особенно в наружных слоях образцов).

На рентгенограмме наружных слоев образцов 3 и 6 месяцев твердения в растворе сернокислого натрия появляются линии межплоскостных максимумов, характерные для двуводного гипса (7,65; 4,26А и др.).

На рентгенограммах внутренних слоев образцов линии двуводного гипса отсутствуют. Отсутствие двуводного гипса во внутренних слоях

образцов объясняется малым количеством поступающих ионов SO24− . Из-за наличия свободных гидроалюминатов поступающие ионы SO24−

расходуются лишь на образование и кристаллизацию гидросульфоалюмината кальция. Уменьшение содержания Са(ОН)2 в образцах указывает

на взаимодействие его с ионами SO24− с образованием гипса и гидросуль-

фаната.

Рентгенограммы проб вяжущей части пропаренных образцов, хранившихся 14 суток под воздействием климата и далее в 3%-ном растворе Na2SO4 (рис. 3.13, 3.14), по составу возникающих в процессе гидратации новообразований вполне соответствуют рентгенограммам проб образцов влажно-воздушного предварительного твердения и отличаются лишь интенсивностью линий межплоскостных максимумов Са(ОН)2, СаСО3, гипса, гидросульфоалюмината кальция и негидратированных минералов портландцементного клинкера.

122

та вполне соответствуют рентгенограммам вяжущей части пропаренных образцов.

Отличаются они интенсивностью линий Са(ОН)2, СаСО3, гидросульфоалюмината кальция, гипса и негидратированных минералов цементного клинкера. Следует отметить, что в пробах образцов нормального твердения линии, относящиеся к Са(ОН)2, менее интенсивны, чем линии Са(ОН)2 на рентгенограмме пропаренных образцов.

Кривые ДТА вяжущей части твердевших образцов (рис. 3.15 и 3.16) обнаруживают четыре эндотермических эффекта.

Рис. 3.15. Кривые ДТА вяжущей части пропаренных образцов (со штрихом) и образцов нормального твердения (без штриха), хранившихся в 3 % растворе Na2SO4: 1, 1' – после суточного твердения; 2, 2' – 1 мес. хранения, а 3, 3' – 6 мес.

хранения

Рис. 3.16. Кривые ДТА вяжущей части пропаренных образцов (со штрихом) и образцов нормального твердения (без штриха), хранившихся 14 суток в условиях климата и далее в 3 % растворе Na2SO4 (номера кривых соответствуют номерам, указанным на рис. 3.14)

125

Первый эффект наблюдается в интервале температур 100–200 °С с максимумом при 150 °С и соответствует дегидратации гидросульфоалюмината кальция, второй – при 150 °С и 180 °С относится к ступенчатому выделению связанной воды из двуводного гипса. Третий эффект – в интервале 450–550 °С с максимумом при 550 °С соответствует разложению Са(ОН)2. Последний эндоэффект при 800–900 °С соответствует разложению углекислого кальция.

Данные ДТА соответствуют результатам, полученным химикоаналитическим и рентгенографическим методами исследований и убедительно показывают разницу количественного состава возникающих новообразо-

ваний Са(ОН)2; СаСО3; СаSО4·2H2O; 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O и др.

Итак, на термограммах образцов, предварительно хранившихся на солнце, эффект дегидратации Са(ОН)2 уменьшается, а эффект декарбонизации СаСО3 усиливается. (Эффект дегидратации Са(ОН)2 в пропаренных образцах несколько больше, чем на термограммах образцов нормального предварительного твердения (см. рис. 3.15), что указывает на более глубокую гидратацию клинкерных материалов C3S и др.).

Интересно отметить, что эндоэффект, относящийся к дегидратации гидросульфоалюмината кальция в образцах 14-дневного хранения под воздействием климата (рис. 3.17) значительно меньше, чем на термограммах образцов 90-суточного хранения.

Рис. 3.17. Кривые ДТА вяжущей части пропаренных образцов (со штрихом) и образцов нормального твердения (без штриха), хранившихся 90 суток в условиях климата и далее в 3 % растворе Na2SO4 (номера кривых соответствуют указанным на рис. 3.15)

126

Это, вероятно, объясняется тем, что в образцах, хранившихся 90 дней под воздействием климата, за счет усадочных деформаций образуются смежные волосяные трещины, образование которых ускоряет процесс

диффузии ионов SO24− из раствора в глубь цементного камня. На основе проведенных исследований установлено:

•качественный состав новообразований под воздействием климатической среды не меняется;

•пропаренные образцы и образцы нормального предварительного твердения, отличающиеся начальной структурой, по-разному сопротивляются негативному воздействию климатической среды;

•дефекты, приобретенные в процессе пропарки, под воздействием климата развиваются;

•деструкция наружных слоев образцов сопровождается развитием дефектов и во внутренних слоях.

3.8.Морозостойкость цементных бетонов

Морозостойкость определялась в возрасте 46 и 180 суток на образцах бетона, которые после изготовления твердели в нормальных условиях и условиях подверженных воздействию климата.

Образцы, твердевшие в реальной климатической среде, характеризовались шелушением и мелкой сеткой трещин на стороне образца свободной от опалубки при формовании. Результаты определения морозостойкости представлены в табл. 3.19.

Испытания на МРЗ показывают, что в бетонах, находящихся под воздействием реального климата, к возрасту 46 суток сформировалась более дефектная структура. В соответствии с этим их МРЗ оказалась значительно ниже, чем у бетонов нормального твердения. Дальнейшее выдерживание бетонов в реальной климатической среде, по-видимому, за счет «самозалечивания» улучшает структуру и повышает МРЗ.

Пластификация бетонной смеси добавкой ПЯ-01 улучшило структуру и повысило морозостойкость бетона в возрасте 46 суток. Но в возрасте 180 суток морозостойкость обоих видов бетонов, испытывавших воздействие климатической среды, оказалась примерно одинаковой (достигла 200) и оставалась значительно ниже морозостойкости тех же бетонов, твердевших после изготовления в нормальных условиях.

127

Примечание. Перед чертой приведены данные бетонов, испытывавших воздействие климатической среды, за чертой – бетонов, которые после изготовления твердели в нормальных условиях.

Повышение морозостойкости бетонов с возрастом свидетельствует об улучшении структуры, что согласовывается с результатами экспериментов разд. 3.4, а отставание от значений морозостойкости бетонов нормального твердения доказывает, что часть дефектов, полученных бетоном в процессе воздействия на него природных условий климата, необратима.

3.9. Влияние обводнения на некоторые свойства цементобетонов

Результаты эксперимента, представленные на рис. 3.18, показывают, что образцы бетона, претерпевшие воздействие климата в течение 46 суток и обводненные, свои прочностные свойства не восстанавливают.

В это же время образцы, претерпевшие негативное воздействие климата в течение 180 суток, а затем обводненные, отличаются значительным приростом прочности.

Анализ водопоглощения показывает, что дефектность структуры бетонов, обводненных в возрасте 180 суток, меньше, чем дефектность структуры бетонов, обводненных в возрасте 46 суток. Снижение прочностных характеристик бетона при обводнении в возрасте 46 суток может быть объяснено расклинивающим действием воды в период преобладания в бетоне процессов деструкции. В возрасте же 180 суток в связи с изменением параметров климата (увеличение влажности и уменьшение температуры

128

Наиболее высокая прочность достигнута образцами, которые 90 суток хранились в реальной климатической среде. Причем в этом случае пропаренные образцы показали прочность несколько выше, чем непропаренные.

Пропаренные образцы, подвергнутые обводнению после суток хранения во влажно-воздушных условиях, в возрасте 180 суток имели прочность на 13,36% меньше, чем непропаренные, что свидетельствует о наличии дефектов структуры, приобретенных в процессе пропарки. В процессе выдерживания образцов в реальной климатической среде развиваются дефекты структуры, что доказывается результатами измерения линейных деформаций образцов при выдерживании их в воде (рис. 3.20).

Рис. 3.20. Линейные деформации растворных образцов при обводнении (Н2О): П – образцы пропаренные; Н – образцы нормального предварительного твердения; 1, 14, 90 – время выдерживания в реальной климатической среде

Максимальная величина линейных деформаций наблюдалась в образцах, которые в течение 14 суток находились на солнце, причем во всех случаях деформации пропаренных образцов оказались больше.

Для растворных образцов с увеличением времени выдерживания

вреальной климатической среде характерно резкое снижение количества свободной извести в наружных слоях (см. табл. 3.17). При этом выдержка

вводе после 90-суточного хранения на солнце для образцов нормального предварительного твердения приводит к потере свободной извести, а в пропаренных образцах практически не меняет её содержание.

Данные, приведенные на рис. 3.21, показывают, что чем больше возраст раствора к началу обводнения, тем меньше воды удается связать, т.е.

130