Шинтемиров К.С., Кашаев К.А.

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет

им. Жангирхана

Морозостойкость модифицированных бетонов для гидромелиоративного строительства

Морозостойкость строительных материалов является одной из основных характеристик, определяющих их долговечность. Морозостойкость бетона зависит от его строения, особенно, от характера пористости, так как последняя определяет объем и распределение льда, образующегося в теле бетона при отрицательных температурах и, следовательно, значение возникающих напряжений и интенсивность процесса ослабления структуры бетона. В микропорах бетона размером ≈10^-5см обычно содержится связанная вода, которая не переходит в лед даже при очень низких температурах (до -70^оС). Поэтому микропоры не оказывают заметного влияния на морозостойкость бетона, и она главным образом, зависит от объема макропор в бетоне и от их строения. Результаты испытаний бетонов с гидрофобизирующими комплексными модификаторами приведены в таблице 1 и на рисунке 1.

Таблица 1 – Результаты испытаний модифицированных бетонов на морозостойкость

Добавка МЖС, % от массы цемента	Потери в массе, %, после циклов					Кмрз после циклов
	100	150	200	300	400	100	150	200	300	400
Без добавки	0	2,1	2,8	5,1	-	1,01	0,99	0,86	0,72	–
0,4	0	0	0	1,9	2,6	1,12	1,10	1,09	1,01	0,99

Испытания показывают, что предлагаемые модификаторы существенно повышают морозостойкость бетона и могут быть рекомендованы в качестве средства, обеспечивающего высокие физико-технические свойства гидротехнического бетона. Снижение прочности бетона с модификаторами ГПД и МЖС наступает через 200-300 циклов.

Количество циклов

1 – без модификаторов; с модификаторами: 2 – ГПД; 3 – МЖС

Рисунок 1 – Влияние модифицирующей добавки на прочность бетона при попеременном замораживании-оттаивании

В начальный период наблюдается повышение прочности бетонов, вследствие упрочнения цементного камня за счет использования клинкерного фонда, что согласуется с работами ученых Карагандинского государственного технического университета (проф. Ткач Е.В., доц. Рахимова М.А., ст пр. Рахимовой Г.М.), которые утверждают, что попеременное замораживание и оттаивание бетона ведет к образованию трещин вследствие фазового перехода воды в лед. Гидрофобизирующие модификаторы уменьшают разрыхление структуры бетона вследствие: модифицирования процессов льдообразования - происходит аморфизация льда.

Далее, по М.И.Хигеровичу, при оттаивании в бетоне образуется активная талая вода, которая устремляется в образовавшиеся дефекты структуры цементного камня. В результате процессов гидратации на обнаженных участках клинкерного фонда образуются модифицированные плотно сросшиеся продукты гидратации, которые «самозалечивают» дефекты структуры бетона. Процесс «самозалечивания» поддерживает прочность бетона в процессе эксплуатации. О возможностях гидрофобизирующих комплексных модификаторов уменьшать разрушение межпорых мембран в структуре цементного камня вследствие морозопучения, инициирующего процессы корразии, можно судить по результатам дилатометрических испытаний цементного камня. Нами были определены термические, деформативные свойства гидрофобизированного бетона для составления прогоноза эксплуатационных возможностей материала. Для испытания готовили образцы с водоцементным отношением В/Ц=0,45 без добавки и с модификаторами МЖС соответственно при В/Ц=0,43 и 0,40. Тепловлажностная обработка проводилась при температуре 60^оС по режиму: 2ч - выдержки, 3ч – подъем температуры, 4ч – экзотермия и 1,5 ч – снижение температуры. Прочностные характеристики R_из и R_сж бетонов соответственно составляли: у бетона контрольного состава – 6,25 МПа и 40,3 МПа; бетона с модификатором МЖС – 6,98 МПа и 45,0 МПа.

Исследования проводили на прецизионной среднетемпературной дилатометрической установке, обеспечивающей работу в интервале температур от плюс 100 до минус 100^оС. На хорошее качество структуры гидрофобизированных бетонов указывает отсутствие дилатометрических эффектов при температурах минус 40^оС и минус 70^оС, тогда как эти эффекты разрушения в цементном камне без добавок имеют место при минус 30^оС и минус 50^оС. Цементный камень с модификаторм МЖС имеет вследствие малого дилатометрического эффекта большой потенциал морозостойкости. Этот модификатор, наряду с обеспечением мелкокристаллической структуры цементного камня, по П.А.Ребиндеру, и гидрофобизацией межпоровых мембран по М.И.Хигеровичу, снижает действие корразии, модифицирует гидратные образования в процессе «самозалечивания», что и определяет повышенную морозостойкость бетона.