Бетон водопоглощение: Водопроницаемость бетона: свойства материала

Содержание

Водопоглощение — бетон — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Водопоглощение бетона снижается до 2 % в сутки. Паропроницаемость и водообмен при этом сохраняются.
[1]

Водопоглощение бетона обусловлено сорбционными и конденсационными процессами, связанными с изменением его температуры и относительной влажности воздуха, а также капиллярным подсосом воды. Водопоглощение плотных бетонов за счет сорбционных и конденсационных процессов очень мало, и его обычно не учитывают.
[2]

Вели придавать наибольшее значение величине водопоглощения бетона, то оптимальным является состав с наименьшим водо-цеыентным отношением. С позиций минимизации стоимости выбирается состав с наибольшим содержанием дешевых компонентов бе — тонной смеси — воды и кварцевого песка.
[3]

При непосредственном контакте с водой происходит водопоглощение бетона в результате капиллярного подсоса. При капиллярном подсосе в бетоне, не насыщенном водой, вода способна перемещаться по очень мелким капиллярам на относительно большие расстояния ( теоретически на высоту 4 15 м) в результате диффузионных процессов, способствующих смачиванию поверхности капилляров. Однако на практике в бетоне вода не поднимается на такую высоту. Это связано с тем, что в бетоне нет идеальных капилляров, их форма и размеры постоянно изменяются, а следовательно, изменяются и капиллярные силы, вызывающие впитывание и перемещение воды. Полного насыщения водой образцов бетона даже при длительном выдерживании их в воде не происходит из-за защемления воздуха в порах бетона, который создает противодавление капиллярным силам.
[4]

По результатам испытаний были определены глубина карбонизации и водопоглощение бетона для 8 типов плит и, с учетом этого и новых условий эксплуатации, разработаны рекомендации по восстановлению эксплуатационных характеристик перекрытий.
[5]

Данные обследования объектов из шлакопемэобетона.

[6]

В лабораторных условиях были определены объемный вес и водопоглощение бетона всех объектов, влажность в различных точках стеновых панелей, показатель концентрации водородных ионов ( рН) водных вытяжек из шлакопемзобетона у арматуры.
[7]

Проникновение в поры бетона воды ( в особенности минерализованных вод), попеременное увлажнение и высыхание, замораживание и оттаивание являются основной причиной разрушения бетонных конструкций, поэтому понижение водопоглощения бетона способствует увеличению его долговечности.
[8]

Водонепроницаемость бетона марки 200 должна быть степени В-5 — В-8, а морозостойкость степени Мрз-150. Водопоглощение бетона должно составлять не более 8 % его постоянной массы.
[9]

Технология ремонта цементобетонных покрытий, подвергнувшихся поверхностному шелушению, предполагает удаление ослабленного слоя фрезерованием ( рис. 13.1) с использованием передвижных малогабаритных фрез. Затем на обработанную таким образом поверхность бетона наносят различные пропиточные составы на основе кремнефтористых соединений, которые проникают в бетон на глубину до 10 мм, вступают в химическое взаимодействие с гидратом окиси и карбонатом кальция и создают высокопрочные нерастворимые соединения, которые увеличивают плотность поверхностного слоя, значительно уменьшают водопоглощение бетона, повышают его морозостойкость. Как показывает опыт, нанесение пропиточного состава целесообразно проводить один раз в три года.
[10]

Эти добавки рекомендуется применять в тощих бетонах и растворах, отличающихся малым расходом цемента. В результате сильно уменьшается водопоглощение бетона, одновременно возрастает морозостойкость и сопротивляемость бетона коррозии.
[11]

Установлен стабильный гидрофобный эффект после обработки. Имеет место значительное снижение водопоглощения бетона после гидрофобизирующей обработки. Водопоглощение при смачивании снижается в 20 раз, а при погружении — в 3 — 4 раза. Бетон, который разрушается уже при 100 циклах замораживания и оттаивания, приобретает морозостойкость до 300 — 400 циклов. Существенно повышается стойкость бетона в условиях применения антигололедных реагентов, обычно интенсивно разрушающих бетон. В 4 — 10 раз снижается адгезия льда к бетону.
[12]

Достигается это введением в бетонную смесь возду-хововлекающих добавок. Необходимо создать 4 — 6 % очень мелких воздушных резервных пор, не заполняемых водой при обычном насыщении, но заполняемых под давлением замерзающей воды. Наиболее эффективны гидрофобные воздухововлекающие добавки ГКЖ-10, ГКН-11, которые уменьшают водопоглощение бетона.
[13]

Страницы:

Водонепроницаемость и морозостойкость бетона М200

Морозостойкость и водонепроницаемость — основные технические характеристики бетона марки М200. Оба параметра напрямую взаимосвязаны с друг с другом: чем ниже водопоглощение материала, тем меньше внутри него образуется кристаллов льда при замерзании воды, следовательно, тем прочнее материал и выше его морозоустойчивость. После набора проектной прочности бетон марки М200 (В15) имеет водонепроницаемость W4 или W6 при использовании гидрофобных добавок. Морозостойкость М200 находится в диапазоне F100…F150.

Водонепроницаемость бетона М200

Водонепроницаемость — способность затвердевшего бетона не пропускать воду под постоянно или ступенчато действующим давлением. Проницаемость материала для воды оценивается маркой по водонепроницаемости (W). С этой характеристикой связаны также коэффициент фильтрации, водопоглощение, водоцементное соотношение в бетоне. Марка М200 (В15) без введения гидрофобных добавок по водопроницаемости — W4. Это значит, что стандартный образец цилиндрической формы высотой 15 см из бетонной смеси М200 выдерживает воду, действующую с давлением 4 атм. (0,4 МПа). Водонепроницаемость определяется по ГОСТ 12730.5-84 с использованием двух методик: по коэффициенту фильтрации или по «мокрому пятну».

Водонепроницаемость бетона зависит от следующих факторов:

Используемого вяжущего. Максимальный показатель достигается при применении портландцемента марки не ниже М400, а также гидрофобных и сульфатостойких цементов.

Специальные добавки. Для снижения проницаемости применяются уплотнители — кальция нитрат, силикат натрия и пр., снижающие пористость бетонной смеси. Также в состав вводятся гидрофобные присадки на основе церезита или битума, разбухающие заполнители, гидрофобизирующие вещества.

Используемых заполнителей. При уменьшении пористости уменьшается водопоглощающая способность. Для этого в качестве заполнителей используются плотные материалы: гравий осадочных пород, мытый или кварцевый песок, гравийный щебень.

При использовании качественного портландцемента и плотных заполнителей, а также при введении в состав бетонной смеси М200 специальных добавок марку по водонепроницаемости можно повысить до W6. Градация бетонов по устойчивости к воде представлена в таблице:

Бетонный раствор М200 используют для заливки стяжек, межстеновых перекрытий, перегородок. Для этих целей, как правило, достаточно водонепроницаемости W4. При использовании материала для заливки заглубленных элементов, например, фундаментов под легкие постройки, заборы рекомендуется заказывать бетон марки W6.

Морозостойкость бетона М200

Морозостойкость — способность материала сохранять свои эксплуатационные свойства при многократном замораживании и оттаивании. Марка по морозостойкости (F) указывает на минимальное количество циклов заморозка/оттаивание в течение которых сохраняются первоначальный характеристики: прочность на сжатие, на изгиб, растяжение. Марка определяется по ГОСТ 10060 с применением базовых или ускоренных методов многократного замораживания/размораживания. Бетон М200 (В15) имеет морозостойкость F100 при W4 и F150 при W6. Это средние показатели для бетона, которые наиболее часто встречаются в условиях российского климата.

Как измерить скорость водопоглощения гидроцементным бетоном?

🕑 Время считывания: 1 минута

Испытание на водопоглощение определяет скорость водопоглощения (сорбционную способность) как внешней, так и внутренней бетонных поверхностей. Испытание включает измерение увеличения массы образцов бетона в результате поглощения воды в зависимости от времени, когда только одна сторона образца подвергается воздействию воды.

Образцы бетона либо берутся из просверленных кернов, либо формуются в цилиндрах. Образцы должны быть насыщены и взвешены перед испытанием. Поглощение можно оценить на разных расстояниях от экспонируемой поверхности.

Состав:

Факторы, влияющие на водопоглощение бетона
Назначение
Инструменты и материалы
Подготовка образцов бетона
Процедура вакуумирования

9001 1 Процедура испытания на водопоглощение

Расчеты
Часто задаваемые вопросы

Факторы, влияющие Водопоглощение бетона

Пропорции бетонной смеси.
Химические добавки и дополнительные вяжущие материалы в бетоне.
Состав и физические свойства вяжущего компонента и заполнителей
Содержание вовлеченного воздуха
Тип и продолжительность отверждения
Степень гидратации
Наличие микротрещин
Обработка поверхности бетона, такая как герметики или опалубочное масло
Метод размещения , включая консолидацию и отделку.
Влажность бетона во время испытаний.

Назначение

Испытание на водопоглощение предназначено для определения скорости водопоглощения цементным бетоном с гидравлическим приводом.

Инструменты и материалы

Чаша
Опорное устройство, стержни, штифты или другие приспособления
Верхние весы с точностью не менее ±0,01 г
Устройство для измерения времени

900 11 Бумажные полотенца или ткань

Окружающая среда камера
Полиэтиленовые контейнеры для хранения
Штангенциркуль
Герметизирующие материалы, такие как клейкая лента или алюминиевая лента
Пластиковый пакет или пленка

Бетон

Образец e Подготовка

Образцы бетона представляют собой либо просверленные стержни, либо формованные цилиндры. Они должны быть диаметром 100 ± 6 мм и длиной 50 ± 3 мм.
Результат теста равен среднему результату минимум двух образцов. Испытательные поверхности должны находиться на одинаковом расстоянии от исходной открытой поверхности бетона.
Вакуумирование образцов просверленного керна, полученных в полевых условиях.
После этого измерьте массу каждого образца для испытаний с точностью до 0,01 г.
Поместите тестовые образцы в климатическую камеру при температуре 50 ± 2 градуса и относительной влажности 80 ± 3 % на три дня.
После этого поместите каждый образец в герметичный контейнер, оставив небольшое пространство между образцом и стенкой контейнера для обеспечения свободного обтекания образца воздухом.
Храните контейнер при температуре 23 ± 2 градуса не менее 15 дней до начала теста на абсорбцию.
Проведите процедуру абсорбции при температуре 23 ± 2 градуса с водопроводной водой, кондиционированной до той же температуры.

Процедура вакуумного насыщения

Поместите образец непосредственно в вакуумный эксикатор. Оба торца образца должны быть открыты.
Закройте эксикатор, включите вакуумный насос и поддерживайте его в течение трех часов.
Заполните делительную воронку деаэрированной водой.
При работающем вакуумном насосе откройте водяной кран и слейте в контейнер достаточное количество воды, чтобы покрыть образец.
Закройте водяной кран и дайте вакуумному насосу поработать еще один час.
Закройте запорный кран вакуумной линии и выключите насос.
Поверните запорный кран вакуумной линии, чтобы воздух снова попал в эксикатор.
Замочите образец в стакане под водой на 18 ± 2 часа.

Процедура испытания на водопоглощение

Выньте образцы из контейнера для хранения и взвесьте их с точностью до 0,01 г.
Измерьте не менее четырех диаметров образца на поверхности, которая будет подвергаться воздействию воды, и рассчитайте средний диаметр образца.
Закройте боковую поверхность образцов подходящим уплотнительным материалом и закройте один конец, не подвергающийся воздействию воды, пластиковым листом, который можно закрепить эластичной лентой или другими аналогичными средствами.
Взвесьте запечатанный образец и запишите его как начальную массу.
Поместите подставку для образцов на дно поддона и налейте водопроводную воду в поддон, пока она не поднимется почти на 3 мм над подставками для образцов, см. рис.-1. Этот уровень воды в поддоне необходимо поддерживать во время теста.
Запустите таймер и поместите незапечатанную поверхность образца на опоры в поддоне. Запишите время и дату первого контакта образца с водой.
Запишите массу образца после первого контакта в соответствии с временным интервалом, указанным в Таблице-1.
Для каждой записи массы удалите образец бетона из чаши. Затем остановите таймер, если время контакта составляет менее 10 минут, и вытрите любую поверхностную воду влажной бумагой или тканью. Переверните образец так, чтобы влажная поверхность не касалась чаши весов. Измерьте массу в течение 15 секунд после извлечения образца из чаши. Наконец, поместите образец на подставку в поддоне и перезапустите таймер.

Рис. 1: Схематическое представление теста на абсорбцию

Таблица- 1 : Временной интервал для регистрации массы образца бетона

9 0163 20 минут 901 63 Каждый час до 6 часов

900 29 Временной интервал	Допуски
60 секунда	2 секунда
5 минут	10 секунд
10 минут	2 минуты
2 минуты
30 минут	2 минуты
60 минут	2 минуты
5 минут
Один раз в день до 3 дней	2 часа
День 4-7 3 измерения с интервалом в 24 часа	2 часа
День 7-9 Одно измерение	2 часа

Расчеты

Следующее выражение можно использовать для расчета коэффициента поглощения бетона:

Впитывание ( I )= m _t / (a*d) Уравнение 1

Где:

9 0002 м _т : изменение массы образца в граммах во время t,

a: открытая площадь образца, мм ²

d: плотность воды, г/мм ³

Как показано на рисунке- 2, начальная скорость водопоглощения – это наклон линии, наилучшим образом соответствующий I построил график против квадратного корня из времени, используя все точки от 1 минуты до 6 часов.

Вторичная скорость водопоглощения представляет собой наклон линии, которая лучше всего подходит для I , построенной против квадратного корня из времени с использованием всех точек от
1 дня до 7 дней.

Рисунок-2: Начальная и вторичная абсорбция бетона

Часто задаваемые вопросы

Что такое испытание на скорость водопоглощения (испытание на сорбционную способность) гидроцементного бетона?

Это метод испытаний, с помощью которого скорость поглощения (сорбции) воды гидроцементным бетоном оценивается путем измерения увеличения массы образца в результате поглощения воды в зависимости от времени, когда только одна поверхность образца подвергается воздействию воды.

Как рассчитать водопоглощение бетона?

Коэффициент водопоглощения бетона равен изменению массы образца бетона, деленному на площадь образца, подвергшегося воздействию воды, умноженному на плотность воды.

Какие факторы влияют на водопоглощение бетона?

1. Состав бетонной смеси
2. Вовлекаемый воздух
3. Влажность бетона
4. Тип и продолжительность твердения
5. Состав и физические свойства вяжущих материалов и заполнителей
6. Химические добавки и вспомогательные вяжущие материалы в бетоне
7. Обработка поверхности бетона герметиком
8. Наличие микротрещин
9. Способ укладки бетона, включая уплотнение и отделку
10. Степень гидратации цемента. крит Материалы

На this page

РезюмеВведениеМатериалы и методыРезультаты и обсуждениеВыводыБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме

Окружающая среда оказывает значительное влияние на водопоглощение бетонных материалов. В данной работе представлены экспериментальные исследования влияния водопоглощения на долговечность бетонных материалов. Также представлен подробный анализ, чтобы установить полезную взаимосвязь между ними. Бетонные образцы с разным водопоглощением были изготовлены при различных условиях отверждения, и результаты показали, что условия отверждения могут значительно повлиять на водопоглощение поверхности. Фотографии СЭМ также показали, что разные условия отверждения вызывают разную микроструктуру. После 28-дневного отверждения были исследованы прочность на сжатие, проницаемость, воздействие сульфатов и диффузия ионов хлора в образцах бетона. В результате как поверхностная сорбция, так и внутренняя сорбция не имеют четкой связи с прочностью на сжатие. Полученные результаты также показали, что только поверхностное водопоглощение связано с характеристиками бетона, включая проницаемость, воздействие сульфатов и диффузию ионов хлора. Кроме того, как непроницаемость, так и устойчивость к сульфатному воздействию были линейно связаны с поверхностной сорбцией, и оба коэффициента корреляции были не менее 0,9.. Кроме того, коэффициент диффузии ионов хлора имеет экспоненциальную зависимость от поглощения поверхностной воды с более высоким коэффициентом корреляции. Однако не было обнаружено никакой очевидной связи между внутренним водопоглощением и долговечностью, такой как непроницаемость, устойчивость к воздействию сульфатов и диффузии ионов хлора.

1. Введение

Прочность бетона играет решающую роль в управлении его эксплуатационными характеристиками. Кроме того, долговечность бетона в основном зависит от способности жидкости проникать в микроструктуру бетона, что называется проницаемостью. Высокая проницаемость привела к внедрению молекул, которые реагируют и разрушают его химическую стабильность [1]. Кроме того, низкая водопроницаемость бетона позволяет повысить устойчивость к проникновению воды, сульфат-ионов, хлорид-ионов, щелочных ионов и других вредных веществ, вызвавших химическое воздействие [2]. Проницаемость бетона находилась в тесной связи с характеристиками его пористой структуры в цементном тесте и интенсивностью микротрещин на границе заполнитель-цементный тест, а также в самом тесте [3]. Здесь структура пор в основном связана с объемом и размером взаимосвязанных капиллярных пор. Как известно, в результате реакции гидратации цемента образуется продукт, состоящий из твердых и пористых систем. Сеть пор матрицы цементного теста обеспечивает прохождение жидкости в бетон, и ее развитие зависит от ряда факторов, включая свойства и состав материалов, из которых состоит бетон, начальные условия твердения и его продолжительность, возраст при испытании, климатические воздействия при сушке и кондиционировании бетона [4, 5]. Температура отверждения и продолжительность отверждения во влажном состоянии являются ключевыми факторами для правильной структуры пор. Эффективность начального отверждения становится более важной, когда минеральные добавки, такие как летучая зола, используются в качестве частичной замены цемента в бетоне. Многие исследователи сообщают, что минеральные добавки требуют относительно длительного периода отверждения для реализации благоприятного пуццоланового эффекта на характеристики бетона [6, 7].

Сорбционная способность является показателем переноса влаги в ненасыщенные образцы, а в последнее время также признана важным показателем долговечности бетона [8]. В процессе сорбции движущей силой поступления воды в бетон является капиллярное всасывание в поровые пространства бетона, а не напор [9]. Детальная характеристика пористой структуры бетона может быть проанализирована многими видами методов, но передовые методы громоздки и не доступны и не полезны для повседневной бетонной практики [3]. Сорбционное тестирование также более характерно для типичных полевых условий. Некоторые специалисты предположили, что этот метод также можно использовать для измерения общего объема капиллярных и гелевых пор в бетоне [10]. Мартис и Феррарис показали, что коэффициент сорбции необходим для прогнозирования срока службы бетона как конструкционного материала и улучшения его характеристик [11]. Водопоглощение при погружении также считается важным параметром характеристик бетона. Несколько экспериментальных исследований показали, что на проницаемость капилляров существенно влияют условия отверждения [12]. Достаточное отверждение необходимо для того, чтобы бетон мог обеспечить свои потенциальные характеристики [13].

Теоретические соотношения между сорбцией и проницаемостью установлены в литературе [14, 15]. Однако эти отношения не получили широкой экспериментальной оценки. В этом исследовании общий объем капилляров и пор геля не измерялся напрямую, а оценивался с использованием поглощения воды при испытаниях на пропитывание. Основной целью настоящей работы является изучение влияния водопоглощения на долговечность бетона, такие как прочность на сжатие, водопроницаемость, воздействие сульфатов и диффузия хлоридов. В рамках этих испытаний проводятся механические испытания, испытания на непроницаемость, испытания на воздействие сульфатов и испытания на миграцию хлоридов. Подробный анализ также представлен для того, чтобы установить полезную взаимосвязь между этими параметрами.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

В экспериментальных исследованиях использовали OPC 42.5. Химический состав этого цемента приведен в табл. 1. В испытаниях использовались щебеночные заполнители и кварцевый песок с модулем крупности 2,4. Максимальный размер частиц заполнителей составляет 20 мм. В результате опытов удельные веса песка и щебня составляют 2650 и 2800 соответственно. В качестве добавки к бетону использовались поликарбоксилатные водопонижающие добавки.

2.2. Методы

Все бетонные смеси были приготовлены в лаборатории. Были использованы два вида отношения воды к цементу ( w/c ), а подробные пропорции смеси исследуемого бетона приведены в Таблице 2. Для определения прочности на сжатие были отлиты кубики размером мм соответственно. Стержни диаметром мм были подготовлены для испытаний на проницаемость, а бетонные цилиндры диаметром мм были также подготовлены для испытаний на диффузию ионов хлорида. Все образцы были отлиты в стальные формы и уплотнены с помощью вибростола.

Для достижения различного водопоглощения образцы подвергались различным методам отверждения, следующим образом: Отверждение a: образцы погружали в воду (°C) после извлечения из формы до испытания; Отверждение b: после извлечения из формы образцы отверждали на воздухе (°C, относительная влажность 90 ± 5%) до проведения испытаний; Отверждение с: образцы отверждались на воздухе (°C, относительная влажность 60 ± 5%) до испытаний; Отверждение d: образцы погружали в воду на 7 дней после извлечения из формы, а затем помещали на воздух (°C, относительная влажность 9). 0 ± 5%) до испытаний; Отверждение e: образцы погружали в воду на 7 дней после извлечения из формы, а затем помещали на воздух (°C, относительная влажность 60 ± 5%) до проведения испытаний.

Сорбционная способность бетона оценивалась по глубине проникновения и водопоглощению, а внедрение этого метода испытаний показано на рисунке 1. Все эти образцы были высушены при 60°C в течение 24 часов, чтобы свести к минимуму повреждение микроструктуры из-за чрезмерной сушки. Для высоты проникновения поверхность образца длиной 3–5 мм находилась в контакте с водой, как показано на рис. 1. Поскольку поверхность образца становилась темной при поглощении воды, высота проникновения сбоку образцов составляла наблюдается во время тестирования. Для водопоглощения из образцов вырезали соответственно поверхностный и средний сегменты, и, таким образом, также измеряли поверхностное водопоглощение и внутреннее водопоглощение. Перед испытанием образцы запаивали сверху и с боков и помещали в водяную баню так, чтобы открытое дно было постоянно погружено на глубину 3–5 мм. Массу образцов измеряли через 4 дня и измеряли водопоглощение.

Проницаемость бетона оценивалась в соответствии с Правилами испытаний бетона для портового и гидротехнического строительства (JTJ 270-98). Давление воды 1,2 МПа ± 0,5 МПа применялось к бетону в течение 24 ч, а затем измерялась высота проницаемости путем раскалывания бетона, как показано на рисунке 2. Коэффициент проницаемости рассчитывался с использованием

где – коэффициент относительной проницаемости (мм/ч), – средняя высота проницаемости (мм), – впитывающая способность бетона (0,03), – время испытаний (ч), – давление воды (мм). Стойкость к сульфатному воздействию оценивали путем испытаний в цикле сухой-влажный. Образцы выдерживали в сульфатном растворе в течение 12 ч, затем сушили при 60°С в течение 12 ч, а затем помещали в сульфатный раствор на 12 ч в цикле. Использовался сульфат натрия с концентрацией 5%. Во время испытаний измеряли прочность на сжатие.

Тест на быструю миграцию представляет собой нестационарную миграцию с использованием внешнего электрического поля для ускорения проникновения хлоридов. Тест относительно прост и быстр, его продолжительность в большинстве случаев составляет 24 часа. Образцы бетона диаметром 100 мм и толщиной 175 мм были разрезаны на пластины толщиной 50 мм с поверхности и из центра образцов соответственно. К образцу прикладывали внешний потенциал 30 В с экспонированием исследуемой поверхности в 10%-ном растворе NaCl и противоположной поверхности в 0,3 M растворе NaOH в течение определенного времени, затем образец раскалывали, и можно было определить глубину проникновения хлоридов. измеряют колориметрическим методом.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Водопоглощение

Высота проницаемости может быть измерена с помощью испытания на пропитывание, и результаты этого приведены на Рисунке 3. Можно показать, что высота проникновения очевидно увеличивается со временем в течение 12 часов. Для разных методов отверждения высота проникновения неодинакова. Напротив, образцы, отвержденные в условиях b (°C, относительная влажность 90 ± 5%), показали наименьшую высоту проникновения, а образцы отверждения c — самую высокую. Образцы с нижней с также показал меньшую глубину проникновения. Это указывало на то, что разные условия отверждения вызывают разную проницаемость образцов.

Сорбция зависит как от капиллярного давления, так и от эффективной пористости. Капиллярное давление связано с размером пор через уравнение Юнга-Лапласа, а эффективная пористость относится к поровому пространству в капиллярных и гелевых порах. Кроме того, разный размер пор приводит к разному капиллярному давлению, а капиллярное давление бетона можно рассчитать по среднему размеру пор. Чтобы учесть поверхностный эффект, исследовали как поверхностное водопоглощение, так и внутреннее водопоглощение. Водопоглощение измеряют путем измерения увеличения массы в процентах от сухой массы. На рис. 4 приведены результаты поверхностного и внутреннего водопоглощения. Видно, что поверхностное водопоглощение выше внутреннего водопоглощения для всех образцов. Это связано с быстрой потерей воды защитным слоем бетона во время твердения. Как и следовало ожидать, более высокое водопоглощение соответствует большей высоте проникновения. Что касается поверхностного водопоглощения, результаты показали, что образец, подвергнутый отверждению на воздухе (°C, относительная влажность 90 ± 5%) проявляли низкие водопоглощающие свойства по сравнению с другими образцами. Очевидно, что условия воздуха (°С, относительная влажность 60 ± 5%) вызывали наибольшее водопоглощение. Это может быть связано с более высокой пористостью бетона, сохраняемого на воздухе (°С, относительная влажность 60 ± 5%). В этих условиях отверждения поверхностный бетон быстро теряет воду гидратации. С другой стороны, для внутреннего водопоглощения образцы, подвергшиеся различным условиям отверждения, показали аналогичные результаты. Таким образом, методы отверждения имеют большое влияние на свойства поверхности. Для образцов с разными в/ц , можно видеть, что поверхностное водопоглощение образцов с в/ц , равное 0,45, лишь немного выше, чем у 0,4. Кроме того, было очень мало различий между обоими образцами по внутреннему водопоглощению, и в/ц , по-видимому, мало влияет на внутреннее водопоглощение. Чтобы исследовать влияние отверждения на микроструктуру бетона, микроструктура образцов бетона, подвергнутых различным условиям отверждения, также была проанализирована с помощью СЭМ. Поскольку была большая разница в водопоглощении поверхности, дополнительно изучалась микроструктура поверхностного бетона. На рис. 5 показаны фотографии поверхностного бетона, полученные с помощью СЭМ, и на рис. 5(а) показан образец, подвергнутый воздействию условий b, а на рис. 5(b) — образец, подвергнутый воздействию условий d. На рисунке 5 можно увидеть различные структуры. Для образца, отвержденного в условиях б, микроструктура была более компактной. Однако для образца, отвержденного в состоянии б, имелись отверстия и рыхлая структура. Это согласуется с результатами водопоглощения.

3.2. Взаимосвязь между водопоглощением и прочностью на сжатие

После отверждения в течение 28 дней была измерена прочность на сжатие, и на Рисунке 6 представлены результаты прочности на сжатие. Образцы, отвержденные на воздухе (°C, относительная влажность 90 ± 5%), демонстрируют самую высокую прочность, тогда как образцы, отвержденные на воздухе (°C, относительная влажность 60 ± 5%), имеют самую низкую прочность. Влияние сорбционной способности на прочность на сжатие показано на рисунке 7. Из рисунков видно, что как поверхностная сорбционная способность, так и внутренняя сорбционная способность не имеют четкой связи с прочностью на сжатие. Хотя образцы различаются по водопоглощению на поверхности, во внутреннем водопоглощении разница незначительна. Кроме того, высокое поверхностное водопоглощение только снижает прочность бетона покрытия на сжатие. Вся прочность бетона зависит как от поверхности, так и от внутренних структур. Так, прочность бетона нельзя оценить по водопоглощению.

3.3. Взаимосвязь между водопоглощением и водопроницаемостью

Были измерены коэффициенты проницаемости образцов с различными условиями отверждения, и результаты представлены на рисунке 8. Также была проанализирована взаимосвязь между коэффициентом проницаемости и водопоглощением, как показано на рисунке 9. Из рисунков мы можем видим, что не было четкой зависимости между коэффициентом проницаемости и коэффициентом внутренней проницаемости. Однако, по-видимому, существует линейная корреляция между коэффициентом проницаемости и коэффициентом поверхностной проницаемости. Коэффициент водопроницаемости увеличивался с увеличением водопоглощения поверхности. Как известно, как на проницаемость, так и на водопоглощение влияет пористая структура цементного теста и перенос жидкости с поверхности внутрь. Таким образом, показано, что поверхностное водопоглощение оказывает большое влияние на проницаемость. Кроме того, высокие коэффициенты корреляции 0,90 указывает на наличие значительной линейной корреляции между проницаемостью и поверхностным водопоглощением. Кроме того, очевидно, что внутреннее водопоглощение мало влияло на водопроницаемость.

3.4. Взаимосвязь между водопоглощением и сульфатной атакой

Стойкость к сульфатной атаке оценивается по потере прочности. Во время испытаний на воздействие сульфатов измеряли прочность образцов на сжатие и изгиб после различных циклов сухого и влажного состояния. Относительная прочность после 30 циклов «сухой-влажный» представлена на рис. 10. На основании рис.0333 w/c 0,45 показал большую потерю прочности, чем 0,4. Высокое содержание в смеси с привело к более слабой стойкости к сульфатному воздействию. Результаты, показанные на рисунке 11, демонстрируют влияние водопоглощения на устойчивость к воздействию сульфатов. Более высокая относительная прочность указывает на большую устойчивость к воздействию сульфатов. Ранее обсуждалось, что непроницаемость уменьшается с увеличением значения поверхностного водопоглощения. Эта характеристика была очень похожа на поведение, демонстрируемое устойчивостью к сульфатному воздействию. Судя по рисунку 11, существует линейная корреляция между водопоглощением поверхности и потерей прочности на сжатие из-за воздействия сульфатов. Кроме того, потеря прочности на сжатие показала более высокую скорость снижения, на что указывают крутые наклоны кривой. Напротив, потеря прочности на сжатие, по-видимому, не зависела от внутреннего водопоглощения, как показано на рисунке 11(b). Были рассчитаны отношения между двумя параметрами, и результаты их корреляции представлены на рисунке 11 (а).

3.5. Взаимосвязь между водопоглощением и воздействием хлоридов

Тест на быструю миграцию дает значение , которое также основано на предположении о постоянной способности связывания хлоридов во время теста. был выведен согласно (2):

где – коэффициент диффузии ионов хлора, м ² /с; – среднее значение начальной и конечной температуры анолита, К; – высота образца, м; – глубина диффузии хлорид-иона, м; – время испытаний, с; α — вспомогательная переменная.

Капиллярная абсорбция является важным механизмом, связанным с проникновением хлоридов в бетон. Ненасыщенный бетон при контакте с раствором соли будет поглощать этот раствор за счет капиллярных сил [16]. На рис. 12 показан коэффициент диффузии ионов хлора в бетоне. Из рисунка 12 видно, что для в/ц , равном 0,4, коэффициент диффузии ионов хлора был ниже, и это может быть связано с более высоким водопоглощением бетона, у которого в/ц составляло 0,45. На рис. 13 показана зависимость между водопоглощением и коэффициентом диффузии ионов хлора. На основании результатов видно, что коэффициент диффузии ионов хлора связан с водопоглощающей поверхностью бетона, а коэффициент диффузии ионов хлора увеличивается с водопоглощением. Образец с наименьшим поглощением по-прежнему демонстрировал наилучшую устойчивость к диффузии ионов хлора. В отличие от предыдущих результатов, коэффициент диффузии ионов хлора имеет экспоненциальную зависимость от водопоглощения, а коэффициент корреляции составляет 0,9.1. Таким образом, одновременное действие диффузии и капиллярного всасывания вызывает смешанный режим переноса. После проникновения хлорида первоначальным механизмом является всасывание, когда поверхность сухая и раствор хлорида быстро поглощается сухим бетоном. Затем преобладал диффузионный транспортный механизм, а не капиллярное движение раствора хлорида. Оба этих механизма зависят от структуры пор, которую здесь оценивают по водопоглощению.

4. Выводы

На основании результатов и обсуждения механических характеристик, проницаемости, воздействия сульфатов и диффузии ионов хлора в бетонах с различным водопоглощением можно сделать следующие выводы.

Условия отверждения могут сильно повлиять на водопоглощение бетона. Основываясь на условиях отверждения в этой статье, бетон, который подвергался отверждению на воздухе (°C, относительная влажность 90 ± 5%), показал низкое водопоглощение. Кроме того, поверхностное водопоглощение было выше, чем внутреннее водопоглощение, независимо от условий отверждения. Как поверхностное водопоглощение, так и внутреннее водопоглощение не имели четкой связи с прочностью на сжатие, что указывало на то, что прочность нельзя просто оценить по водопоглощению. Проницаемость в основном зависела от водопоглощения поверхности бетона, и между проницаемостью и водопоглощением поверхности наблюдалась значительная линейная корреляция. Однако внутреннее водопоглощение мало связано с проницаемостью. Более высокое водопоглощение снижало устойчивость бетона к сульфатному воздействию, а зависимость между поверхностным водопоглощением и сопротивлением сульфатному воздействию была приблизительно линейной. Точно так же он показал плохую корреляцию между внутренним водопоглощением и устойчивостью к сульфатному воздействию. Кроме того, коэффициент диффузии ионов хлора имеет экспоненциальную зависимость от поглощения поверхностной воды, а коэффициент корреляции составляет 0,9.1. В целом водопоглощение поверхности можно применять для прогнозирования некоторых характеристик бетона, включая прочность на сжатие, проницаемость, устойчивость к воздействию сульфатов и диффузию ионов хлора.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (№ 51108231), Проектами плана науки и технологий Министерства жилищного строительства и городского и сельского развития Китая (Грант № 2013-K4-20), и Проект молодых академических преподавателей Нанкинского технологического института.

Ссылки

P.K. Mehta and P.J.M. Monteiro, Бетон: микроструктура, свойства и материалы , McGraw-Hill, NewYork, NY, USA, 2006.
9 0002 А. Алхозайми, П. Сорушян и Ф. Мирза, «Влияние условий отверждения и возраста на проницаемость хлоридов зольной смеси», ACI Materials Journal , vol. 93, нет. 1, pp. 87–95, 1996.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Г. Де Шуттер и К. Оденарт, «Оценка водопоглощения бетона как мера сопротивления карбонизации и миграции хлоридов, Материалы и конструкции , вып. 37, нет. 273, стр. 591–596, 2004.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
М. Рамли и А. А. Табасси, «Влияние полимерной модификации на проницаемость цементных растворов при различных условиях отверждения: корреляционное исследование, которое включает распределение пор, водопоглощение и прочность на сжатие», Строительство и строительные материалы , том. 28, нет. 1, стр. 561–570, 2012.
Просмотр:
Сайт издателя | Google Scholar
Н. Шафик и Дж. Г. Кабрера, «Влияние условий начального отверждения на свойства транспортировки жидкости в цементном бетоне с добавлением OPC и летучей золы», Cement and Concrete Composites , vol. 26, нет. 4, стр. 381–387, 2004 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
К. Э. Хассан, Дж. Г. Кабрера и Ю. М. Байрачарья, «Влияние содержания летучей золы и температуры отверждения на свойства бетона с высокими эксплуатационными характеристиками», в Материалы 5-й Международной конференции «Износ и ремонт железобетона в Персидском заливе», Бахрейн , стр. 311–319, 1997 г.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar Сдемир, «Комбинированные эффекты влияния минеральных добавок и условий твердения на коэффициент сорбции бетона, Исследования цемента и бетона , т. 1, с. 33, нет. 10, стр. 1637–1642, 2003.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
В. П. С. Диас, «Уменьшение сорбционной способности бетона с возрастом за счет карбонизации», Cement and Concrete Research , vol. 30, нет. 8, стр. 1255–1261, 2000.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
C. Hall, «Сорбционная способность строительных растворов и бетонов: обзор», Magazine of Concrete Research , vol. 41, нет. 147, стр. 51–61, 1989.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
П. Мор, Механизмы улучшения транспортных явлений в зрелых покрытиях из портландцемента: макро- и микроструктурная оценка [Ph.D. диссертация] , Мичиганский университет, Анн-Арбор, штат Мичиган, США, 2004.
Н. С. Мартис и К. Ф. Феррарис, «Капиллярный транспорт в строительных растворах и бетоне», Исследование цемента и бетона , том. 27, нет. 5, pp. 747–760, 1997.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
C. Tasdemir, «Совместное влияние минеральных добавок и условий твердения на коэффициент сорбции бетона», Исследование цемента и бетона , vol. 33, нет. 10, стр. 1637–1642, 2003.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Р. П. Хатри, В. Сирививатнанон и Л. К. Ю, «Влияние отверждения на водопроницаемость бетонов, приготовленных с нормальным портландцементом и со шлаком и микрокремнеземом», Magazine of Concrete Research , vol.