Строение пор в бетоне

Размеры капиллярных пор в бетоне колеблются от долей микрона (диаметр наименьших пор лежит в районе 25 ангстрем = 2,5 нм) до сотен микрон. Капиллярные поры образуются при испарении воды, находящейся в пространстве между зернами. Однако в бетоне существуют еще и другой тип пор – седиментационные, которые образуются при испарении воды из полостей под зернами заполнителей. Причиной образования седиментационных пор является минирасслоение бетонной смеси между двумя заполнителями, один из которых находится вверху, а второй внизу.

Слабоуплотненный бетон помимо «естественной» пористости будет обладать еще и дополнительной, связанной с избыточным содержанием воздушных пузырьков в бетонной смеси. Эти пузырьки имеют размер 0,1 – 2 мм и количество обычно составляет 2-3%, однако иногда может доходить и до 5-6%. При этом известно, что на каждый 1% содержания воздуха приходится потеря прочности бетона на 5-8%. Итого 6% воздуха могут стоить половины прочности бетона – был бетон марки 500, стал марки 250!

Можно ли теоретически установить будущую пористость бетона? Конечно, точно предсказать ни у кого не получится, однако сверхточность и не нужна. Для практических задач вполне достаточно приблизительных оценок, которые можно получить исходя из водоцементного отношения и степени гидратации цемента в бетоне. Последняя может быть определена по количеству свободного CaO в цементном камне.

Будем обозначать: ρц – истинная плотность цемента (обычно 3,1 гр/см3), α – степень гидратации, W – общее количество воды, связанное цементным гелем по отношению к весу прогидратированного цемента, m – увеличение естественного объема цементного геля по отношению к абсолютному объему прогидратированного цемента. Итак, суммируем – цементный камень по объемным долям состоит из:

негидратированный цемент – (1 - α)·Ц/ρц

цементный гель с порами ‑ m·α·Ц/ρц

контракционные поры ‑ α·Ц·q

испаряющаяся вода – (В - W·α·Ц)

Для портландцемента W ≈ 0,5, соответственно, испаряющаяся вода – (В-0,5αЦ) образует капиллярные и седиментационные поры. На долю котракционных пор придется следующий объем:

Vк = В+Ц/ρц – (1-α)·Ц/ρц-mαЦ/ρц-(В-WαЦ) = αЦ(W+[1-m]/ρц) = 0,1αЦ

(мы взяли m = 2,2 для портландцемента).

Окончательные формулы для расчета пористости при переходе к бетону имеют следующий вид:

капиллярная и седиментационная: (В-0,5αЦ)/1000

контракционная: 0,1αЦ/1000

гелевая: 0,2αЦ/1000

общая (включая и 2% вовлеченного воздуха): (В-0,2αЦ)/1000 + 0,02

Общая пористость бетона с течением времени уменьшается, тем самым улучшаются прочностные свойства бетона. Например, за один год твердения общая пористость уменьшается в два раза по сравнению с 28-ми дневным сроком, при этом капиллярная прочность уменьшается в 4 и более раз. Это уменьшение можно объяснить тем, что капилляры и полости заполняются постоянно образующимся гелем.

Изменение термовлажностных условий среды, в которой происходит твердение бетона, может значительно изменить соотношения между различными видами пор в бетона. Вышеизложенная методика с указанными численными коэффициентами справедлива для бетона на портландцементе, твердеющего при нормальных условиях.

Комментарии закрыты.