Материал: Поризованный бетон. структура и строительные-технические свойства. Славчева Г.С

Посредством периодического взвешивания и измерения в течение

60-100 суток следили за кинетикой изменения влажностного состояния материала и его объемными изменениями. Расчет показателей водонасыщения производился по приросту массы образцов при выдерживании их под водой в течение трех суток.

По результатам опытов оценивались гигрометрические характеристики, позволяющие количественно и комплексно оценить активность структуры в отношении водяного пара и воды:

1) адсорбционно-конденсационная емкость материала, характеризую-

щая количество водяного пара, которое материал способен поглотить по механизму адсорбции и капиллярной конденсации в средах с известными пар-

циальным давлением и температурой; 2) капиллярное насыщение, характеризующее количество поглощенной

влаги при контакте поверхности материала с водой; 3) водонасыщение по массе и объему, характеризующее предельное количе-

ство поглощаемой материалом влаги при контакте с водой.

По результатам оценки гигрометрических параметров взаимодействия поризованного бетона с гигросредой (см. табл. 8,9; рис. 8,9) можно сделать следующие выводы о закономерностях влияния состава и структуры мате-

риала на взаимодействие с водяным паром и водой.

Анализируя изотермы адсорбции плотного и поризованного бетона,

можно утверждать, что в интервале p/ро = 0,0-0,75 поглощение водяного пара для всех исследуемых серий образцов бетона происходит преимущественно по механизму моно- и полимолекулярной адсорбции. При p/ро 0,75 погло-

щение пара резко интенсифицируется за счет проявления действия механиз-

ма капиллярной конденсации. Для образцов мелкозернистого бетона характерны меньшие величины адсорбции во всем диапазоне p/ро по сравнению с микрозернистыми бетонами. Поглощение водяного пара мелкозернистым бетоном даже в среде с р/р0 = 0,98 не превышает 2,5 % по массе для плотных бетонов и 4,5 % - для поризованных, а показатель степени заполнения объема пор водой - (Vжф/Vпор) - 0,07 (см. табл. 8); в то же время для микрозернистых бетонов максимальная величина поглощения водяного пара достигает

12-20 % по массе, а Vжф/Vпор = 0,25-0,40 (табл. 9).

41

Рис. 9. Кинетика капиллярного насыщения неавтоклавного цементного поризованного бетона

микрозернистого (а) и мелкозернистого (б)

43

И это вполне объяснимо, так как немолотый песок характеризуется меньшей удельной площадью поверхности, а межпоровые перегородки обладают минимальной микропористостью вследствие низких значений В/Ц; в то же вре-

мя макропоры имеют наибольшее значение среднего эффективного радиуса. Установлено, что по скорости и предельной величине капиллярного на-

сыщения, водопоглощения наиболее активными также оказались образцы бетона с тонкодисперсными наполнителями (см. рис. 9, а). Их структурные параметры предопределяют наибольшую в пределах проводимых экспериментов величину капиллярного давления при поглощении жидкости. Вели-

чина капиллярного насыщения и водопоглощения при снижении удельной площади поверхности и удельной поверхностной энергии наполнителя мо-

жет быть уменьшена в 1,5 - 2 раза (см. табл. 9). При увеличении средней плотности капиллярное насыщение образцов поризованного бетона возраста-

ет, что обусловлено уменьшением радиуса пор и соответствующим увеличением капиллярного давления в них (см. рис. 9, б).

Водонасыщение материала является результатом действия капиллярного и гидростатического давления жидкости. По величине влагосодержания, сте-

пени заполнения пор водой плотный и поризованный бетон на немолотом кварцевом песке характеризуются самыми низкими значениями оцениваемых гигрометрических показателей. Наиболее активными по отношению к воде оказались образцы поризованного бетона на основе пыли-уноса; промежу-

точными характеристиками обладает бетон на молотом песке (см. табл. 9).. Большая активность по отношению к воде поризованного бетона на пыли-

уноса по сравнению с бетоном на молотом песке может быть обусловлена лучшей смачиваемостью (более высоким показателем удельной теплоты сма-

чивания) карбонаткальцевого наполнителя по сравнению с кварцевым. Характерно, что при увеличении объема макропор для всех видов бетона

наблюдается снижение соотношения объемов жидкой фазы и общего объема порового пространства материала, несмотря на увеличение абсолютных по-

казателей его влагосодержания. При этом обращает на себя внимание то, что заполнение порового пространства поризованного бетона водой всегда меньше 1. Воздухововлеченные поры в обычных условиях испытания погружением образцов в воду не заполняются ею, так как этому препятствует на-

личие капиллярно-связанной воды в микропорах вследствие того, что капиллярное давление в микропорах межпоровых перегородок намного превыша-

ет гидростатическое.

44

По результатам исследований гигрометрических характеристик поризо-

ванного бетона правомерен, таким образом, вывод о том, что определяющее влияние на гигрометрические характеристики имеет состав матрицы бетона.

Наименьшей интенсивностью взаимодействия с водяным паром и водой, а следовательно и минимальной силой связи его структуры с водой, отличается материал, который при равной средней плотности и сопоставимом удельном содержании цементирующего вещества характеризуется пониженным зна-

чением удельной площади поверхности и удельной теплоты смачивания наполнителя, а поровое пространство образовано порами с большей (в пределах рассмотренного в опытах интервала) величиной среднего эффективного радиуса. Снижение средней плотности бетона приводит к увеличению значений оцениваемых гигрометрических характеристик на 20-30 %, что закономерно связано с повышением диффузной проницаемости материала при соответст-

вующем изменении объемной доли и среднего радиуса макропор. Полученные экспериментальные данные позволяют сделать вывод о

том, что эффективность управляющего воздействия структурных факторов на показатели интенсивности взаимодействия цементного поризованного бе-

тона с водяным паром и водой заключается в возможности снижения адсорб- ционно-конденсационной емкости в 4 - 5 раз, величин капиллярного и водо-

насыщения в 1,5-2 раза, соотношения объемов жидкой и твердой фаз, жидкой фазы и порового пространства в водонасыщенном состоянии материала в 2 - 2,5 раза.

2.4. Влияние температурно-влажностного состояния

поризованного бетона на его прочностные характеристики

Эксперименты с цементным поризованным бетоном (табл. 10) прово-

дились на представителях конструкционно-теплоизоляционного материала средней плотности =800-1000 кг/м3, изготовленных на пыли-уноса, и конст-

рукционного материала =1400-1600 кг/м3 на кварцевом песке естественной гранулометрии. Выбор данных видов поризованного бетона для исследования влияния влажностного состояния на их прочностные характеристики обусловлен тем, что на основании результатов наших работ (см. раздел 2.3,

45-47 ) установлено, что эти разновидности поризованных бетонов

45