Влияние карбонизации на некоторые свойства автоклавных бетонов

Влияние карбонизации на свойства бетонов обычного твердения широко освещено в трудах отечественных и зарубежных ученых. Воздействие же СО2 на автоклавные бетоны изучено в меньшей степени. Работы в этой области касались, главным образом, влияния карбонизации на подвергавшиеся запариванию силикатные материалы. G. Grime и G Е. Bessey установили, что при карбонизации силикатных бетонов происходит разложение гидрюсиликатов с образованием кальцита и водного геля кремнекислоты. Однако они не связывали эти процессы с изменениями строительных свойств бетона.

Влияние карбонизации на прочность при сжатии силикатного кирпича исследовалось Е. С. Ордынской, Н. Н. Петиным н М. И. Хигеровичем . Деформации автоклавного бетона при воздействии СО2 в указанных работах не изучались.

Однако игнорировать этот фактор нельзя. Микротрещнны в мелких элементах, работающих, главным образом, на сжатие, мало влияют на их долговечность. Другое дело, когда речь идет о большеразмерных изделиях или конструкциях, работающих на изгиб. В этом случае усадочные напряжения могут вызвать образование трещин, опасных песчаных автоклавных материалов.

Появление трещин в автоклавных изделиях нельзя объяснить лишь влажностной усадкой. Вероятно, основная причина такого явления заключается в уплотнении кристаллических гидросиликатов под воздействием углекислоты воздуха. Для проверки этого положения нами был проведен ряд опытов по изучению влияния карбонизации на некоторые свойства автоклавных бетонов. Работа выполнялась в лаборатории технологии автоклавных изделий НИИ промышленных зданий и сооружений АСиА СССР.


После запаривания образцы высушивали до постоянного веса при температуре 105—110°. Начальные характеристики бетона определяли при испытании высушенных образцов. Затем образцы плотных бетонов насыщали водой до влажности 2,5—3%, а ячеистых — до 13% по весу и помещали в лабораторные автоклавы для карбонизации. Напуск углекислого газа в автоклавы производился одни раз в сутки в течение часа, причем давление поддерживалось на уровне 1,5 атм. Воздух из автоклавов удаляли при первом напуске углекислого газа.

Таким образом, карбонизация осуществлялась прн 100% концентрации С02.

В заданные сроки образцы вынимали из автоклавов, высушивали до постоянного веса при 105—110° и испытывали.

Прочность бетона при изгибе, а также изменения длины и динамического модуля упругости определяли при испытании балочек размером 4X4X16 см. Прочность бетона при сжатии определялась на половниках балочек.

Увеличение объемного веса пенобетона в результате карбонизации составило 9,4%, пенозолобетона—12,25%, пеносиликата — 7,5%, пенозолоснлнката — 7,75% н безавтокпавного газозолобетона —8,1%,

Максимального объемного веса пенобетон достиг после 28-дневного воздействия С02, пенозолобетон н безавтоклавный газозолобетон после 21-го, а бетон на основе извести — после 7-дневного воздействия. При увеличении периода карбонизации сверх указанных сроков объемный вес всех ячеистых бетонов имеет тенденцию к уменьшению.


Обращают на себя внимание значительные деформации бетона при воздействии СОг. Так, усадка пенобетона и пеносиликата после 35 дневной карбонизации достигла 5,5 мм/м, а автоклавных ячеистых бетонов на основе золы — 6,5 мм/м Усадка плотных автоклавных бетонов за этот же период составила у силикатного бетона на негашеной извести 2,61, у силикатного бетона на гашеной извести 1,575 и у цементно-песчаного бетона 2,63 мм/м

Из приведенных в табл. 3 данных видно, что деформации в результате карбонизации в несколько раз превосходят изменения материала, происходящие при высушивании от состояния водонасыщения до стабилизации веса (при температуре 105—110°).


Данные о влиянии карбонизации на прочность образцов при сжатии и изгибе (табл. 2) не позволяют прийти к определенному, общему для всех бетонов выводу.

Например, некоторое снижение прочности при сжатии карбонизированного пенозолобетона и пеносиликата не сопровождается снижением их прочности при изгибе.

Другая картина наблюдается при исследовании цементно-песчаного бетона обычного твердения. Прочность пенобетона при карбонизации не изменяется. В результате воздействия С02 имеет место значительное уменьшение прочности пенозолоснлнката и безавтоклавного газозолобетона как при, сжатии, так п прн изгибе. Прочность пенозолоснлнката при изгибе после 35-дневной карбонизации снизилась вдвое, а газозолобетона— почти в два с половиной раза. Прочность при сжатии в том и другом

Образцы цементно-песчаного бетона обычного твердения в результате карбонизании удлиняются. Это согласуется с результатами, полученными в других работах 3-4

Предельная растяжимость автоклавных яченсты: бетонов с объемным весом ООО—700 кг/jи3 равна 0,15—0,3 мм/м, а мелкозернистых плотных 0,16—0,18 мм/м. Деформации бетона при карбонизации в десятки раз превышают эти величины. Поэтому карбонизация крупноразмерных изделий из таких бетонов неизбежно должна сопровождаться появлением трещин. Для проверки этого положения мы поставили следующий опыт.

Были изготовлены две пенозолосиликатных и одни пеносиликатная балки размером 12x18x250 см. Балкн армировалнсь двумя стержнями днам. 4 мм в нижнем и двумя диам. 3 мм в верхнем поясе. Запаривание производилось в заводских автоклавах по режиму: подъем давления до 8 ати—6 ч;с., выдерживание—4 часа, спуск давления — 6 час. Объемный вес пенозолосиликата, определенный на образцах размером 10Х X 10x10 см, составлял 750 кг/м?, а предел прочности при сжатии — 78 кг/см2 Эти показатели у пеносиликата составляли соответственно 720 кг/м3 и 62 кг/см2.


Влияние длительности карбонизации на содержание СО_, в бетоне (образцы размером 4X4X16 см)

При первом пуске газа наблюдался тачигельиый разогрев низа балок в центре пролета при этом достигал J.2—0,25 мм. К утру следующего дня, когда температура балок сравнялась с температурой окружающего воздуха, обнаружилось, что конструкции начали выгибаться вверх Этот прогиб за одни сутки достиг 0,2—0,4 мм. По мере распространения карбонизации по высоте сечения балок рост прогиба замедлялся Наконец, наступил момент, когда конструкции начали прогибаться вниз.

Характер прогибов балок в зависимости от длительности карбонизации показан на рис. 3

После 88 час. воздействия С02 на нижнем поясе карбонизируемых конструкций начали появляться трещины. Притом прогиб балок вверх составлял 0,5— 0,9 мм, т. е. был значительно меньше максимального, а содержание СОг в бетоне приближалось к 8%. В последующем, по мере уменьшения прогиба карбонизируемых балок, количество трещин на нижнем поясе увеличивалось; ширина раскрытия трещин составляла 0,1 — 0,3 мм (рис. 4)