Деформативные свойства тяжелых бетонов на основе ГЦП

Исследованиями МИСИ им. В. В. Куйбышева показана возможность получения водостойких быстротвердеющих бетонов марок 150—400 -и более па основе ГЦПВ, выгодно отличающихся от бетонов на других вяжущих отсутствием тепловой обработки при выпуске изделий Это расширило сферу применения таких бетонов, поскольку из них можно изготовлять элементы несущих конструкций.

Для оценки преимуществ и недостатков бетонов на ГЦПВ по сравнению с цементными бетонами начиная с I960 г. проводились исследования их основных физико-механических свойств и прежде всего деформативных при кратковременном и длительном нагружен и и 3.

Ниже приведены результаты исследования влияния некоторых факторов (вида и состава ГЦПВ, содержания ГПП теста, водовяжущего отношения, влажности бетона и др.) на прошостные и деформативные свойства тяжелых бетонов на ГЦПВ марок 150—400 при кратковременном и длительном действии нагрузки. Полученные в результате исследований прочностные и деформативные характеристики сопоставляли с нормативными характеристиками, регламентированными СНнП П-В. 1-62 для аналогичных марок бетонов на портландцементе.


В качестве исходных использовали следующие материалы: строительный гипс комбината «Гипсобетон» (Московская обл.), высокопрочный гипс Куйбышевского завода и полученный лабораторным путем по методу МИСИ им. В. В. Куйбышева; портландцемент Брянского цементного завода; трепел Брянского месторождения; речной кварцевый песок; известняковый и гранитный щебень с наибольшей крупностью 20 мм. Для регулирования сроков схватывания применяли замедлитель в количестве 0,1—0,2% от массы вяжущего.

Основные характеристики исследованных бетонов приведены з табл. I.

Определение прочностных и деформативных свойств тяжелых бетонов на ГЦПВ проводили на кубах размером 15X15X15 см и призмах размером 15X15X60 см по общепринятой для этих целен методике для бетонов на портландцементе.

Для каждой серии образцов были изготовлены три группы призм: 1 группа — эталонные призмы для определения призменной прочности и установления величины длительно действующей нагрузки; 11 группа—основные призмы, на которых изучались деформации при длительном (в течение 2—3 лет); 111 группа — контрольная для измерения деформаций усадки.


Одновременно с эталонным,н призмами испытывали контрольные кубы с- целью предварительной оценки прочности бетона. Испытания проводили в помещении с колебаниями температуры от 10 до 25°С и с относительной влажностью воздуха от 50 до 90%- Приведенные в табл. 2 и на рис. 1—4 основные показатели прочностных и деформативных свойств тяжелых бетонов на ГЦПВ и сравнительные данные для бетонов на портландцементе (по данным СНиП) позволяют отметить следующее.

Важнейшим отличительным свойством бетонов па ГЦПВ в сравнении : гипсобетонами, которое приближает их к бетонам на портландцементе, является характерное для них нарастапне прочности во времени при твердения как на воздухе, так и во влажных условиях и в воде. Это можно объяснить наличием новых соединений, образующихся при твердении ГЦПВ.


Результаты опытов показали, что коэффициент Пуассона для тяжелого бетона на ГЦПВ находится в пределах 0,17—0,20, начальный модуль упругости на 10—35% ниже, чем его величина по СНиП для равнопрочных бетонов


При твердении на воздухе прочность исследуемых бетонов возрастала в среднем за год на 15—25%. При этом значительный прирост прочности имели образцы на ГЦПВ, в составе которого содержалось больше портландцемента с трепелом. Прирост прочности в возрастов—3 лет (т. е. к моменту окончания испытания при длительной нагрузке составлял 20—30% первоначальной (рис. I). Все это, а также коэффициенты размягчения, численные значения которых находятся в пределах 0,70—0,85, подтверждают, что исследуемые бетоны являются гидравлическими.

Коэффициент призменной прочности (к.п.п.) у тяжелых бетонов на основе портландцементе, но выше, чем у таких же автоклавных силикатных бетонов (табл. 2, рис. 2.) Расхождения оказались тем больше, чем больше и составе вяжущего и меньше клинкерной части с пуццолановой добавкой. На показатели модуля упругости оказывает влияние также влажность бетона и вид использованного в ГЦПВ гипса (строительного или высокопрочного).

Экспериментально установлено, что предельная сжимаемость тяжелого бетона на -ГЦПВ изменяется от 0,8 до 1,5, а предельная растяжимость — от 0,08 до 0,15 мм «а 1 пог. г. с. находятся в тех же пределах, что в портландцементных бетонов одинаковых марок. Отмечено, что величина предельной сжимаемости увеличивается с повышением прочности бетона.

Показатели деформации усадки тяжелых бетонов на ГЦПВ в возрасте 3 лет сопоставимы с такозыми для бетонов на портландцементе. Сваи стабилизировались в возрасте 300—500 сут. Большое влияние на деформацию усадки оказывает вид вяжущего Действительно, наименьшую усадку имеют образцы нормального хранения, изготовленные из гипсового вяжущего. С увеличением в составе ГЦПВ клинкера и трепела усадка возрастает. При этом ее величина у ГЦП-бетопов, изготовленных на строительном гипсе, несколько больше, чем па высокопрочном.

Деформации усадки для всех бетонов растут с увеличением расхода вяжущего на 1 м3 бетона и водовяжущего отношения.

При длительно действующих нагрузках у всех бетонов наблюдался затухающий во времени характер деформаций ползучести, рост которых отмечен в основном в течение первого года (рис. 3). Ползучесть бетонов тем больше, чем 1 меньше в составе вяжущего содержится портландцемента с трепелом. Ползучесть всех бетонов находится в зависимости от величины обжатия, что особенно наглядно выражено у бетонов, изготовленных па вяжущем с меньшим количеством портландцемента и трепела.

Необходимо отметить, что деформации ползучести предварительно водонасыщеных и изолированных бетонов па ГЦПВ различных составов, так же как м для бетонов на портландцементе, меньше, чем деформации ползучести неизолированного высыхающего бетона (рис. 3).

Замена в составе ГЦПВ строительного гипса высокопрочным (техническим) позволяет снизить расход вяжущего примерно па 100 кг на 1 м3 для получения равнопрочного бетона М150 с меньшими деформациями ползучести (состав Т-2).

Снижение водовяжущего отношения при практически близком содержании «цементной» пасты в бетопе приводит к уменьшению его деформаций ползучести (рис. 3, 4).

Наиболее полно оценить деформативную способность бетона, имеющего различную прочность, можно -по величине его меры ползучести. Для бетонов на ГЦПВ удельные относительные деформации ползучести, изменяясь во времени, достигают величин, близких к показателям равнопрочных бетонов на портландцементе (рис. 4).

Длительные испытания под нагрузкой подтверждают долговечность этих бетонов особенно при твердении во влажных и водных условиях. которые положительно влияют на рост их прочности и не приводят к увеличению деформаций, как это имеет место в случае бетона на гипсован вяжущем. В этих условиях образцы из гипсобетона имели лавинно развивающиеся деформации ползучести, приводившие к разрушению образцов (рис. 3). Полученные данные позволяют рекомендовать бетоны марок 150— 400 на основе ГЦПВ для применения в конструкциях наряду с силикатным бетоном и бетоном на портландцементе.