Почему поры в бетоне

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Воздушные поры в бетонах оптимальной прочности

Воздушные поры, образуемые включениями воздуха, остающимися в уплотненной бетонной смеси, обычно присутствуют в бетоне в заметных количествах (в бетоне на крупном заполнителе до 3—4%, в мелкозернистом 5—8%). Возникает мнение о закономерности такого явления, по крайней мере при уплотнении вибрацией бетонов со средне- и мелкозернистыми заполнителями.

Нами изучалось содержание воздушных пор во взаимосвязи с параметрами структуры бетонов и, в частности, в бетонах оптимальных составов. Как известно, оптимум прочности бетонов обнаруживается При изменении расхода воды или расхода цементного теста с постоянным ВЩ для данных условий уплотнения. Второй случай представляет наибольший практический интерес, так как нахождение объема теста с принятым ВЩ является этапом в обычной схеме подбора состава бетона. Для выявления оптимальных составов при каждом из принятых ВЩ (0,35; 0,5; 0,65) изготавливали 4—6 составов бетона, отличающихся объемом цементного камня. Опыты повторялись для разных видов песка и крупного заполнителя, наибольшая крупность заполнителей составляла 20 и 5 мм. Образцы уплотняли вгЗрацией (амплитуда 0,35 мм для НК-5 мм и 0,5 мм для НК-20 мм, частота 50 Гц) и испытывали после пропаривания по мягкому режиму, а также в 28-суточном возрасте. Содержание воздуха в уплотненных смесях рассчитывали по соотношению их объемной массы и плотности (т. е. методом, применяемым обычно для определения Дупл). Кроме того, определяли содержание воздушных пор на шлифах бетонов микроскопическим способом. при расхождении результатов этих методов предпочтение отдавалось второму из них.

Полученные данные еще раз подтвердили существование оптимума прочности при изменении объема цементного камня с постоянным ВЩ для данных условий уплотнения. Рост прочности бетона при уменьшении объема цементного камня до некоторого предела происходит, несмотря на одновременное увеличение объема воздушных пор (рис. 1).

Эта картина сохраняется при изменении интенсивности вибрации. Повышение интенсивности позволяет удалить из бетона оптимального состава часть воздуха и повысить его прочность. Но оптимум прочности при этом сдвигается в сторону составов с меньшим объемом цементного камня и большим содержанием воздушных пор (рис. 2).

Таким образом, в виброуплотнениых бетонах оптимальных составов с НК= 20 мм и менее присутствует заметное количество воздушных пор, причем тем большее, чем меньше НК заполнителей. По данным 18 серий опытов, оно составило 1,5—3,6% для НК = 20 мм и 5— 7,9% для НК=5 мм. При постоянной НК на объем воздушных пор влияют характеристики заполнителей; факторы, изменяющие соотношение песок : цемент в смеси и тем самым вероятность защемления воздуха в пустотах между зернами песка (ВЩ, доля песка); толщина слоя уплотняемой смеси.

Полученные данные позволяют пересмотреть сугубо негативную оценку воздушных пор в бетоне, распространенную в настоящее время. Она возникла, когда влияние воздушных пор рассматривали при неизменном составе бетона, и рост их объема вследствие недостаточного уплотнения смеси приводил, естественно, к снижению прочности бетона. Но в. практических ситуациях при оптимальных параметрах уплотнения содержание воздуха регулируется выбором удобоукладываемости смеси, т. е. объема цементного теста. При этом отрицательная роль роста содержания воздушных пор до некоторого предела перекрывается положительной ролью уменьшения объема пористого цементного камня и повышения концентрации плотных заполнителей.

В итоге в бетонах оптимальных составов общая пористость, слагаемая из микропор цементного камня и воздушных пор, будет минимальной (рис. 3). Можно утверждать, что в наиболее плотном для каждого ВЩ бетоне некоторые поры будут воздушными, причем их тем больше, чем меньше НК заполнителей.

Следовательно, практическое значение это явление приобретает для бетонов со средне- и мелкозернистыми заполнителями (т. е. с возрастающим абсолютным содержанием песка в смеси). Если при виброформовании бетонов оптимальных составов с НК = 20 мм в части случаев еще наблюдается объем воздушных пор 1,5—2%, то для впброуплотненных бетонов оптимальных составов с НК=5 мм он постоянно был выше 5%.

Следует отметить, что воздушные поры в бетонах оптимальных составов имеют близкую к сферической форму, преимущественные размеры 0,1—2 мм и являются условно замкнутыми (степень заполнения этих пор водой при насыщении бетонов разных составов колеблется в пределах 0—20%), что позволяет считать их неопасными для морозостойкости бетона.

Сказанное выше не означает, что бетоны не нужно тщательно уплотнять при формовании. Но следует различать «неизбежные» воздушные поры, объем которых может быть установлен путем определения на тщательно уплотненном бетоне оптимального состава, от воздушных пор, которые могут добавляться к ним вследствие неудовлетворительного уплотнения.

По нашему мнению, такой подход может быть использован для обоснованного нормирования степени уплотнения бетонов со средне- и мелкозернистыми заполнителями.

Пористость бетона

Дата добавления: 2013-12-24 ; просмотров: 5114 ; Нарушение авторских прав

И процессы при её уплотнении

Структура бетонной смеси

Количество защемленого воздуха зависит от подвижности бетонной смеси. С уменьшением подвижности, количество защемленного воздуха возрастает до 40% и более. В очень подвижных смесях (литых) защемленный воздух не превышает 2%.

Под уплотнением понимается процесс максимального сближения твердых компонентов бетонной смеси за счет удаления из нее газообразной и иногда части жидкой фазы с целью формирования из зерен заполнителя каркаса будущего бетона.

При уплотнении бетонные смеси происходит:

1. удаление защемленного воздуха;

2. переукладка и сближение составляющих;

3. сегретация (расслоение);

4. седиментация (внутреннее водоотделение).

Сегрегация есть процесс расслоения, т.е. нарушения однородности состава бетонной смеси ( равномерности распределения ее компонентов в объеме) вследствие неоднородности физических свойств составляющих, который происходит на стадии транспортирования, укладки и уплотнения бетонной смеси.

Седиментация – это вытеснение воды более плотными компонентами под действием силы тяжести, в результате которого происходит внутреннее и поверхностное водоотделение, образование седиментационных пор и сквозных капилляров. Время протекания процесса седиментации для слоя бетонной смеси толщиной Н, мм, составляет, мин,

Пористость, или поровое пространство, бетона на плотных заполнителях, обусловлена в основном пористостью цементного камня и количественно характеризуется такими параметрами, как объем, удельная поверхность и средний радиус. Формирование пористости происходит непрерывно вследствие протекания процессов гидратации и коррозии, в связи с чем параметры поровой структуры бетона непрерывно изменяются.

Пористость бетона – это любое незаполненное твердой фазой пространство в структуре бетона.

— по отношению к воде;

1. В зависимости от размера пор различают:

— макропоры (более 0,1-0,2 мм);

— поры геля (самые мелкие, десятки мкн).

2. В зависимости от способности поглощать и удерживать воду при атмосферном давлении поры делятся на:

— капиллярные (не способны удерживать воду в обычных условиях);

— некапиллярные (способы поглощать и удерживать воду).

Капиллярные поры играют – роль в морозостойкости и непроницаемости бетона, т.е. чем меньше капиллярных пор, тем лучше.

В зависимости от доступности для воды при насыщении при атмосферном давлении поры делятся на:

— открытые (т.е. доступные при насыщении водой)

— условно замкнутые (резервные) – недоступные для насыщения.

3. По происхождению различают:

— контракционные (образующиеся в следствие химического взаимодействия цемента с водой)

а. Поры определяемые соотношением водой и цементом

б. В введением специальных добавок (для увеличения или уменьшения прочности бетона):

технологические дефекты уплотнения и дефекты твердения (трещины)

Качество уплотнения БС характеризуется коэффициентом уплотнения К:

где: ρбс,ф,у – фактическая плотность БС

ρбс,т – теоретическая плотность БС

Чем ближе К к 1, тем бетонная смесь – качественная, и наоборот К≥0,98 — меньше дефектов уплотнения.

эксплуатационные дефекты : образуются в процессе эксплуатации, в результате физической и химической коррозии бетона.

Читать еще:  Подвижность бетона что это такое

Рассмотрим более подробно некоторые виды пор.

Поры геля составляют примерно 28% объема гидратированного цемента ( цементного геля). Объем гелевых пор не зависит от В/Ц смеси, эти поры являются неотъемлемой частью цементного геля. Размеры гелевых пор ( от 0,5 нм до 30 нм) соизмеримы с размерами молекул воды, в связи с чем вода в гелевых порах не является обычной жидкостью. В частности, ее плотность составляет до 1,5 г/см 3 , а температура замерзания ниже -70°С.

Контракционные поры образуются вследствие объемных изменений в системе «вода- цемент». Объем контракционных пор составляет несколько процентов объема цементного камня, размер пор изменяется в пределах от 30 нм до 50 нм. Контракционные поры оказывают положительное влияние на морозостойкость бетона.

Капиллярные поры формируются в объеме, заполненном химически несвязанной водой. Их объем и средний радиус возрастают с повышением В/Ц бетонной смеси. При В/Ц>0,38 образование капиллярных пор неизбежно. Размер пор составляет от 30нм до 50мкм. При увеличении капиллярной пористости снижается морозостойкость и непроницаемость бетона.

Седиментационные поры, образующиеся в результате процессов внутреннего водоотделения, имеют размеры от 50 до 1000 мкм и резко ухудшают морозостойкость и непроницаемость бетона.

Воздушные поры формируются в бетоне вследствие недостаточного уплотнения («защемленный» воздух) или в результате специальных технологических приемов («вовлеченный» воздух). Объем воздушных пор в конструкционных бетонах редко превышает 5%. «Защемленный» воздух, вследствие хаотичности распределения пор в объеме и нерегулярности размеров ( от 25 до 500мкм и более), как правило, приводит к снижению прочности бетона на 3-5% на каждый процент «защемленного» воздуха. «Вовлеченный» воздух создает в структуре бетона систему равномерно распределенных почти сферических пор размером от 50 до 300мкм, что резко повышает морозостойкость бетона.

Увеличение доли открытых пор снижает долговечность бетона и, наоборот, уменьшение доли открытых пор и увеличение доли условно – замкнутых пор способствуют повышению долговечности. Открытые и условно – замкнутые поры образуют полную пористость бетона, с увеличением которой при прочих равных условиях снижается его прочность.

4.3. Влияние воздушных пор на свойства бетона

Основным дефектом структуры бетона являются, как известно, капиллярные поры. Они ухудшают все свойства бетона. Гелевые поры значительно менее вредны, они не влияют на морозостойкость и проницаемость, а также, по некоторым данным, в меньшей степени снижают прочность бетона. Поэтому влияние воздушных пор ниже рассматривается в сравнении с капиллярными порами.

Влияние воздушных пор на прочность зависит от состава бетона. Снижение прочности на 1% воздушных пор составляет для бетона из подвижных и жестких смесей соответственно 6% и 7%, для бетона из сверхжестких смесей — 8 — 10% [11].

Вообще из двух возможных способов выражения пористости: отнесения их к объему бетона или цементного камня в нем, применяется последний. Это понятно с физических позиций (все поры находятся в цементном камне) и подтверждается тем, что свойства бетона наиболее тесно коррелированы с В/Ц, которое является эквивалентом пористости цементного камня в бетоне.

Исключение составляют воздушные поры, которые принято относить к объему бетона. Но располагаются они также в цементном камне и ослабляют именно его.

При том же объеме воздушных пор в бетоне их содержание в цементном камне оказывается тем большим, чем меньше его объем. Например, при 2% воздушных пор в бетоне их содержание в цементном камне при его объеме 350 л/м 3 составит 6,7%, а при объеме 250 л/м 3 уже 8%. Естественно, что падение прочности бетона во втором случае будет большим. Это, по-видимому, и объясняет отмеченные выше различные прочностные эффекгы воздушных пор в бетоне. Если рассчитать снижение прочности бетона разных составов на 1% воздушных пор в цементном камне, оно составит практически постоянную величину — около 2% [11].

Представляет интерес сравнить влияние на прочность бетона воздушных и капиллярных пор. Рост объема капиллярных пор происходит при увеличении В/Ц, тогда как объем гелевых пор при этом меняется лишь в небольшой степени.

Влияние капиллярной пористости цементного камня на прочность при расчете по общепринятым формулам составляет для бетонов обычных составов (В/Ц = 0,4 — 0,7) 3 — 4% на 1% пор. Результат, полученный для воздушных пор: снижение прочности на 2% показывает, что они, по-видимому, менее опасны для прочности, чем капиллярные поры.

Это же следует из расчетного определения прочности бетона по величине Ц/В, когда одновременно учитывается влияние воздуха. В этом случае Ц/В в формуле прочности (1.2) заменяется на величину Ц/(В + Возд), где Возд. — объем воздуха в уплотненной смеси (или воздушных пор), л/м 3 бетона. Но при твердении часть воды связывается химически, а на образование микропор в бетоне среднего состава идет 70 — 75% воды затворения (причем часть их — гелевые). Иными словами, при данном подходе принимается, что микропоры цементного камня вызывают примерно на 30% большее снижение прочности бетона, чем тот же объем воздушных пор. Этот фактор является существенным для бетона с искусственно вовлеченным воздухом, так как для обеспечения его прочности при росте содержания воздушных пор требуегся меньшее сокращение объема микропор.

Бетон с искусственно вовлеченным воздухом отличается повышенным объемом цементного камня (увеличивающимся за счет воздухововлечения), а также тем, что воздушные поры в нем более мелкие, чем в обычном бетоне. По этим причинам снижение его прочности составляет примерно 5% на 1% воздушных пор [14], а по другим данным даже 4%, т.е. несколько меньше, чем для бетонов с защемленным воздухом.

Влияние воздушных пор на прочность при растяжении и модуль упругости бетона оказывается меньшим, чем на прочность при сжатии [25]. В итоге именно она является «критическим» свойством бетона при увеличении содержания воздушных пор в нем.

Проницаемость бетона с ростом содержания воздушных пор повышается. В частности, рост газопроницаемости может увеличить глубину карбонизации бетона. В то же время численные значения этого эффекта достаточно невелики. Так, увеличение содержания воздушных пор, образованных искусственно вовлеченным воздухом, на 4% привело к росту глубины карбонизации на 2 мм [1]. Для естественных воздушных пор, учитывая их большие размеры и менее равномерное распределение, можно ожидать в отдельных местах большего увеличения глубины карбонизации бетона. В то же время следует отметить, что практика применения искусственного вовлечения воздуха в бетон такова, что одновременно приходится несколько снижать В/Ц. В этих условиях проницаемость бетона уже уменьшается.

Основным эффектом искусственных воздушных пор в бетоне является существенное повышение морозостойкости.

Декоративный бетон. Часть 4: Как убрать мелкие дефекты бетона. Возможные ошибки

Фрагмент записи с 4-го обучающего семинара 2-го сезона: «Полированный бетон в России — это реальность!», 28 июля 2016 г. https://www.youtube.com/watch?v=HPQk2…

Рассказывают Юрий Пашаев, руководитель отдела продаж компании «Адель Инструмент»:

Если вам интересно, мы готовы отдельно — мы специально оставим половину плиты необработанной — показать процесс подробно и некоторые нюансы лечения бетонной поверхности. Потому что при производстве полированного бетона подразумевается этап лечения. Что это такое?

Лечение можно разделить на 2 группы. Первая — это обязательное лечение. Что это такое? Это затирание в бетонной поверхности мелких пор, каверн, которые, так или иначе, будут абсолютно везде, т.е. это естественное состояние бетонной поверхности.

Даже вот здесь, если посмотреть, есть поры, бетон дышит. Что это такое? Маленькие отверстия, небольшие, и если его не обрабатывать, и дальше мы его заполируем — внешний вид будет страдать, т.е. на свету будут вот эти луночки все равно видно. На мой взгляд, это обязательный процесс — нанесение лечащего состава специального, который способен именно затереть. Он втекает во все мелкие поры, каверны и остается внутри. После высыхания уже не растрескивается, в принципе, все остается монолитное, ровное, и поверхность преображается при дальнейшей обработке.

Читать еще:  Стоит ли утеплять дом из газобетона

Самое лучшее — это показать наглядно. Когда мы разрабатывали технологию, мы старались сделать так, чтобы все технологически ложилось друг на дружку без потери по времени, потому что время — всегда очень важный момент в производстве работ.

Процесс лечения происходит нон-стопом. Некоторые наши клиенты после наших показов — они посетили наши показы, взяли объекты — начинают это делать и делают ошибки, нарушают технологический процесс, именно очень много проблем с лечением. Лечение у нас производится нон-стопом, буквально 2 квадрата, 2 квадрата, 2 квадрата… Если вкратце, смысл в том, что наносится лечащий состав на поверхность, буквально 1-2 квадрата, много не нужно делать здесь. Весь смысл в том, чтобы моментально после нанесения машиной дополнительно втереть лечащий состав в поверхность. Если вы оставляете его — некоторые клиенты у нас совершили технологическую ошибку — зашпаклевали некую площадь, комнату и все это оставили на сутки, на следующий день пришли и решили все это стереть. И, во-первых, перерасход инструмента, потому что лишнее шлифование уже вставшего состава, а во-вторых, что на мой взгляд самое важное, огромная потеря во времени. Дело в том, что втирание в поверхность происходит на этапе ее обработки 120 грит, это наш инструмент GFB 2 золотистого цвета. Это достаточно мелкий номер уже, очень маленький, а на поверхность наносится некий слой, даже может быть больше 1 мм, потому что это делается руками. Чтобы сошлифовать это все, этого номера уже недостаточно по своей зернистости, т.е. по грубости и величине алмаза, который внутри инструмента находится. Тратится очень много времени, чтобы это все сошлифовать, если состав у вас уже встал на поверхности. Поэтому это нужно делать нон-стопом: 2 квадрата — сразу же затирание, 2 квадрата — сразу же затирание.

Вы скажите: ну, можно же, наверное, уйти на 1 или 2 номера назад, как вариант. Да, можно. Вы быстрее все это демонтируете. Но есть такой нюанс — дело в том, что даже на номер грубее при шлифовке он уже настолько грубый, что оголяет новые поры в бетоне. Т.е. вы вроде сошлифовали это все, а лечение, которое вы сделали ранее, пошло «коту под хвост», потому что вылезли новые поры, и нужно заново лечить. Это получается еще хуже — это и перерасход материала, и опять же время, время, время…

Поэтому соблюдать технологический процесс здесь, на этапе лечения и, в принципе, при производстве полированного бетона — очередность шлифовального инструмента по номерам друг за дружкой, особенно на мелких номерах — это очень важно, чтобы достичь хорошего результата на финише.

— Т.е. лечение нужно делать на 120 гритах?
— Да, лечение происходит на 120 гритах.
— А состав специальный?
— нет, для лечения мы используем абсолютно обычный цемент 500-й марки, портланд-цемент чистый, замешивается с S70, всегда используем мы S70, до жидкого сметанного состояния, наносится прямо на поверхность, шпаклюется по поверхности, примерно 2 квадрата, и сразу же, не дожидаясь высыхания, начинается шлифование мозаично-шлифовальной машиной. Какой машиной вы это будете делать — в принципе, все равно: GM, СО — абсолютно не важно. Единственный нюанс — СО мы используем 327Ф и 348 (новая машина, вон там большая стоит), они на франкфуртах, не на фрезах, а на франкфуртах.

Вот эти все дефекты сейчас вылазят, вот эти луночки… Это все вылезет потом, когда вы делаете в глянец, Вот это все безобразие на глаза сразу же попадает. Сейчас не видно этого.

При лечении микропор важно готовить раствор не где-нибудь, а прямо на плите. Необходимо довести его до консистенции жидкой сметаны и потом равномерно распределить по поверхности. На первый взгляд все просто. Но почему то на практике, когда люди начинают выполнять эту работу, возникают сложности. Кто-то что-то не понял, кто-то оставил без лечения.

Теперь мы эту жижу распределяем тонким слом и втираем ручным инструментом. Смысл в том, чтобы убрать излишки раствора. Грубейшая ошибка оставить не распределенный раствор и пытаться его потом сошлифовать.

После завершения нанесения раствора обрабатываем поверхность инструментом 120 грит. На этом этапе раствор втирается в поверхность. Поверхность после обработки смотрится как лощеная, литая. Визуально видна разница. Пол получается настолько гладкий, что при проведении по поверхности рукой никаких царапин не ощущается.

24 Окт 12 ПОРОВАЯ СТРУКТУРА БЕТОНА

Одной из важнейших характеристик бетона являются параметры его порового пространства. Поровым пространством далее будем называть объем, не заполненный твердой фазой [4.31].

Спектр свойств порового пространства, типичных для некоторых обычно применяемых строительных материалов, приведен на рис. 4.2 [4.14], где удельная поверхность и средний радиус пор указаны в лога­рифмических осях. Здесь также приведены области постоянной порис­тости, рассчитанные иэ предположения цилиндрической формы пор [4.14]. Так же, как в случае определения понятия порового пространст­ва, нет однозначности в классификации параметров порового объема. При определении порового пространства обычно чаще всего исходят из следующих трех структурных свойств [4.14]:

Пористости, т. е. части общего объема, которую занимают поры;

Внутренней удельной поверхности пор, т е. площади или доступной поверхности в единице объема или массы данного вещества;

Рис. 4.2. Средний размер пор и удель­ная поверхность различных материа­лов

Разделения пор по размерам, т. е. разделения общего обьема пор на поры в пределах определенного диапазона размеров. Если учитыв»гь геометрию реальных пор, то на разделение пор по размеру влияег и форма пор, и способ их взаимосвязи, что учитывается различными коэф­фициентами в зависимости от примененного метода измерения.

Поровая структура бетона — композита — формируется от момеша затворения водой до затвердевания бетонной смеси. Формирование про­должается в процессе перемешивания и уплотнения свежеприготовлен­ной смеси и заканчивается в течение длительного времени вследствие продолжающихся процессов образования продуктов гидратации во вре­мени [4.17].

Свойства поровой структуры зависят от относительного количества составляющих в единице объема бетонного композита, их свойств, го- могенизации и уплотнения свежеуложенной смеси, а также от условий и продолжительности ухода.

Продукты гидратации не заполняют полностью объем, но характеї i — зуются пористостью 28%, образуемой объемом между отдельными К’ га­лоидными частицами материала. Эта система частиц названа цемента їм гелем, а пространство между частицами — гелевыми порами [3.38,4 .ЗУ, 4.42, 4.49]. Большую часть геля составляют слабокристаллизованные гидросиликаты кальция, поэтому зтот гель называют гидросиликаті їм гелем. Таково представление о структуре затвердевшего цементныо теста — цементного камня, так называемая модель Пауэрса, которая не учитывает другие составляющие цементного камня — негидрат ироваш j зерна цемента, крупные кристаллы гидроксида кальция и различные г >- ры, например воздушные.

СРЕДНИЙ РЛЗМ1 ПОР. М

Гелевые поры имеют весьма малче размеры. Их ширина состави;..т около 1,5 нм. Эти размеры соизмеримы с размерами молекул во, Поэтому пленочная вода и адсорбированная вода отличаются оі свої». .-> свободной воды [4.33].

Уже указывалось, что гель обладает пористостью и что гелевые по і составляют приблизительно 28% общего объема геля. Такая велич. а типична для портландцемента и также независима от В/Ц смеси и степ — и гидратации. Это значит, что на всех стадиях гидратации образуется г? — ь

ОН — 4
с подобными свойствами и при дальнейшей гидратации существующие гидраты не изменяются.

При гидратации цемента образуются и другие категории пор. Вследст­вие объемных изменений в системе цемент — вода продукты гидратации имеют меньший, чем первоначальный объем вступающих в реакцию сос­тавляющих. Это явление было названо химической контракцией [4.33, •4.54, 4.46], оно обусловливает контракционный объем пористости.

С начала гидратации поровая система бетона заполняется образующи­мися продуктами гидратации цемента. Речь идет прежде всего о прост­ранстве между более или менее гидратированными и негидратированны — ми частицами цемента, зти промежутки называют капиллярными пора­ми. Обычно они заполнены растворами гидратирующихся компонентов цемента, а также воздухом [438, 4.33]. Объем капиллярных пор с хо­дом гидратации снижается, так как продукты гидратации занимают объем более, чем в 2 раза больший, чем исходный цемент [4.3].

Читать еще:  Предметы интерьера из бетона

Капиллярная пористость цементного камня вследствие продолжаю­щейся гидратации цемента снижается со временем, так как объем це­ментного геля с его порами в 2,2 раза больше., чем объем негидратиро — ванного цемента, поэтому продукты гидратации заполняют часть объе­ма, до того заполненного водой затворения (рис. 4.3), [4.3].

Так как общая и капиллярная пористость цементного камня с ростом степени гидратации снижается, гелевая пористость возрастает, потому что объем цементного геля увеличивается (рис. 4.4), [4.3].

Капиллярная пористость зависит от водоцементного отношения, т. е. от начального количества воды в тесте и от степени гидратации [4.33]. При водоцементном отношении более высоком, чем 0,38, образующийся гель продуктов гидратации не заполняет свободный объем в твердеющем цементном тесте, всегда остается определенный объем капиллярных пор и в случае полной гидратации цемента (рис. 4.5), [4.54].

В результате измерений сорбции водяного пара был определен размер капиллярных пор порядка 1,3 мкм. Капиллярные поры, очевидно, вслед­ствие своего происхождения отличаются изменчивым видом и образуют соединенную систему канальчиков. Эти взаимосоединенные капилляр­ные поры существенно влияют на проницаемость затвердевшего цемент­ного камня и его долговечность [4.33,4.52].

С увеличением степени гидратации увеличивается объем определенной фазы в тесте, а в — твердом цементном камне в определенный момент наступает сужение, а возможно, и взаимное разделение некоторой части капиллярных пор гелем продуктов гидратации. Прекращение взаимного соединения наступает при сочетании исходного В/Ц и достаточно длитель­ного периода влажного хранения. Приблизительные значения В/Ц и вре­мени, при которых начинается разъединение капилляров, видно из сле­дующих данных [4.33,4.40,4.41 ].

Приблизительное время, необходимое для того, чтобы наступило. раз­деление капиллярных пор при В/Ц:

TOC o «1-3» h z 0,45. . . 7 сут

более 0,7. неизвестно

Рис. 4.3. Изменение ка­пиллярной пористости цементного камня в ус­ловиях продолжающей­ся гидратации цемента А — при а = 0,3; 6 — при а = 0,7; 1 — не до конца гидратированное зерно цемента; 2 — це­ментный гель; 3 — ка­пиллярные поры

Рис. 4.4. Зависимость об­щей, капиллярной и голе­вой пористости цемент­ного камия от степени гидратации цемента

ОБЪЕМНЫЕ % ВОЗДУШНЫЕ ЮНТРАКЦИОННЫЕ 100

ГЕЛЕВЫЕ ПОРЫ ЧАСТИЦЫ ГЕЛЯ НЕГИДРАТИРОВАННЫЙ ЦЕМЕНТ

КАПИЛЛЯР L. E ЧАСТИЦЫ ГЕЛЯ L ПОРЫ

Рис. 4.S. Виды пор в цементном камне

Значение В/Ц и времени зависят о г характеристик примененного це­мента. При В/Ц большем, чем 0,7, капиллярные поры остаются взаимно — соединенными. При особотонкомолотых цементах максимальное В/Ц Было бы несколько большим и равно приблизительно 1, при грубомопо — тых цементах оно было бы меньше 0,7. В так называемом хорошем бето­не не должно быть взаимосоединенных капиллярных пор.

Исследования стадий структуры затвердевшего цементного камня показали, что на традиционное основное разделение пор на гелевые и ка­пиллярные необходимо взглянуть с позиции привлечения прямых мето­дов измерения. Ряд старых моделей, включая деление пор на гелевые и капиллярные, возник без достаточных оснований на основе не прямых, например сорбционных измерений [4.55].

Прямые методы, например растровая электронная микроскопия, по­казали, что цементный камень является системой, состоящей из первич­ных частиц продуктов гидратации различного размера и вида, с характер­ными размерами в пределах от 0,1 до примерно 5 мкм. Составным эле­ментом этой системы являются пустоты (поры размерами до 1 мкм). Кроме того, в некоторых местах гицратированного теста можно видеть игольчатые и пористые ноздреватые области с видимыми пустотами с размерами приблизительно 0,1 мкм [4.55].

Исследования цементного камня при помощи ртутной порометрии по­казали, что большая часть пор лежит в пределах радиусов от 0,1 до 0,01 мкм [4.55].

Дальнейшие категории пор представлены порами седиментации,» ото — рые можно отнести к дефектам структуры бетона и которые образуются вследствие поверхностного или внутреннего водоотделения. При поверх­ностном отделении часть воды затворения проникает к поверхности бето­на и образует систему ориентированных в большей части взаимосоеди — няющихся каналов. При внутреннем водоотделении эти поры образуют — оседание теста обычно под плоскими зернами крупного заполнителя.

Седиментационные поры могут быть размером от 50 до 100 мкм. В случае образования пор под зернами заполнителя они могут иметь значи­тельно большие размеры, и их можно видеть невооруженным глазом. Было установлено, что, чем тоньше прослойки раствора вокруг зерна крупного заполнителя, тем меньше поверхностное и тем больше внутрен­нее водоотделение.

Такие седиментационные поры являются главными транспортными путями нроникания воды в бетон, потому что в порах с размерами, большими 50 мкм, вода находится в свободном состоянии, т. е. поверх­ностные силы захватывают весьма малую часть объема воды, и вода мо­жет мигрировать под действием гравитационных сил или при помощи очень малого гидростатического давления. Поэтому седиментационные поры играют решающую роль при фильтрации и оказывают сушественное влияние на долговечность бетона и бетонных конструкций.

Воздушные поры имеют обычно сферическую форму и образуются при случайном или преднамеренном введении воздуха в бетонную смесь. В бетонной смеси всегда содержится определенное количество воздуха, который был первоначально адсорбирован на поверхности зерен цемента и заполнителей и при перемешивании смеси не был удален с этих поверх­ностей. Это количество случайного воздуха может быть специально повышено применением воздухововлекающих добавок. Размеры воз­душных пор могут колсбаїьси or 25 до 500 и более мкм. 0(іі> — генности) и ухудшение некоторых, преимущественно мех-нических, свойств бетона после его затвердевания. Напротив, организованное вол — духововлечение при подходящем размере, количестве и взаимном рас­стоянии пор благоприятно влияет на морозостойкость бетона.

Аналогичное деление пор в цементном камне по величине и происхо: дению приводит, например [4.54]:

Поры геля. 0,5- 30 им

Капиллярные н контракционные поры. 30 им — 50 мкм

Микровоздушные поры. 0.1 — 1 мм

Поры уплотнения. , . . . 1 мм

Ямбор [4.17] при разделении пор на категории в цементном кам принимает во внимание причины возникновения пор l цемент. го: і кам размер и возможное влияние на качество цементного камня и различает две категории пор:

Наименование Происхождение, описание ^Радиус

Гидратациоиные мик- Характеристики размера Н вида залисит гт 1 мкм ротрешины, которые образуются но раз­ным причинам

Дальше можно делить норы по размеру характеристичного радиуса ;ia микропоры с радиусом меньше 10 мкм и макропоры с большим радиу­сом [4.10].

Применяемая классификация по размеру, принятая международ л организацией ИУПАК (JUPAK), такая же, как и классификация Дуби­нина, делит поры на меньшие 2 нм — микропоры, поры размером от 2 ю 50 нм — мезопоры, и поры, большие 50 нм — макропоры. В пастояшо ■ время в области цемента и бетона эта граница расширена.

Определенное представление о классификации пор по размерам в це­ментном камне, а также о влиянии отдельных категорий і юр ііа сионс і а цементного камня дает табл. 4.1 [4.27,4.43].

Различие размеров определенных частиц и пор в цементном камне схе­матически изображено на рис. 4.6 [4.24].

Категориями пор, также представляющими дефекты структуры бето­на, являются поры (пустоты)., образовавшиеся вследствие недостаточ о — го перемешивания смеси и уплотнения смеси между зернами к рупії» го заполнителя в так называемых гнездах». Размер таких пустот колеб. . і — ся в пределах от 1 до 30 • 106 нм.

Следующим дефектом структуры бетона являются поры (.пустої і) под нижней поверхностью крупных плоских и продолговатых зерен Т а 1- ня, которые образуются вследствие внутреннего водоотделения В беи н — ной смеси [4.46,4.24], (рис. 4.7).

Кроме уже приведенных дефектов структуры можно привести ■-

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector