CC BY
18ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ФАЗОВОГО СОСТАВА СИЛИКАТНОГО КАМНЯ ИЗ
ВЫСОКОКАЛЬЦИЕВЫХ ЗОЛ ТЭЦ
Рисунок 5 - Термограмма автоклавированного зольно-кварцевого образца
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Овчаренко Г.И. Золы углей КАТЭКа в строительных материалах. Изд-во Красноярского ун-та, 1991. - 180 с.
2. Овчаренко Г.И. Газобетоны на основе высококальциевых зол ТЭЦ /.Г.И. Овчаренко, Ю.В. Щукина, К.П. Черных; АлтГТУ им. И.И .Ползунова. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009. - 233 с.
3. Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ: Учеб. пособ. - М.: Высш. шк., 1981. - 335 с.
4. Рамачандран В.С. Применение дифференциального термического анализа в химии цементов. Перевод с англ. - М.: Стройиздат, 1977. - 408 с.
Овчаренко Г.И. - д.т.н., профессор, Фомичев Ю.Ю. - аспирант, Францен В.Б. -
к.т.н., доцент, Алтайский государственный технический университет, E-mail: egogol980@mail. ru.
УДК 666.972
ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ НА ПОРИСТОСТЬ БЕТОНА
Л.Г. Плотникова, А.П. Пичугин, Ю.А. Веригин
В статье изложены результаты исследования влияния условий твердения бетона на его пористость, как общую, так и открытую. Показано, что пропаривание бетона увеличивает пористость бетона, особенно открытую, в бетонах разных марок по прочности и удобоукладываемости.
Ключевые слова: бетонная смесь, бетон, тепловая обработка, плотность, пористость, водопоглощение.
ВВЕДЕНИЕ
Тепловая обработка бетона является эффективным средством ускорения производства и широко применяется в технологии сборного железобетона. Она во многом определяет конечные физико-технические свойства бетона. При выборе режима тепловой обработки следует исходить не только из необходимости в ускорении процессов гидрата-
ции, но и учесть его влияние на формирование структуры материала, его пористости.
Степень заполнения объема бетона твердым веществом является его существенной физической характеристикой, от которой зависят почти все основные технические свойства - прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, коррозионная стойкость, теплопроводность[1].
Однако показатель общей пористости мало говорит о структуре бетона и не предопределяет полностью какого-либо из перечисленных свойств. Важным показателем для оценки структуры бетона является характер пористости, определяемый размерами пор, их формой и степенью замкнутости. Имеющиеся в бетоне поры можно разделить: на открытые, или сообщающиеся между собой в виде капиллярных ходов, каналов и полостей; и закрытые и полузамкнутые (труднодоступные), изолированные друг от друга, в виде мельчайших воздушных пузырьков или более крупных ячеек, заполненных воздухом.
Открытая пористость - это пористость насыщения. Объем таких пор в бетоне свидетельствует о возможной степени его насыщения газом, водой или другой жидкостью. Сообщающиеся поры количественно оцениваются водопоглощением по объему и свидетельствуют о способности бетона к фильтрации жидкости или газа. Общая пористость бетона и его проницаемость - понятия неоднозначные. Бетон может обладать достаточной пористостью и то же время иметь малую водопроницаемость.
Величина общей пористости бетона, а также форма и диаметры капилляров в значительной степени зависят от условий твердения бетона. Применение тепловой обработки для ускорения твердения бетона в производственных условиях приводит к увеличению общей пористости бетона и созданию направленной капиллярной пористости. Причин здесь несколько.
Во-первых, бетон представляет собой композит, состоящий из разнородных материалов: цемента, воды, крупного и мелкого заполнителей. При этом каждый материал имеет свой коэффициент температурного расширения. Вода расширяется в десятки раз больше, чем твердый скелет, что приводят к разрыхлению первоначальной структуры бетонной смеси. А после затвердевания и охлаждения она не может вернуться в первоначальное состояние.
Во-вторых, миграция воды при нагревании от открытой поверхности вглубь изделия, а при охлаждении - а обратном направлении создает большое количество направленных капиллярных пор.
Степень влияния этих факторов на пористость бетона зависит от многих факторов и, в первую очередь, от режима тепловой обработки, а также от содержания воды в бетонной смеси, или от ее марки по удобоукла-дываемости.
В данной статье рассматривается только один аспект этой проблемы - влияние удобо-укладываемости бетонной смеси на пористость бетона, при постоянных показателях других факторов.
СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
В работе использовались:
Цемент - портландцемент М400 Д20 Го-лухинского цементного завода, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.
Песок - полевошпатовый с поймы р. Обь с модулем крупности 1,3 и количеством глинистых и илистых примесей 2,4%. Насыпная плотность составляет 1390 кг/м3, истинная -2,69 г/см3.
Щебень - Верх-катунский, дробленный из гравия, с показателем дробимости Др8, фракции 5-20. Содержание пылеватых, илистых и глинистых 0,8%, зерен неправильной формы - 12%. Истинная плотность равна 2,727 г/см3, насыпная - 1510 кг/м3.
Вода водопроводная питьевая.
Эксперимент выполнялся на бетонах наиболее часто используемых марок М200 и М300 с разной удобоукладываемостью бетонной смеси. Проектирование состава бетона производилось методом абсолютных объемов. Применение пластифицирующих добавок не предусматривалось. В таблице 1 приведены составы исследуемых бетонов. Из бетонных смесейтребуемой удобоуклады-ваемости формовались образцы 100х100х100 мм. Половина из них твердела в нормальных условиях. Другая половина образцов подвергалась пропариванию по режиму 3+6+3 часа, с двухчасовой предварительной выдержкой. Температура изотермической выдержки 80°С. После тепловой обработки образцы хранились в камере нормального твердения вместе с образцами нормального твердения. Испытанию и те и другие образцы подвергались в возрасте 28 суток.
Фактическая плотность бетонной смеси устанавливалась непосредственно на отформованных образцах. Плотность бетона определялась в соответствии с ГОСТ 12730.1-78.
Водопоглощение определялось с учетом капиллярного подсоса. Для этого образцы вначале погружались в воду на 1/3 объема на 24 часа, затем, на 2/3 - также на сутки, далее образцы полностью погружались в воду и
Таблица 1 - Составы бетонов исследуемых марок и удобоукладываемостей
Марка бетона Расход компонентов, кг на 1м3 Плотность бетонной смеси, кг/м3
По прочности По удобоукладываемости цемент песок щебень вода
М200 П3 287 611 1267 215 2380
П2 267 651 1287 200 2405
П1 253 670 1306 190 2419
Ж1 233 707 1327 175 2442
Ж2 220 737 1337 165 2459
Ж3 213 745 1348 160 2466
М300 П2 351 597 1269 200 2417
П1 333 624 1284 190 2431
Ж1 307 670 1300 175 2452
Ж2 290 689 1323 165 2467
Таблица 3 - Результаты испытания бетонной смеси и бетона
Марка бетона Бетонная смесь Бетоны нормального твердения Бетоны после пропаривания
и С! м/ я н о > м > м
и т т с о м е а гк ,ь т с о и н е н т о л т е б ь т с ь, т с о н т о N5 о4 ь, т с бь о тс оо ь, т с о н т о N5 о4 ь, т с бь о тс оо
ос н ы н т о п у л п3 о т с пе тси л п3 о т с пе тси
т о р д га ц с я ь I е е* п к 5 2 * о и к 5 2 * о
о П у о б о д у о П а к с е ч и т к ци и о о я а н н и т с ес ч и т к а -& я а щ б о ¡1 гпо ры оп ртк о А ес ч и т к а -& я а щ б о гпо ры оп ртк о А
е ^ т т
М200 П3 2357 0,990 2666 2199 17,5 13,1 2151 19,3 17,2
П2 2317 0,963 2635 2190 16,9 12,8 2148 18,5 15,8
П1 2391 0,988 2674 2257 15,6 12,2 2203 17,6 15,0
Ж1 2383 0,976 2680 2283 14,8 11,3 2227 16,9 14,1
Ж2 2368 0,963 2681 2300 14,2 10,6 2255 15,9 12,9
Ж3 2354 0,955 2643 2284 13,6 9,9 2210 16,4 12,9
М300 П2 2390 0,989 2662 2263 15,0 11,6 2215 16,8 14,6
П1 2378 0,979 2662 2273 14,6 10,8 2228 16,3 13,8
Ж1 2386 0,973 2667 2307 13,5 9,8 2251 15,6 13,0
Ж2 2418 0,980 2667 2328 12,7 9,1 2288 14,2 11,2
выдерживались до полного насыщения (до постоянной массы). Результаты испытания бетонной смеси и бетона приведены в таблице 2.
Для определения общей пористости бетона необходимо знать его истинную плотность. Точное определение этого показателя затруднительно, т.к. требуется измельчить в тонкий порошок большую среднюю пробу бетона.
С достаточной для практических целей точностью можно ограничиться определением истинной плотности по сумме абсолютных объемов всех твердых компонентов, содержащихся в единице объема бетона, включая и химически связанную воду [2].
В данной работе истинная плотность бетона рассчитывалась на фактический состав конкретного бетона, исходя из плотности уложенной бетонной смеси. В таблице 3 приведен пример такого расчета. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Таблица 3 - Расчет истинной плотности бетона марки М200 с удобоукладываемостью смеси П3
Состав бетонной смеси, кг на 1 м3 Бетон
Сырьевые компоненты расчетный фактический Масса компонентов, кг Абсолютный Объем компонентов, м3 истинная плотность, кг/м3
Цемент 287 284 327* 0,135*
Песок 611 605 605 0,225 со
Щебень 1267 1255 1255 0,460 со со
Вода 215 213 - - см
Сумма 2380 2357 2187 0,820
Примечание: *- масса и абсолютный объем цементного камня
При анализе результатов эксперимента видно, что общая пористость бетона, подвергнутого пропариванию (рисунок 1, б), существенно выше пористости бетона естественного твердения (рисунок 1, а). Увеличение составляет от 1,5 до 2,8% абсолютных значений пористости (или на10,3^21,6% - относительно пористости непропаренных бетонов).
Еще более значительное влияние тепловая обработка оказывает на величину открытой пористости, то есть пористости доступной для проникновения воды в бетон. Фильтрация воды в бетоне средней плотности может происходить главным образом в обход цементного камня по микрополостям в местах контактов цементного камня и заполнителей. Эти полости образуются в результате внутреннего водоотделения при седиментации цементного теста или неравномерных усадочных напряжений, которые возникают при нагревании и охлаждении изделий прите-пловой обработки.
Открытая пористость в пропаренных бетонах возросла в среднем на 26,4% (от 21,7 а)
Нормальное твердение
го
жз жг Ж1 т п г пз жг Ж1 т пг мгоо мгоо мгоо мгоо мгоо мгоо мзоо мзсю мзоо мзоо
б)
Пропаривание
22
б
4 \ 2
ЖЗ Ж2 Ж1 П1 П2 ПЗ Ж2 Ж1 П1 П2
мгоо мгоо мгоо мгоо мгоо мгоо мзоо мзоо мзоо мзоо
Рисунок 1 - Зависимость общей и открытой пористости от удобоукладываемости смеси: а) для бетонов нормального твердения; б) для бетонов, подвергнутых пропариванию
до 32,7) относительно такого же бетона, не подвергавшегося тепловой обработке. В абсолютных значениях это увеличение составляет от 2,1 до 4,1%.
Следует отметить увеличение влияния тепловой обработки на структуру пористости бетона с увеличением количества воды в бетонной смеси, и уменьшение влияния - при увеличении расхода цемента, т.е. марки бетона, при этом открытая пористость возрастает на 20-30%, относительно того же бетона, твердевшего в нормальных условиях.
2. Степень влияния пропаривания на пористость бетона зависит от марки бетонной смеси по удобоукладываемости, и в меньшей степени от содержания цемента в бетоне.
3. При выборе тепловой обработки в качестве способа ускорения твердения бетона необходимо учитывать ее влияние на структуру бетона и как следствие на его эксплуатационные характеристики.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Баженов Ю.М. Технология бетона : учеб.для вузов по строит. специальностям / Ю. М. Баженов. -М.: Изд-во Ассоц. строит.вузов, 2002. - 499 с.
2. Лермит Р. Проблемы технологии бетона / Роберт Лермит; пер. с фр. В. И. Контовта; под ред. и с предисл. А. Е. Десова. - Изд. 3-е. - М.: Изд-во Ассоц. строит.вузов, 2006. - 135 с.
Плотникова Л.Г. - к.т.н., профессор, Алтайский государственный технический университет, E-mail: [email protected], Пичугин А.П. - д.т.н., профессор, Новосибирский государственный аграрный университет, Веригин Ю.А. - д.т.н., профессор, Алтайский государственный технический университет.
УДК 69 + 624.131.6 (0.8374)
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ПРИЧИНЫ ПОДТОПЛЕНИЯ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА БАРНАУЛА
О.Н. Романенко, Л.Н. Амосова, В.С. Ревякин, А.В. Ван
Приводятся гидрогеологические условия территории и причины повышения уровня грунтовых вод. Возможности ГИС-технологий при исследовании изменений гидрогеологической обстановки на территории города. Рекомендуемые мероприятия по поддержанию санитарного и экологического состояния городских территорий.
Ключевые слова: грунт, подземные воды, уровень грунтовых вод, процесс подтопления, источники питания, водоносный горизонт, геоинформационные системы, геоэкологические исследования.
На территории г. Барнаула выделяются следующие подземные воды, залегающие первыми от поверхности и оказывающие влияние на инженерно-геологические условия:
• подземные воды типа «верховодка»;
• грунтовые воды аллювиальных отложений пойм р.Оби, рек Барнаулки и Пивоварки
(аО,у);
• грунтовые воды аллювиальных отложений первой надпойменной террасы р. Барнаулки (а01ш);
• грунтовые воды аллювиальных отложений второй надпойменной террасы р. Барнаулки (а02ш);
• грунтовые воды аллювиальных отложений третьей надпойменной террасы р. Барнаулки (а03ц);
• водоносный комплекс краснодубровской свиты к^).
Подземные воды типа «верховодка»
Имеют локальное распространение в зоне аэрации и встречаются на различных элементах рельефа. Они имеются на 2-ой и 3-ей надпойменных террасах р. Барнаулки, в долине р. Пивоварки, на водораздельных пространствах и склонах Приобского плато.
«Верховодки» образуются на участках, где в зоне аэрации водопроницаемые грунты подстилаются грунтами с пониженными фильтрационными свойствами. Питание «верховодки» осуществляется за счет инфильтрации дождевых и талых вод, а также утечек из водонесущих коммуникаций. Интенсивное пополнение запасов «верховодки» происходит весной в период снеготаяния.
В пределах второй и третьей надпойменных террас р. Барнаулки, а также на её левом коренном склоне «верховодка» встречается в песках и приурочена к понижениям рельефа, часто имеющим замкнутый характер. Этому способствует дюнно-грядовый рельеф эоловых песков с замкнутыми котловинами. Водоупорами являются суглинки, супеси и пачки песков с частыми прослоями суглинков и супесей (переслаивание)
В долине р. Пивоварки «верховодка» встречается от ул.Северо-Западной вверх по долине. На Приобском плато «верховодка» приурочена к замкнутым понижениям рельефа (западины), где скапливаются талые и дождевые воды. Такие западины
