Прочность бетона в условиях глубокого холода

Категории: Строительство

В нефтяной промышленности при депарафинизации масел на нефтеперерабатывающих заводах и при сжижении газов приходится иметь дело с глубоким охлаждением (при температурах —156°С). В связи с этим в лаборатории строительных материалов Академии нефтяной промышленности под руководством автора была испытана прочность растворов и бетонов при температурах до —150° С. Результаты испытаний одной серии образцов раствора, замороженного при температуре — 25, —50, —75, —100° С. Кстати, при любых экстремально низких температурах деревянные окна со стеклопакетом чувствую себя просто отлично.
Исследования показали, что на прочность бетона в замороженном состоянии существенное влияние оказывает его влажность. Например, с увеличением влажности затвердевшего бетона с 2,1 до 3,5 и 4,5% кубиковая прочность при температуре —40° С соответственно повышалась до 120, 127 и 155%.
В работе исследовались физико-механические свойства бетона при воздействии глубокого охлаждения (до —196° С) для определения возможности применения его в конструкциях сооружений промышленного назначения. Получение таких данных необходимо для расчета несущей способности бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатируемых в подобных условиях.
Бетон испытывался нескольких составов с В/Д=0,35; 0,4; 0,5 и 0,7. Были использованы портландцементы: алитовый, белитовый, сульфатостойкий пуццолановый и портландцемент рядового состава. В качестве заполнителей применялись речной кварцевый песок и гранитный щебень. Бетонные образцы охлаждались до—196° С жидким азотом и охлаждающими жидкими смесями.
Физико-механические характеристики бетона при низких температурах определялись в специальных емкостях, куда заливались эти смеси. Опытными образцами служили кубы 7X7X7 см и призмы 7X7X28 и 4Х4Х Х16 см, предварительно насыщавшиеся водой перед испытанием в течение 2 суток при атмосферном давлении. Как видно из приведенных данных, наибольшее увеличение прочности бетона происходит с понижением температуры до —60° С. При дальнейшем понижении температуры прочность увеличивается незначительно и с понижением до —100° С достигает максимального значения. При температуре около —60° С происходит замерзание воды, содержащейся в гелях гидросиликата кальция, т. е. практически вся вода, содержащаяся в бетоне, замерзает. Составляющие бетона оказываются сцементированы не только затвердевшим цементом, но и образовавшимся льдом в порах и капиллярах цементного камня и бетона. В отличие от результатов, полученных при испытании бетонов, замороженных более чем в месячном возрасте, в наших опытах при замораживании образцов в раннем возрасте наблюдалось более существенное повышение прочности с понижением температуры.
Результаты испытаний на прочность при сжатии бетонных образцов, замороженных в раннем возрасте (до 5-суточного возраста) и испытанных при температурах —20, —50 и —100° С. Опыты проводились неодновременно, но возраст замораживания бетона был одинаковым. Разница главным образом заключалась в том, что в опытах с замораживанием при температурах —20 и —50° С бетонная смесь применялась подвижной консистенции, а при —100° С образцы были изготовлены из жесткой смеси. Это, по-видимому, и привело к значительному повышению прочности при температуре —100° С. Во всех случаях бетоны, замороженные сразу же после укладки, имели в замороженном состоянии самую низкую прочность. По мере приобретения бетоном прочности до замораживания в замороженном состоянии она также повышается. В более позднем возрасте, когда жидкой фазы остается меньше и цементирующая роль льда снижается, прочность бетона в замороженном состоянии меньше отличается от действительной его прочности.