24 Окт 12 РАЗРУШЕНИЕ БЕТОНА ПРИ ПОПЕРЕМЕННОМ НАСЫЩЕНИИ РАСТВОРОМ СОЛЕЙ II ВЫСУШИВАНИИ

Процесс разрушения при таком воздействии определяется интенсив­ностью заполнения порового пространства бетона кристаллами соли, выпадающими из раствора по мере постепенного повышения его кон­центрации при высушивании. Дополнительные усилия возникают в тех случаях, когда при изменениях температуры происходит фазовый пере­ход — образуются новые фазы — обычно кристаллогидраты, занимаю­щие значительно больший объем, чем безводная смесь. Этот процесс исследовался особенно подробно А. И. Минасом [5.69]. Рассчитаем снача­ла скорость заполнения объема порового пространства кристаллогидра­том, не реагирующим с цементным камнем или заполнителем. Наиболее часто встречаются предложения о применении растворов сульфата нат­рия. Растворимость этой соли около 30 г на 100 г воды. Особенностью сульфата натрия является образование кристаллогидрата с 10 молеку­лами воды при температуре ниже 32°С. Если заполнять поровое прост­ранство раствором сульфата натрия различной концентрации — с, то при высыхании раствора и образовании десятиводного кристаллогидрата, твердой фазой будет заполняться определенная доля — а первоначально­го объема (рис. 11.5). Число циклов попеременного намокания и высу­шивания, при котором будет достигаться определенная степень заполне­ния порового пространства (1 — Ксв) кристаллогидратом, — п. Объем, оставшийся свободным Усъ, может быть подсчитан по уравнению:

^св =(!-«)".

Где п - число циклов попеременного насыщения и высушивания; с - концентра­ция раствора; а — доля объема, занимавшегося раствором и занимаемая крнстал-
логидратом в одном цикле высушивании; / - а - степень заполнении норовош пространства.

Результаты расчета по данному уравнению для сульфата натрия пред­ставлены на рис. 11.6.

Если высушивание производится до полного обезвоживания кристал­логидрата, оседания в порах безводного Na2S04, можно рассчитать пре­дельное соотношение объемов безводного сульфата натрия и свободного объема порового пространства, при котором последний будет равен при­ращению объема безводного при переходе в Na2SO4 ■ 10Н20. Теорети­чески можно предполагать, что такое соотношение будет граничным для появления внутренних напряжений.

При значениях удельной плотности Na2SC>4 = 2,7 и Na2S04 ЮН20 = = 1,46 достаточно заполнения безводной солью четвертой части объема (0,24), чтобы при гидратации гидросульфоалюминат занял весь объем. При концентрированных растворах такое заполнение достигается через 1 2 цикла. Следовательно, воздействие при режиме испытания с измене­нием температуры с переходом через 32°С — с осуществлением фазового перехода должно быть чрезвычайно разрушительно. То, что, как правило, бетоны при ускоренном испытании выдерживают заметно большее число циклов (5 ...15 и более) насыщения и высушивания свидетельствует о том, что или не происходит полного насыщения за счет "условно замкну­той" пористости цементного камня, или не полностью высыхает раствор сульфата и значительная его часть остается в виде кристаллогидрата.

Прогноз срока службы с получением конкретных результатов может быть сделан только на основании сопоставления данных, полученных ускоренным методом с обычными методами прямого испытания погру­жением в растворы данного состава, а также сопоставления с результа­тами испытаний в натурных условиях.

►

Рис. 11.6. Степень заполнения объе­ма »>з порового пространства цемент­ного камня Na2S04-10H20 после циклов насыщения раствором суль фата натрия и высушивания. Цифры у кривых - концентрация раствора в г/100 г воды

В некоіорьіх рабогах приведены данные о прогнозе срока службы эксплуатируемых конструкций [11.15 J на основании длительных наблю­дений за железобетонными конструкциями на предприятиях - в данном случае на заводах черной металлургии. Получена корреляция между ускоренными испытаниями попеременным насыщением раствором суль­фата натрия и высушиванием и сроками службы сооружения. Аналогия - * ные предложения содержатся в работах японских ученых. Ускорение испытаний за счет намокания и высушивания в морской воде применяет­ся в Канаде.

Приведенные примеры расчета сроков службы весьма приближенны, но нам представляется, что прямой инженерный расчет на основании экспериментальных данных, а также с использованием результатов дли­тельных лабораторных испытаний, в которых получены данные о некото­рых эмпирических, а также имеющих теоретическое обоснование законо­мерностях, имеет достаточно ясные перспективы дальнейшего совершен­ствовании и ранніїин, с тем чтобы пореній от частных случаен к некото­рым обобщениям. Вероятно, результаты, получаемые такими методами, будут не менее точны, чем расчеты но формулам, основанным на чисто физико-химических представлениях [11.8], так как и там не обойтись без допущений и использования эмпирических данных Данные [11 25] свидетельствуют о том, что без натурных испытаний не получить надеж­ного и уверенного прогноза. В этом отношении важно не прерывать на­чатые стендовые испытания на станциях, организованных в СССР, и Скооперировать их с испытаниями, проводимыми в других странах, в частности в Канаде, климат которой аналогичен климату СССР.