Некоторые особенности контактного слоя легкого бетона на пористых заполнителях

15.08.2023г. Особенность пористого заполнителя в легком бетоне – его объемно-напряженное состояние. Крупный пористый заполнитель имеет повышенное сцепление с растворной частью, превышающее аналогичное сцепление плотного щебня в 1, 7–3, 5 раза. Сцепление водонасыщенного пористого заполнителя имеет прочность меньше, чем прочность сцепления с сухим заполнителем.

Химические реактивы, подробнее тут: pcgroup.ru включающие в себя как минеральные, так и органически е соединения, нашли применение в производстве бетона и различных строительных смесей. Комбинации химических реактивов используются для придания готовому строительному образцу необходимых свойств. Следует различать картину деформаций в цементных бетонах различного вида. При затворении легкобетонной смеси зерна пористого заполнителя набухают, и поскольку линейный коэффициент влажного расширения (ЛКВР) пористого заполнителя больше соответствующего значения цементного раствора, то последний будет обжимать зерно пористого заполнителя, усиливая сцепление и повышая прочность контактной зоны, водостойкость и водонепроницаемость бетонов.

По данным И. А. Иванова и Н. И. Макридина весьма значительное обжатие увлажненного пористого заполнителя приводит к прочности бетона при растяжении на разрыв. Этому способствует также увеличенная площадь контактов срастания цементного камня с поверхностью заполнителя, которая зависит от состава, строения, контактной зоны и ее площади срастания с подложкой. Так, по данным Г. И. Горчакова и др., если цементный камень срастается с гранитом при вибрационном уплотнении изделия примерно на 50% площади, то пористый заполнитель при том же уплотнении срастается на 80–90% площади контакта с цементным камнем.

Эта цифра может стремиться в пределе к 100%, т. к. пористый заполнитель, например керамзит, также как и цементный камень, активен гидрофизически и адсорбционно-химически, что дополнительно способствует монолитности контактной зоны. Обилие контактных зон, различных поверхностей свойственно легкому бетону на пористых заполнителях. По самым ориентировочным подсчетам минимальная кажущаяся удельная поверхность крупного заполнителя, по данным Б. В. Сысоева, О. Ш. Кикавы, составляет 800–1000 м2/м3 бетона, а мелкого заполнителя 1000–1500 м2/м3. М. И. Хигерович считал суммарную удельную поверхность заполнителя в обычном бетоне равной 4000 м2/м3. И. Н. Ахвердов приводил цифры, отличающиеся от приведенных на порядок.

В бетоне на пористом заполнителе контактная зона имеет развитую и сложную поверхности. По нашим ориентировочным данным суммарная удельная поверхность пористого заполнителя больше чем плотного на 1, 5–2 порядка, приведенной И. Н. Ахвердовым в зависимости от вида пористого заполнителя. У автора создавалось впечатление, что для компонентов бетона на пористых заполнителях закон аддитивности не только соблюдается, но и проявляется синергически, что дополнительно объясняет высокие показатели прочностных свойств в бетоне при небольшой прочности пористого заполнителя. При аналитическом рассмотрении конструкционного бетона на пористых заполнителях как композиционного материала искалась гипотетическая связь характеристик растворной составляющей бетона и характеристик крупного пористого заполнителя – керамзита с заданными свойствами композита.

Был разработан расчетно-аналитический метод оценки технико-экономической эффективности применения керамзита в конструкционных керамзитобетонах (канд. техн. наук Е. П. Устименко). Он показал, что уменьшение толщины обмазки зерен керамзита, т. е. непрерывной контактной зоны при уменьшении ее толщины приводит к наиболее полному взаимодействию частиц компонентов микробетона между собой. Последнее уменьшает расход цемента на единицу прочности и приводит одновременно к существенному повышению прочности бетона за счет большего числа контактов между поверхностями бетона, увеличению площади их срастания, адсорбционного и химического взаимодействия между ними.

Целостность структуры легкого бетона в сложном напряженном состоянии не нарушается пока сжимающие деформации ее компонентов равны, т. е. eб = eматрица = eз = e. Если постулат цельности композита выполняется, повышается трещиностойкость цементной матрицы, в том числе особенно важна «внутренняя» трещиностойкость по контакту матрицы с заполнителем. Как показано выше, трещиностойкость в бетоне на пористом заполнителе при отсутствии в нем трещин сцепления будет выше, чем в тяжелом бетоне. При этом происходит качественный скачок: резко улучшается структура и максимально реализуются свойства бетона.

Скачкообразное увеличение показателей основных физико-технических свойств материала переходит в новое качественное состояние, новую более высокую категорию качества. Это явление подтверждено нашими работами, показавшими, что небольшие изменения базовых свойств, например, плотности, средней плотности, пористости, в т. ч. отдельных ее видов, утонение контактной зоны и др. приводят к скачкообразному изменению свойств легкого бетона.