Долговечность бетона является важным фактором, учитываемым при строительстве сооружений. В данной статье рассматривается влияние ГГБФС на долговечность бетона.
Долговечность – это важный фактор, который должен быть оценен для любой конструкции, чтобы она соответствовала требованиям, для которых она построена. Это требование временного периода. Каждая конструкция, независимо от того, из какого материала она построена, должна обладать этим свойством.
Следовательно, выбор материалов в строительстве также должен основываться на их свойствах долговечности. Мы рассмотрим изменение свойств долговечности бетонной конструкции, которая подверглась замене на GGBS.
Свойства долговечности бетона с ГГБФС
Ниже приведены свойства долговечности бетона с ГГБФС:
Ползучесть и усадка бетона с ГГБФС
Мера деформации бетона при длительной нагрузке с возрастом называется ползучестью. Усадка может быть сухой, химической или автогенной. Наиболее распространенной является сухая усадка, которая возникает в основном из-за испарения воды из пустот бетонной структуры.
Два параметра – ползучесть и сухая усадка – считаются важными факторами, зависящими от времени, которые в основном влияют даже на свойства высокоэффективного бетона (HPC).
На рисунках ниже показано изменение ползучести и усадки образцов HPC без замены (бетон A), с заменой GGBS (бетон B) и с заменой кремнеземистого дыма плюс GGBS (бетон C). Исследование ползучести проводилось в возрасте 180 дней, а усадка – в возрасте 210 дней.
Изменение ползучести в бетонах A, B и C (Jianyong and Yan, 2001)
Изменение усадки при высыхании в бетонах A, B и C (Jianyong and Yan, 2001)
Из рисунка 1 видно, что образцы с заменой обладают меньшим значением ползучести по сравнению с образцом с обычным портландцементом. Это может быть объяснено свойством шлака набирать прочность с возрастом.
Как показано на рисунке-2, величина усадки при высыхании также меньше по сравнению с образцом с обычным портландцементом. Это может быть объяснено главным фактором – отсутствием пустот. GGBS эффективно делают бетон более плотным и свободным от пустот.
Это способствует удержанию воды в пустотах. Это способствует уменьшению испарения воды и, следовательно, отсутствию эффекта усадки.
Устойчивость бетона к хлоридам с использованием ГГБФС
Исследование, проведенное Дхиром и др. (1996), показало, что хлоридная стойкость обычного портландцементного бетона увеличивается при добавлении молотого гранулированного доменного шлака.
Исследование проводилось путем испытания хлоридной связывающей способности бетона OPC и образцов с заменой на GGBS в пропорциях 33,3, 50, 60. Испытание проводилось без изменения водоцементного отношения на уровне 0,55.
Были получены следующие результаты:
- Хлоридная связывающая способность бетона увеличивается с увеличением содержания GGBS.
- При более высокой замене свыше 50 % хлоридсвязывающая способность увеличивается в 5 раз.
- Если воздействие хлоридов увеличивается, связывающая способность также увеличивается. Это дает понять, что они пропорциональны друг другу.
Хлоридостойкость также может быть измерена путем определения прочности и проницаемости бетона. Проницаемость бетона с GGBS наблюдается меньше по сравнению с бетоном с OPC. Это помогает противостоять движению ионов хлорида и противостоять хлоридной атаке.
Сульфатостойкость бетона с ГГБФС
Сульфатная атака является нежелательным фактором, которому подвергается большинство затвердевших бетонов. Она приводит к разрушению соответствующей структуры бетона. То, как долго сохраняется сульфатная атака, зависит от времени воздействия сульфатных ионов и типа цемента.
Сульфатная атака может распространяться благодаря различной концентрации ионов в глинистой почве, с которой контактирует бетон. Глинистые почвы в основном состоят из солей, которые находятся в форме сульфатов магния или кальция. Эти соли имеют возможность реагировать с ионами гидроксида кальция или гидратом алюмината кальция (C3A), который присутствует в бетоне.
Продуктами, образующимися в результате реакции, являются сульфоалюминат кальция и гипс, которые занимают больший объем, чем их исходные соединения. Нехватка места приводит к расширению, а при изменении температуры происходит и сжатие. Это и является основной причиной разрушения.
Все это возможно только в том случае, если сульфат-ионам будет позволено проникнуть в бетон. Здесь вступает в силу роль GGBS, который придает бетону высокую непроницаемость, тем самым ограничивая воздействие сульфатов.
На рисунке 3 ниже показана скорость расширения бетона для 0,25,35 и 50% цемента на GGBS. Видно, что при большем количестве GGBS расширение меньше.
Скорость расширения бетона с ГГБФС
Выяснилось, что даже специальные цементы, такие как сульфатостойкий портландцемент (SPRC), которые сами по себе имеют низкое содержание C3A, работают хуже по сравнению с бетоном на ГГБС. Устойчивость к сульфатам обеспечивается частицами GGBS тремя различными способами, как указано ниже:
Замораживание и оттаивание бетона с ГГБФС
Изменение свойств бетона при изменении температуры является важным фактором, влияющим на долговечность конструкции. Как замораживание, так и оттаивание в первую очередь вызваны попаданием воды в бетон.
Эта вода ведет себя по-разному при холодной и горячей температуре. Это поведение и есть замораживание и оттаивание. Увеличение и уменьшение объема бетона приводит к образованию мелких трещин, которые впоследствии перерастают в более крупные.
Этому быстрому разрушению бетона в значительной степени противостоит качественная бетонная смесь. Бетон с добавлением GGBS обеспечивает хорошее качество бетона. Частицы GGBS помогают уменьшить пористость, которая является основной причиной захвата воды. Это само по себе дает совершенно другую минералогию бетона.
Коррозия арматуры в бетоне с ГГБФС
Исследования показали, что существует большая связь и зависимость между пористостью и коррозионной активностью бетона. При контакте бетона с морской водой существует вероятность проникновения хлорид-ионов, что в свою очередь приводит к коррозии арматуры.
Замена GGBS на кремнеземистый песок в обычной смеси бетона показала лучшие результаты по коррозионной стойкости по сравнению с бетоном OPC.
Изменение площади поверхности, подверженной коррозии при различном соотношении GGBS, для двух типов цемента по ASTM (Yeau and Kim, 2005).
Как показано на рисунке ниже, скорость коррозии поверхности меньше при 25, 40 и 55 процентной замене цемента на GGBS по сравнению с нулевой процентной заменой цемента. Разница была определена для покрытий 1, 2 и 3 см. Исследование проводилось для двух типов цемента ASTM Тип I и ASTM Тип V.
Читать далее:
Гранулированный молотый доменный шлак в бетоне и его преимущества
Свойства свежего бетона с молотым гранулированным доменным шлаком
Свойства затвердевшего бетона с доменным шлаком (GGBFS)
- Гранулированный молотый доменный шлак в бетоне и его преимущества.
- Свойства затвердевшего бетона с доменным шлаком (GGBFS).
- Сульфатная атака на бетон – процесс и контроль сульфатной атаки.
- Свойства свежего бетона с молотым гранулированным доменным шлаком.
- Виды сульфатной атаки в бетоне – влияние и источники.
- Роль хлорида кальция в бетоне.
- Типы оборудования для забивки свай – применение, преимущества и подробности.