Материал: Бетон повышенной термостойкости для огнестойких железобетонных изделий. Перцев В.Т., Загоруйко Т.В

Результаты исследования наноструктур бетонов корреспондируются с результатами исследования их микроструктур. В то же время наблюдаются и некоторые различия. Так, для микроструктурных изменений цементного камня бетона повышенной термостойкости характерен переход при повышении температурного воздействия в интервале от 700 ºC до 1100 ºC от гранулированных структур к оплавленным.

Рис. 3.7. Результаты оптических исследований макро- и микроструктуры бетона повышенной термостойкости после температурного воздействия:

а, в, д – макроструктура бетона после температурного воздействия 700, 900, 1100 ºC; б, г, е – микроструктура бетона после температурного воздействия 700, 900, 1100ºC (×54 раза)

61

Макроструктурные исследования подтвердили и доказали наши представления об изменении структуры цементного камня и бетона повышенной термостойкости, которая просматривается на рис. 3.7. При различных величинах температурного воздействия изменения макроструктуры бетона повышенной термостойкости согласуются с внешним видом представленных образцов, поверхность которых после температурного воздействия от 700 ºC до 1100 ºC сохраняет целостность структуры.

3.3. Исследование физико-механических свойств бетона повышенной термостойкости после температурных воздействий

3.3.1. Влияние температурных воздействий на прочностные характеристики бетона

Испытания проводились на образцах размером 40 × 40 × 160 мм, которые выдерживались в течение 16 ч в нормальных условиях и пропаривались при температуре 80 0С по режиму 2 + 6 при естественном остывании. Перед испытаниями образцы высушивались до постоянной массы при температуре 105 0С в сушильном шкафу.

Проведенные исследования прочностных свойств образцов бетона повышенной термостойкости и эталонного бетона приведены в табл. 3.4.

* - по результатам 9 испытаний

Проведенные исследования физико-механических свойств бетона повышенной термостойкости позволили установить, что прочность при их сжатии в 1,2 раза ниже прочности бетона эталонного состава.

В ходе исследований проводились испытания на прочность образцов бетона повышенной термостойкости и образцов эталонного состава, после прохождения одного цикла термических испытаний при температурах 700, 900 и 1100 ° С в течение 60 мин, результаты которых приведены в табл. 3.5 и на

рис. 3.8 – 3.10.

62

Рис. 3.8. Зависимость прочности бетона от термических воздействий: 1 – бетон с шунгитом; 2 – эталонный бетон

Конечно, показатель прочности, изменяющийся при испытании на термостойкость, является одним из важных показателей физико-механических свойств бетона. Не менее важно снижение плотности бетона при термической обработке. Согласно выдвинутой гипотезе в работе предполагалось снижение теплопроводности бетона повышенной термостойкости и, соответственно, его плотности за счет вспучивания шунгита. Это утверждение нашло подтверждение в результатах испытаний бетона на теплопроводность.

63

Показано, что в образцах бетона повышенной термостойкости с шунгитом, подвергнутых однократному воздействию высоких температур, прослеживается снижение прочности при сжатии (рис. 3.9).

1

2

Рис. 3.9. Зависимость плотности бетона от температурных воздействий: 1 – бетон с шунгитом; 2 – эталонный бетон

Однако прочность бетона повышенной термостойкости при температурном воздействии 700 0С на 30 %, а при 900 0С на 50 % выше по сравнению с образцами эталонного бетона. После температурного воздействия 1100 0С образцы бетона повышенной термостойкости сохранили 64 % от первоначальной прочности в отличие от образцов бетона эталонного состава. Важен и тот момент, что образцы бетона из эталонного состава, подвергнутые однократному воздействию высоких температур при 1100 0С, разрушились.

Образцы бетона повышенной термостойкости сохранили свою целостность (рис. 3.10), вместе с тем, отмечено образование единичных трещин шириной до 2 мм, что подтверждается состоянием структуры бетона, представленной на рис. 3.7.

Рис. 3.10. Состояние бетона повышенной термостойкости после термических испытаний при 1100 0С

64

3.3.2. Результаты оценки термической стойкости бетона

Для оценки образцов бетона на термостойкость по ГОСТ 20910-90 [13] были проведены соответствующие испытания.

Результаты испытаний образцов бетона показали, что разработанный состав имеет более высокую термостойкость: при 700 0С более чем в 5 раз, при 900 0С – в 6 раз, а при 1100 0С – в 8 раз по сравнению с эталонным бетоном

(рис. 3.11).

1

2

Рис. 3.11. Изменение термостойкости образцов в зависимости от температуры: 1 – бетон повышенной термостойкости

с шунгитом; 2 – эталонный бетон

Это, на наш взгляд, объясняется влиянием шунгита на изменение структуры бетона и изменением элементного состава цементного камня в зоне контакта с зернами шунгита (см. табл. 3.3, рис. 3.7). Состояние образцов бетона после испытаний на термостойкость показано на рис. 3.12.

а) б)

Рис. 3.12. Состояние образцов бетона после испытаний на термостойкость при температурном воздействии 1100 0С: а – бетон повышенной термостойкости; б – эталонный бетон

65