При прочих равных условиях (одинаковой активности цементов, практически одинаковых составах бетонов и пр.) абсолютные значения прочности бетонов на портландцементах оказываются во все сроки выше, чем у бетонов на шлакопортландцементах и пуццолановых портландцементах. Это превышение прочности становится особенно заметным по мере увеличения величин водоцементных отношений.

6. Нарастание прочности бетонов на портландцементах в большой степени зависит от минералогического состава цемента. Бетоны на цементах с высоким содержанием С3S быстро набирают прочность в первые сроки твердения (до 28 дней); при дальнейшем твердении нарастание прочности бетонов на этих цементах идет относительно медленно. Нарастание прочности бетонов на цементах с высоким содержанием С2S в первые сроки твердения идет значительно менее интенсивно, однако прирост прочности в поздние сроки твердения у них значительно выше, чем у бетонов на высокоалитовых цементах1. Цементы обычного состава занимают в этом отношении промежуточное положение.

Таким образом, при подсчетах изменений прочности бетонов во времени следует обязательно учитывать минералогический состав цементов, а используемые на практике обобщенные количественные показатели роста прочности должны подразделяться в зависимости от вида цементов (табл. 1.). Применяемые в расчетах коэффициенты перехода должны быть выбраны исходя из реального минералогического состава используемого (или намеченного к использованию) цемента.

Для бетонов на шлакопортлапдцементах и пуццолановых портландцементах нарастание прочности в основном (при прочих равных условиях) определяется видом и активностью примененных добавок (кислый шлак, основной шлак, трепел и т. д.).

7. При прочих равных условиях нарастание прочности меняется в зависимости от активности цемента. В общем случае повышение активности цемента ведет к ускоренному росту прочности в первые сроки твердения (до 28 дней) и более замедленному в поздние сроки твердения. Бетоны на низкомарочных цементах в начальном возрасте набирают прочность медленнее, но при дальнейшем твердении в поздние сроки обнаруживают относительно более высокий прирост прочности.

1 В зависимости от соотношений между четырьмя основными минералами, содержащимися в портландцементном клинкере: С3S-трехкальциевого силиката (алита), С2S-двухкальциевого силиката (белита), С3А-трехкальциевого алюмината и C4AF-четырехкальциевого алюмоферрита (целита) различают алитовые портландцементы С3S??С2S>4, нормальные (обычные) портландцементы С3S??С2S=4+1, C4AF??С3А=1,5+0,4, белитовые портландцементы С3S??С2S<1 и алюминатные портландцементы С3А??C4AF>1,5.

8. Ввиду многообразия факторов, оказывающих влияние на рост прочности бетонов во времени, точная количественная оценка повышения прочности требует проведения специальных экспериментов с использованием конкретных материалов данного строительства.

9. Использование логарифмической зависимости для бетонов на современных цементах дает, как правило, заниженные показатели прочности для начальных сроков твердения (до 28 дней) и завышенные для поздних сроков твердения. Ввиду этого применение этой зависимости возможно только для сугубоориентировочных подсчетов.

10. Нарастание прочности бетонов на различных цементах при твердении в лабораторных условиях может быть учтено (при ориентировочных подсчетах) с помощью следующих обобщенных коэффициентов (табл. 1).

11. При использовании приведенных коэффициентов в расчетах три проектировании и проведении ускоренных подборов составов бетона должно быть учтено следующее.

Бетоны на высокомарочных цементах (марок 500-600) обнаруживают высокий рост прочности в ранние сроки твердения (до 28 дней) и относительно низкий прирост прочности в последующие сроки.

Поэтому при выборе коэффициентов перехода для бетонов на этих цементах для возраста 7 дней следует принимать наиболее высокие значения, а после 28 дней -наименее высокие значения коэффициентов.

Бетоны на низкомарочных цементах (марок 300-400) обнаруживают относительно менее интенсивный рост прочности в первые сроки, но зато показывают более значительное нарастание прочности в последующие сроки (после 28 дней) по сравнению с высокомарочными.

Поэтому при выборе коэффициентов перехода для бетонов на этих цементах для возраста 7 дней следует принимать наименее высокие значения, а после 28 дней - наиболее высокие значения коэффициентов.

В поздние сроки твердения нарастание прочности бетонов с добавкой СНВ (воздухововлекающей) идет, как правило, несколько более интенсивно, чем для бетонов аналогичных составов без поверхностно-активных веществ; а с добавкой ССБ (сульфитно-спиртовой барды) - несколько менее интенсивно или так же как для бетонов без добавок.

Вместе с тем, при сниженных за счет введения добавок расходах цементов и постоянной подвижности бетонной смеси прочность бетонов с воздухововлекающей и пластифицирующей добавками в возрасте 180 дней – 1 года оказывается несколько ниже, чем у исходных бетонов без добавок поверхностно-активных веществ. Это снижение прочности зависит от вида добавки и от состава бетона и при введений воздухововлекающей добавки может достигать 10-15% для жирных составов (при В/Ц=0,50) и 0-5% для тощих составов (при В/Ц=0,70). Для бетонов с добавками ССБ снижение прочности обычно составляет 5-10% по отношению к исходным составам, причем оно больше для тощих составов (с расходом цемента менее 230 кг/м3) и меньше для жирных (с расходом цемента более 250 кг/м3).

При одинаковых расходах цемента и подвижности бетонных смесей (снижении за счет введения добавок величины В/Ц) прочность бетонов с добавками ССБ в возрасте 180 дней- 1 года оказывается на 5-10% выше прочности исходных составов бетона без добавок поверхностно-активных веществ (для жирных составов) или равной последней (для тощих составов). Для бетонов с добавками СНВ при этих условиях прочность оказывается обычно на 0-5% выше для тощих составов по сравнению с составами без этой добавки и на 0-5% ниже для жирных составов.

При прочих равных условиях нарастание прочности бетонов зависит от величины В/Ц. Чем больше величина В/Ц, тем интенсивнее, как правило, идет нарастание прочности бетонов в поздние сроки твердения.

В соответствии с этим при В/Ц??0,60 для поздних сроков твердения следует выбирать более высокие значения переходных коэффициентов, а при В/Ц??0,60-более низкие.

Таблица 1

Коэффициент нарастания прочности бетона на различных цементах

Вид цемента

Коэффициент прочности бетона в возрасте

7 дней

28 дней

90 дней

180 дней

Алнтовые портландцементы

0,65-0,75

1,00

1,10-1,25

1,30-1,40

Обычные портландцементы1

0,60-0,70

1,00

1,15-1,35

1,30-1,50

Белитовые портландцементы

0,55-0,65

1,00

1,30-1,40

1,45-1,60

Шлакопортландцемент с добавкой кислых шлаков

0,40-0,50

1,00

1,40-1,65

1,60-2,00

Шлакопортландцемент с добавкой основных шлаков

0,40-0,50

1,00

1,35-1,65

1,55-1,90

Пуццолановый портландцемент с добавкой туфа

0,50-0,60

1,00

1,45-1,75

1,55-1,90

Пуццолановый портландцемент с добавкой опоки

0,50-0,60

1,00

1,25-1,55

1,40-1,65

1 Включая портландцемент с умеренной экзотермией (ГОСТ 970-62).

III. ИЗМЕНЕНИЕ ВО ВРЕМЕНИ СООТНОШЕНИЯ ПРОЧНОСТЕЙ БЕТОНА НА РАСТЯЖЕНИЕ И СЖАТИЕ (Rp/Rñæ)

1. Величина отношения прочности бетона на растяжение к прочности на сжатие не является постоянной для различных сроков твердения, а изменяется с его возрастом. В пределах обычно применяемых составов бетона зависимость величины соотношения прочностей от времени твердения имеет один и тот же общий характер: наибольшая величина соотношения прочностей имеет место в начальные фоки твердения (1-3 дня), по мере увеличения возраста величина соотношения постепенно уменьшается, достигая в определенном возрасте минимума, и затем несколько повышается или стабилизируется в более поздние сроки твердения.

Общий характер изменения величины соотношения прочностей в зависимости от возраста бетона или раствора графически выражается криволинейной зависимостью АВС, представленной на рис. 1.

2. Интенсивность снижения величины соотношения прочностей, срок твердения, которому отвечает минимальное ее значение, и дальнейшее увеличение или стабилизация (Rp/Rñæ) зависят от ряда факторов: примененного цемента, условий хранения, добавок поверхностно-активных веществ, состава бетона т.д. Под влиянием этих факторов положение характерных точек кривой зависимости соотношения прочностей от времени твердения может изменяться, так что в действительности существует целое семейство кривых, подчиняющихся общей закономерности.

Рис. 1.

3. Для бетонов на портландцементах и их разновидностях, шлакопортландцементах и пуццолановых портландцементах, применяемых в гидротехническом строительстве в соответствии с действующим ГОСТом 4797-64 наибольшее значение величины соотношения прочностей имеет место в начальные сроки твердения 1-3 дня, при дальнейшем твердении величина соотношения постепенно падает, приближаясь к минимальному значению, которого оно достигает к возрасту около 90 дней; в дальнейшем величина соотношения прочности остается практически постоянной, обнаруживая тенденцию к незначительному повышению.

Снижение величины соотношения прочностей на растяжение и сжатие (до 90-дневного возраста) и повышение ее в последующем, после достижения минимального значения имеют затухающий характер.

4. В том случае, если при проектировании гидротехнических сооружений учитывается работа бетона на растяжение, вводимая в расчеты для бетонов величина соотношения прочностей должна определяться для возраста не ранее 90 дней. При этом следует иметь в виду, что снижение величины соотношения прочностей при переходе от 28-дневного возраста к возрасту 90 дней, составляет не менее 10-25% (а в отдельных случаях и более).

5. Величина падения соотношения прочностей между этими сроками твердения (28 и 90 дней) при прочих равных условиях зависит от состава бетона и примененных заполнителей. Она больше для жирных составов с низкой величиной В/Ц и при применении пористых заполнителей, способных отсасывать из цементного камня (теста) значительное количество воды, и меньше для тощих составов с высоким В/Ц и при применении плотных заполнителей с малой величиной водопоглощения.

6. Твердение в условиях воздушносухой среды приводит к смещению минимума величины соотношения прочностей в сторону ранних сроков твердения и более резкому изменению ее во времени; твердение в условиях высокой влажности окружающей среды, наоборот, ведет к более плавному изменению величины соотношения и приближению к минимуму в более поздние сроки.

7. Введение добавок поверхностно-активных веществ оказывает влияние как на величину соотношения прочностей, так и на изменение ее со временем. Добавки гидрофобного типа (СНВ) повышают величину соотношения прочностей во всех возрастах, а также придают изменению прочностей во времени более плавный характер. Положительное влияние добавок этого типа наиболее ярка проявляется в тощих смесях и менее эффективно в жирных смесях.

Гидрофилизующие добавки (ССБ) обычно несколько снижают величину соотношения прочностей ('преимущественно в раннем возрасте в особенности в жирных смесях). На характер изменения соотношения прочностей во времени добавки этого типа обычно не оказывают существенного влияния.

8. Характер изменения соотношения прочностей со временем указывает на различный темп нарастания во времени прочности на сжатие и растяжение, что должно учитываться при проведении подборов бетона по прочности на растяжение.

IV. ИЗМЕНЕНИЕ ВО ВРЕМЕНИ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ БЕТОНОВ

1. С увеличением возраста бетонов их водонепроницаемость1 повышается в значительно большей степени, чем прочность на сжатие. Резкое повышение водонепроницаемости во времени характерно для бетонов на всех применяемых в гидротехническом строительстве цементах и имеет место как в ранние сроки твердения, так и в более поздние (свыше 28 дней).

1 При твердении образцов бетона в стандартных условиях (ГОСТ 4800-59) и массивного бетона сооружений при отсутствии заметных потерь влаги благодаря испарению.

2. Для бетонов на портландцементах интенсивное повышение водонепроницаемости во времени наблюдается вплоть до 180-дневного возраста. Дальнейшее увеличение срока твердения приводит к относительно небольшому повышению водонепроницаемости.

Для бетонов на шлакопортландцементах и пуццолановых портландцементах интенсивное нарастание водонепроницаемости наблюдается вплоть до возраста 1 год. При использовании этих цементов для бетона гидротехнических сооружений наиболее рационально отнесение полных проектных марок бетона по водонепроницаемости к возрасту не менее 180 дней; а при подходящих условиях - к возрасту 1 год.

3. В поздние сроки твердения водонепроницаемость бетонов на шлакопортландцементах и пуццолановых портландцементах возрастает более интенсивно, чем бетонов на портландцементе.

4. Исключительно большое влияние на рост водонепроницаемости оказывают условия твердения бетона; изменение водонепроницаемости бетона с его возрастом неотделимо от тех условий, при которых происходит его твердение.

5. Водонепроницаемость бетонов, твердевших в воздушной среде с низкой относительной влажностью и потерявших за время твердения значительное количество воды затворения, всегда значительно (в несколько раз) ниже водонепроницаемости таких же бетонов, но твердевших в условиях постоянного увлажнения. (Водонепроницаемость образцов бетона, находившихся после распалубки в воздушной среде с относительной влажностью порядка 50-60% и испытанных в возрасте 180 дней обычно оказывается фактически равной или ниже водонепроницаемости таких же образцов бетона, твердевших в условиях постоянного увлажнения - 28 дней).