Анализ дифференциального уравнения движения смачивающей жидкости по капилляру показал, что наиболее простой элементарной функцией, описывающей этот процесс, является экспонента вида
(1)
где - степень заполнения капилляра в момент времени или отношение величины поднятия жидкости через промежуток времени после начала насыщения к величине максимального поднятия, определяемой формулой Жюрена;
λ - показатель степени экспоненты численно равный пределу отношения величины ускорения поднятия жидкости по капилляру к скорости этого поднятия, в свою очередь есть функция
λ = f(r; η; θ; β). (2)
В случаях насыщения одного и того же материала (например, цементного камня) одной и той же жидкостью (например, водой) все физические величины в правой части выражения (2), кроме радиуса капилляров, являются постоянными. Поэтому разница в величинах λ отражает разницу в радиусах капилляров. Так как величины λ легко определить по экспериментальным кривым водопоглощения, то появляется возможность количественной оценки пористости монокапиллярного материала по кинетике его насыщения по двум параметрам: Wmax - объем капилляров и λ - показатель поперечного размера капилляра (радиуса).
При переходе от монокапиллярного материала, рассмотренного выше, к поликапиллярным материалам, к которым относятся все реальные строительные материалы, в том числе цементобетон, уравнение (1) преобразуется следующим образом:
(3)
где Wt - насыщение материала в момент времени t;
Wmax - максимальное насыщение материалов в условиях опыта;
- показатель среднего размера капилляров исследуемого материала;
α - показатель однородности размеров капилляров.
Для определения величины W, и α по экспериментальным кривым поглощения материалами смачивающей жидкости получены расчетные формулы и по ним построены номограммы (рис. 3).
Для исследований цементного камня, раствора и бетона из жидкостей наиболее целесообразно использовать воду. Рекомендуемые образцы - кубы с ребром 7 см. Перед испытаниями образцы высушивают. Кинетику водопоглощения фиксируют либо непрерывным гидростатическим взвешиванием, либо дискретно в определенные моменты времени. Для определения параметров поровой структуры используется номограмма (см. рис. 3)х).
х) Построение полной кривой насыщения бетона водой допускается производить по отдельным точкам, получаемым путем взвешивания водонасыщаемых образцов через 10, 30, 60 мин, 2, 3, 4, 5 и 6 час, 1, 2, 3, 4, 5 суток.
Рис. 3
Параметры поровой структуры, определенные по кинетике водопоглощения, могут быть использованы для оценки влияния на структуру любых технологических факторов производства бетона и условий его эксплуатации, а также увязаны с определенными физико-механическими свойствами бетонов.
Приложение 2
Пример определения параметров поровой структуры бетона
Параметры поровой структуры для оценки свойств дорожного бетона при пробном бетонировании определяли на образце-пробе размером 15×15×7 см, отколотом от контрольного образца-балки - 15×15×55 см, и образце-пробе, отколотом от верхней части керна диаметром 13 см, высверленного из бетонного покрытия (возраст бетона 28 суток).
Результаты испытаний приведены в таблице.
|
Параметры |
Образцы, от которых взяты пробы |
|
|
|
балка 15×15×55 см |
керн |
|
Масса образца |
|
|
|
высушенного до постоянной массы mо, г |
2493,2 |
781,3 |
|
взвешенного на воздухе m, г |
2601,9 |
821,0 |
|
Масса поглощенной воды, г |
108,7 |
39,7 |
|
Масса образца, взвешенного в воде m1, г |
1479,0 |
469,4 |
|
Объем образца - пробы V, см3 |
1122,9 |
351,6 |
|
Объемная масса бетона , г/см3 |
2,22 |
2,22 |
|
Пористость бетона, % по объему |
|
|
|
Пи |
15,3 |
15,2 |
|
Пк |
9,7 |
11,3 |
|
Пз |
5,6 |
3,9 |
Примечание. Плотность (удельная масса) бетона по ГОСТ 12730-67 составляет 2,62 г/см3.
Анализ данных показывает, что бетон в контрольных образцах, отформованных при подборе состава бетонной смеси в лаборатории и твердевших в течение 28 суток в нормальных температурно-влажностных условиях, соответствует требованиям ГОСТ 8424-72 по объему воздушных условно-замкнутых пор и морозостойкости. Бетон в образце-керне, высверленном из дорожного покрытия, имеет объем воздушных условно-замкнутых пор несколько меньше, чем предусмотрено подбором. Это обстоятельство привело к некоторому снижению стойкости бетона против замораживания - оттаивания в 5 %-ном растворе хлористого натрия, хотя и этот бетон по ГОСТ 10060-76 признается морозостойким.
По результатам определения параметров пористости бетона, в покрытии необходимо отрегулировать дозировку воздухововлекающей добавки.
СОДЕРЖАНИЕ
|
Предисловие. 1 Общие положения. 2 Методика определения параметров поровой структуры бетона. 3 Приложение 1. Методика определения параметров открытой пористости бетона по кинетике водонасыщения. 5 Приложение 2. Пример определения параметров поровой структуры бетона. 7 |
