|
Nie obrażaj więc mojej inteligencji poprzez czynione na pokaz zaniżanie własnej.
Jerzy Wawrzeńczyk
Tomasz Cedro Tomasz Pióro Mrozoodporność powierzchni betonu modyfikowanej przy użyciu tkaniny półprzepuszczalnej FREEZE-THAW RESISTANCE OF THE SURFACE OF CONCRETE MODIFIED BY USE OF CONTROLLED-PERMEABLE FORMWORK Streszczenie Jakość warstwy powierzchniowej betonu jest czynnikiem decydującym o trwałości kon- strukcji żelbetowej. Jedną z najbardziej efektywnych metod poprawy jakości tej warstwy jest zastosowanie deskowań selektywnie przepuszczalnych (DSP) podczas układania i pielęgnacji betonu. W referacie przedstawiono opis programu badań podjętego w celu określenia mro- zoodporności (na wewnętrzne pękanie i powierzchniowe łuszczenie) 5 betonów, których strukturę warstwy powierzchniowej zróżnicowano poprzez następujące czynniki: rodzaj cementu (CEM I; CEM III/A), stosunek wodno-cementowy (0,40; 0,50), napowietrzenie lub brak napowietrzenia, zastosowanie tkaniny DSP lub jej brak. Wyniki badań wska- zują, że uzyskanie powierzchni betonu odpornej na łuszczenie wymaga zredukowania stosunku wodno-cementowego do około 0,40 lub konieczne jest dodatkowe zastosowanie napowietrzenia beton. Abstract The quality of the surface skin of concrete is a crucial factor in durability of reinforced- concrete structure. The use of controlled-permeable formwork (CPF) in placing and curing concrete is one of the most effective method in enhacement in surface quality of concrete. The paper presents a detailed description of the test program undertaken to establish frost durability (resistance to internal and surface damage) of 5 concretes which surface dr hab. inż. Jerzy Wawrzeńczyk – Politechnika Świętokrzyska mgr inż. Tomasz Cedro – Politechnika Świętokrzyska mgr inż. Tomasz Pióro – Politechnika Świętokrzyska microstructure was changed by: type of cement (CEM I; CEM III/A), water-cement ratio (0.40; 0.50), not/air-entraiment, not/use of CPF formwork. The results indicates that successful scaling resistance requires the reduction of water-cement ratio to about 0.40 or air-entainment is necessary to protect concrete against surface deterioration. Mrozoodporność powierzchni betonu modyfikowanej przy użyciu tkaniny ... 1. Wprowadzenie Praktyka ostatnich dziesięcioleci wykazała, że w wielu przypadkach jakość betonu nie zawsze gwarantowała odpowiednią trwałość konstrukcji betonowych. Szczególnie dużo problemów występuje w obiektach budownictwa komunikacyjnego (mosty) oraz zbiornikach w oczyszczalniach ścieków. Występujące tu trudne warunki eksploatacyjne stwarzają wysokie wymagania w stosunku do jakości betonu, w tym: szczelności i niskiej przepuszczalności, odporności na agresję chemiczną, mrozoodporności i odporności na działanie środków odladzających, wysokiej wytrzymałości i niskiej ścieralności. Pierwszorzędne znaczenie dla trwałości obiektu (zwłaszcza żelbetowego) mają wła- ściwości warstwy powierzchniowej betonu. To od powierzchni betonu rozpoczyna się proces niszczenia, który dopiero w dalszej fazie prowadzi do korozji zbrojenia i uszkodzeń głębszych partii betonu. Zwykle jakość betonu w warstwie powierzchniowej jest gorsza od jakości partii leżących wewnątrz objętości betonu. Decyduje o tym szereg czynników w tym między innymi tzw. efekt ściany, który powoduje, że zmieniony skład (gorsze upa- kowanie ziarn kruszywa grubego, a zwiększona zawartość spoiwa i zaprawy) prowadzi do zwiększonej porowatości. Inne czynniki mogą być związane z lokalnym wzrostem stosunku w/c w wyniki zjawisk sedymentacji i segregacji składników podczas układania i zagęszczania betonu, oraz zespołem czynników związanych ze sposobem pielęgnacji i dojrzewania betonu (temperatury, wilgotności, czasu), a wpływających na kształtowanie porowatości zaczynu i powstawanie mikrorys, będących wynikiem skurczu lub innych oddziaływań eksploatacyjnych. Ponieważ szczelność mikrostruktury betonu odgrywa dominującą rolę w kształtowa- niu mrozoodporności, stąd rodzaj cementu (spoiwa) oraz stopień jego hydratacji przed rozpoczęciem zamrażania ma bardzo duże znaczenie. Zaczyn z cementem z dodatkiem żużla wielkopiecowego (ozn. BFC), przyjmując np. stopień hydratacji α = 60%, wykazuje wyższą porowatość żelową i tylko niewielką zawartość porów kapilarnych. Szybkość hydratacji cementu BFC jest jednak znacznie wolniejsza w stosunku do cementu portlandz- kiego, który stopień α = 60% może osiągnąć już po trzech dniach dojrzewania, podczas gdy BFC dopiero po 28 dniach [1]. Z badań Starka i Ludwiga [1] wynika, że efekty związane z wolniejszym tempem hydratacji cementów BFC może być zrekompensowany dzięki zwiększeniu szczelności tych zaczynów, o ile uzyskany zostanie odpowiednio wysoki stopień hydratacji. Wykazali oni, że zaczyn BFC o stopniu hydratacji α = 50% posiada rozkład wielkości porów podobny do cementu portlandzkiego o α ≈ 90%. Przy stopniu hydratacji α > 50%, bez względu na wartość współczynnika α, zaczyny BFS wykazują bardziej szczelną mikrostrukturę niż cement portlandzki. Uzyskanie odpowiednio wy- sokiego stopnia hydratacji zależne jest od jakości żużla wielkopiecowego, rozdrobnienia cementu, warunków dojrzewania itp. W większości przypadków o mrozoodporności betonu, szczególnie w warunkach oddziaływania soli rozmrażających, decydują właściwości warstwy powierzchniowej o grubości do kilkunastu milimetrów, na której jakość ma wpływ proces karbonizacji. O ile proces karbonizacji silnie wpływa na uszczelnienie mikrostruktury powierzchni betonu z cementem portlandzkim [2], to w przypadku betonu z cementem BFC, pomimo zmniejszenia całkowitej porowatości, powoduje wzrost objętości porów kapilarnych [3]. Aby zmniejszyć ten ujemny efekt, konieczna jest staranna wilgotna pielęgnacja (lepsze warunki hydratacji przy jednoczesnym ograniczeniu karbonizacji), a czas pielęgnacji powinien być tym dłuższy, im większa jest zawartość żużla. 3 Jerzy Wawrzeńczyk, Tomasz Cedro, Tomasz Pióro Zdając sobie sprawę ze znaczenia jakości powierzchni betonu dla ogólnej trwałości betonu, duży nacisk kładzie się na naturalną materiałowo-strukturalna ochronę warstwy powierzchniowej betonu. Jedną z najlepiej rozwiniętych koncepcji podwyższania jakości i trwałości powierzchni jest stosowanie tzw. deskowań selektywnie przepuszczalnych (DSP) [4]. Metoda polega na pokryciu szalunku specjalną tkaniną syntetyczną, która składa się z włóknistej maty pokrytej cienką warstwą błony półprzepuszczalnej. Tkanina taka zdolna jest do odprowadzania z powierzchni betonu nadmiaru wody i powietrza, co powo- duje lokalny wzrost koncentracji ziarenek cementu i w rezultacie prowadzi do zwiększe- nia szczelności struktury warstwy powierzchniowej stwardniałego betonu. Jednocześnie w ciągu następnych dni po zabetonowaniu elementu wkładka jest w stanie oddawać część wody, wpływając na poprawę warunków pielęgnacji powierzchni betonu. W dalszej części referatu przedstawiono wyniki badań [5], których celem było określe- nie wpływu tkaniny DSP na poprawę mrozoodporności powierzchni betonu wykonanego z różnym spoiwem (CEM I lub CEM III/A klasy 32.5R). 2. Opis badań własnych Celem badań własnych była próba oceny wpływu zastosowania tkaniny selektywnie przepuszczalnej na poprawę odporności mrozowej warstwy powierzchniowej betonu. Plan badań obejmował wykonanie badań cech fizycznych, wytrzymałości na ściskanie i mrozoodporności 5 serii betonów o zróżnicowanej strukturze poprzez zastosowanie: – dwóch rodzajów cementu: CEM I 32.5R i CEM III/A 32.5R, – stosunku wodno-cementowego w/c = 0,40 i 0,50, – napowietrzenia betonu. Pozostałe materiały stosowane w badaniach to: piasek kopalniany 0-2 mm, kruszywo grube bazaltowe frakcji 4/8 i 8/16 mm oraz domieszki chemiczne (superplastyfikator i środek napowietrzający). Dla wszystkich serii betonów przyjęto takie same uziarnienie stosu okruchowego, co pokazano na rysunku 1. Proporcje poszczególnych frakcji kruszywa przyjęto: P/B 4-8 / B 8-16 = 32/33/35. Rys. 1. Uziarnienie kruszywa stosowanego w badaniach 4 Mrozoodporność powierzchni betonu modyfikowanej przy użyciu tkaniny ... Zakres pracy obejmował: a) badania świeżej mieszanki betonowej: – konsystencji metoda opadu stożka SL, – gęstości objętościowej g b , – zawartości powietrza metodą ciśnieniową zp, b) badania stwardniałego betonu: – właściwości fizycznych: gęstości obj. w stanie suchym g s , nasiąkliwości wagowej n w i objętościowej n o , zawartości powietrza zp1, – wytrzymałości na ściskanie f cc ’ (na kostkach o boku 10 cm), – mrozoodporności dwoma metodami: - metoda A – badanie odporności na wewnętrzne pękanie poprzez zamrażanie belek częściowo zanurzonych w wodzie, - metoda B – badanie odporności na łuszczenie powierzchni betonu zamrażanego w 3% roztworze NaCl (metodą Boräs). Cechy fizyczne i wytrzymałość betonu oznaczano na kostkach o boku 10 cm. Do badań mrozoodporności stosowano dwa rodzaje próbek: – w metodzie A stosowano belki o wymiarach 8x15x34 cm, przy czym jedna z bocznych powierzchni wykonana była z użyciem tkaniny, a druga bez tkaniny (wkładka z bla- chy). Do przygotowania belek użyto specjalnie przygotowanych w tym celu form ze sklejki. – w metodzie B stosowano plastry o wymiarach 15x15x5 cm, które wykonano w for- mach stalowych z wykorzystaniem wkładek dystansowych umieszczonych w środku (fot. 1). Dla każdej serii betonu przygotowano po 3 plastry z powierzchnią zaformowaną z użyciem tkaniny i 3 próbki sporządzone w zwykły sposób (fot. 2). Fot. 1. Widok form z zamocowana tkaniną półprzepuszczalną 5 |
Menu
|