Определение стойкости бетона к различным воздействиям

В процессе эксплуатации, а иногда и в процессе строительства бетон в конструкциях ряда зданий и сооружений подвергается различного рода воздействиям природного и искусственного происхождения. К ним относятся попеременное замораживание и оттаивание, попеременное водонасыщение и высыхание, колебания температуры, карбонизация, воздействия различного рода химических агрессивных сред, истирающее воздействие, влияние повышенных и высоких температур и т. п.

Хотя между стойкостью бетона к некоторым видам воздействия и его прочностными и деформативными свойствами имеется определенная связь, в большинстве случаев прочность бетона или его стойкость к одной форме агрессивного воздействия не определяет такой же стойкости бетона к другим видам воздействия. Зачастую причиной разрушения бетонных конструкций является назначение состава бетона только по прочности без учета условий его работы в конкретных условиях, поэтому возникает необходимость проводить испытания по оценке изменения тех или иных свойств бетона под действием определенных агрессивных факторов.

В настоящей работе речь идет об испытании стойкости бетона как материала. Однако следует учитывать, что в силу различных напряжений, возникающих в бетонном образце и в конструкции, стойкость бетона может не совпадать со стойкостью сооружения, выполненного из этого бетона. Например, может оказаться неморозостойкой конструкция, изготовленная из морозостойкого бетона.

Стойкость бетона к различного рода воздействиям в значительной мере определяет долговечность выполненных из него изделий и конструкций и срок их службы. ГОСТ 13377—75 определяет долговечность как свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. За предельное состояние объекта принимается состояние, при котором дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого снижения эффективности, либо нарушений требований безопасности, либо неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы, либо необходимости проведения среднего или капитального ремонта.

Ниже рассматриваются методы испытания бетона, связанные с определением его стойкости к различным воздействиям: морозостойкость, атмосферостойкость,

коррозионная стойкость, износостойкость и стойкость «с воздействию повышенных и высоких температур. Особый интерес представляет комплексное воздействие ряда агрессивных факторов, которое неаддитивно и оказывает значительно большее деструктивное воздействие, чем это имело бы место при простом суммировании действия отдельных факторов. В ряде случаев определяют долговечную прочность бетона, представляющую собой прочность при совместном действии нагрузки и неблагоприятном влиянии внешней среды.

Задача методов определения стойкости бетона к различного рода воздействиям состоит в моделировании этих процессов в ускоренном режиме с тем, чтобы за минимально возможный срок оценить долговечность бетона, предвидеть изменения его физико-механических характеристик. Таким образом, прибор и метод, применяемые для определения стойкости бетона к каким-либо воздействиям, являются своего рода «машиной времени», позволяющей увидеть состояние бетона в будущем.

Ускорение процессов воздействия различных факторов на свойства бетона является весьма сложной и еще нерешенной полностью задачей. Это связано с тем, что законы моделирования воздействия среды на бетон еще недостаточно изучены. Ускорение процессов и оценка их влияния для разных воздействий различны.

Например, при оценке коррозионной стойкости приходится учитывать то обстоятельство, что с увеличением концентрации одной и той же соли в растворе процесс коррозии может измениться не только количественно, но и качественно. С уменьшением размера образца увеличивается эффект химической коррозии за счет большей поверхности взаимодействия, но повышается морозостойкость за счет снижения температурных напряжений, поэтому моделировать суммарное воздействие замораживания в агрессивной среде на сооружение по испытаниям образца довольно сложно.

Наконец, следует отметить, что многочисленные исследования с целью установления количественных переводных коэффициентов между «природными» и «лабораторными» циклами еще не дали надежных результатов, поэтому прогнозирование пока недостаточно точно и нуждается как в теоретических исследованиях, так и в накоплении фактических данных.

Основные требования к методам определения стойкости бетона изложены в ряде работ:

а) протекание таких же или близких химических, физико-химических и физических процессов, какие наблюдаются в натуральных условиях;

б) реализация за минимальный срок без включения дополнительных факторов;

в) базирование на объективных, прямых, количественных и воспроизводимых критериях, определяемых с достаточной точностью и надежностью;

г) использование выпускаемого промышленностью оборудования, возможность механизации и автоматизации, небольшие трудозатраты;

д) получение таких параметров, которые дают возможность моделировать процесс и предвидеть, выражая в количественной оценке, долговечность бетона.

К сожалению, существующие методы испытаний еще не удовлетворяют комплексу этих требований.

Вследствие отсутствия универсальных критериев оценки изменения свойств бетона при различных воздействиях эти вопросы рассматриваются ниже при описании соответствующих испытаний. Здесь следует лишь подчеркнуть целесообразность использования во многих случаях различных неразрушающих методов, которые особенно при исследовании долговечности бетона позволяют не только сократить объем испытаний, но и определять параметры бетона во времени на одних и тех же образцах.