Влияние температуры на прочность бетона

Мы уже видели, что повышение температуры при твердении ускоряет химические реакции гидратации и таким образом благотворно воздействует на рост прочности бетона в ранние сроки без каких-либо отрицательных последствий, влияющих на последующую прочность. Однако более высокая температура при укладке и схватывании, хотя и повышает очень раннюю прочность, может неблагоприятно повлиять на прочность в возрасте от 7 суток и больше. Это объясняется тем, что при быстрой начальной гидратации образуются продукты с более плохой физической структурой, возможно более пористой, поэтому значительная часть пор всегда остается незаполненной. Из отношения гель: : пространство вытекает, что это может привести к более низкой прочности по сравнению с менее пористым цементным камнем, хотя в нем происходила медленная гидратация, в конечном счете в таком цементном камне достигается высокое отношение гель : пространство. Были также проведены опыты на бетонах, хранившихся в воде при различных температурах в течение 28 суток, а затем при температуре 22 8° С Как и в опытах Прайса, высокая температура привела к высокой прочности в течение первых нескольких суток после изготовления но затем в возрасте от одной до четырех недель положение существенно изменилось (рис. 5.30). Образцы, выдержанные до 28 суток при температурах от 4,4 до 22,8° С, показали более высокую прочность по сравнению с образцами, выдержанными при температуре от 32,2 до 43 3° С Для последних снижение прочности было тем больше, чем выше была температура; в интервале более низких температур имеется оптимальная, при которой бетон приобретает самую высокую прочность. Интересно отметить, что даже бетон, изготовленный при 4,4° С и хранившийся при низкой температуре (—3,9° С) в течение четырех недель, а затем при 23,9° С после трех месяцев, прочнее такого же бетона, хранившегося при постоянной температуре 23,9° С. На рис. 5.31 показаны типичные кривые для бетона с расходом портландцемента 305 кг/м? при 4,5% вовлеченного воздуха. Подобное поведение наблюдалось, когда использовался быстротвердеющий портландцемент и модифицированный цемент. В бетонах с добавкой хлористого кальция вредное воздействие высокой температуры в период схватывания ослабляется. Повышение прочности, вызванное добавлением хлористого кальция, зависит от температуры бетона и пропорционально возрастает с понижением температур. Например, при 12° С добавление 2% повышает односуточную прочность на 140%, а относительное увеличение в той же смеси при 48,9° С дает только 50%. Подобного поведения следовало ожидать, поскольку степень гидратации при более высоких температурах выше даже без катализатора, так что для действия остается мало возможности. Хлористый кальций обычно употребляется только при нормальных или низких температурах. Опыты Клигера показывают, что существует оптимальная температура в раннем возрасте бетона, при которой обеспечивается наивысшая прочность в желаемом возрасте. Для бетона, изготовленного в лаборатории из обычного или модифицированного цемента, оптимальная температура примерно 12,8° С, для быстротвердеющего портландского цемента — около 4,4° С. Не следует забывать, однако, что после начального периода схватывания и твердения влияние температуры в определенном интервале соответствует правилу твердения: более высокая температура способствует росту прочности. Все описанные до сих пор опыты проводили в лаборатории, и, по-видимому, режим на строительной площадке в жарком климате не может быть таким же. Существуют некоторые дополнительные факторы воздействия: влажность окружающей среды, прямая радиация солнца, скорость ветра и метод ухода. Следует напомнить также, что качество бетона зависит от его температуры, а не от температуры окружающей атмосферы. К тому же уход путем орошения в ветреную погоду приводит к потере тепла в результате испарения, так что температура бетона будет ниже, чем при применении изолирующих пленок. Шалон установила, что испарение непосредственно после изготовления благоприятно, возможно, потому, что вода испаряется из бетона в то время, когда капилляры еще могут разрушаться, что уменьшает эффективно водоцементное отношение. Если, однако, испарение приведет к высыханию поверхности, то может возникнуть пластическая усадка и образование трещин. Опыты показали, что в жарких и сухих условиях, например в пустыне, прочность бетона уменьшается с увеличением температуры до критического значения примерно при 30° С, но между 30 и 45° С может быть незначительная упругая деформация или снижения прочности не будет. Подобное поведение наблюдалось при применении бетона без вовлеченного воздуха, твердевшего при относительной влажности от 20 до 70%. Возможно, что присутствие или отсутствие вовлеченного воздуха обусловили, по крайней мере частично, различия между результатами Клигера и Шалон. По-видимому, мы еще не знаем всех факторов, относящихся к данной проблеме, и прежде, чем начать строительство в новом климате, следует провести тщательные опыты на строительной площадке. В целом, однако, можно ожидать, что бетон, укладываемый летом, будет иметь более низкую прочность, чем аналогичный бетон, изготовленный зимой. И действительно, на многих строительных площадках прочность контрольных образцов была ниже в жаркую погоду, хотя после раскрытия форм в возрасте 24 ч они выдерживались в воде при 17,8° С. В тропических странах также наблюдалась подобная более низкая прочность бетона