Содержание к диссертации
Введение
I. Состояние вопроса использования базальтового волокна в качестве дисперсной арматуры 6
1.1 Отечественный и зарубежный опыт применения фибробетона 6
1.2. Применение базальтовых волокон в армировании бетонов 8
1.3. Технологические особенности приготовления- фибробетонов с минеральными волокнами 10
1.4: Коррозионная стойкость базальтового волокна в,системах на основе портланд цементов 15
1.5. Рабочая гипотеза и основные задачи исследования 20
II. Материалы и методики проведения исследований 22
2.1. Термины 22
2.2. Характеристики материалов 22
2.3. Методы исследования 23
2.3.1 Методика определения однородности базальтофибробетонной смеси и оценка- механического повреждения волокна при перемешивании 23
2.3.2 Методика определения диффузионной проницаемости базальтофибробетона 24
2.3.3 Методика, исследования изменений физико-технических свойств базальтофибробетона при влиянии знакопеременных температур 25
2.3.4 Методика исследования коррозионной стойкости базальтофибробетона в хлоридсодержащей среде 26
2.3.5 Методика ускоренного определения, коррозионной стойкости базальтового волокна 26
2.4. Изучение физико-механических свойств базальтофибробетона 27
III. Отработка технологии приготовления мелкозернистого бетона, армированного тонким базальтовым волокном . 29
3.1. Изучение различных схем перемешивания базальтофибробетона 29
3.2. Оценка равномерности распределения базальтового волокна в бетонной смеси 36
3.3. Определение степени повреждения базальтового волокна после перемешивания 44
3.4. Выводы по главе 3 50
IV. Оптимизация составов базальтофибробетона 51
4.1. Исследование влияния совместной работы базальтовых волокон с цементно-песчаной матрицей 51
4.2. Влияние длины волокна на прочность базальтофибробетона 62
4.3. Влияние количественного содержания, волокна на прочность базальтофибробетона 68
4.4. Исследование физико-механических характеристик базальтофибробетона оптимальных составов 73
4.5. Истираемость базальтофибробетона оптимального параметра 77
4.5. Выводы по главе 78
V. Исследование коррозионной стойкости базальтофибробетона 80
5.1. Исследование стойкости базальтофибробетона при влиянии знакопеременных температур 80
5.2. Влияние волокна на деформацию усадки базальтофибробетона 82
5.3. Влияние введения базальтового волокна на водонепроницаемость85
5.4. Влияние введения базальтового волокна, на диффузионную проницаемость 85
5.4. Прогнозирование изменения свойств базальтофибробетона во времени 88
5.5. Выводы по главе 5 112
VI: Экономическая эффективность применения мелкозернистых бетонов армированных базальтовым волокном 114
6.1. Расчет стоимости базальтофибробетона 114'
6.2. Рациональные области применения базальтофибробетона- 115
Литература 120
- Технологические особенности приготовления- фибробетонов с минеральными волокнами
- Изучение различных схем перемешивания базальтофибробетона
- Исследование влияния совместной работы базальтовых волокон с цементно-песчаной матрицей
- Влияние волокна на деформацию усадки базальтофибробетона
Введение к работе
Актуальность работы. Возведение современных зданий и сооружений требует применение бетонов обладающих высокими эксплуатационными свойствами, такими как прочность на сжатие и растяжение, трещиностоикость, ударная вязкость, износостойкость, коррозионная стойкость, морозостойкость и т.д.
Переходу на новые виды бетонов способствовали достижения в области пластифицирования бетонных и растворных смесей, появление новых наиболее активных минеральных добавок. Разработанные и выпускаемые в промышленном масштабе модификаторы бетона типа МБ позволили получить мелкозернистые бетоны классов по прочности до В90 с низкой проницаемостью и коррозионной стойкостью. В тоже время такие бетоны обладают недостаточной прочностью на растяжении при изгибе, а также высокими температурными и усадочными деформациями из-за повышенного расхода цемента.
Одним из путей решения задач по совершенствованию эксплуатационных характеристик мелкозернистого бетона является его армирование различными видами металлических и неметаллических фибр минерального или органического происхождения.
Перспективность использования в бетонах неметаллических волокон в качестве дисперсного армирования подтверждено исследованиями, выполненными различными зарубежными и отечественными учеными Института материаловедения АН Украины, НИИЖБ, ЦНИИПромзданий, ЛатНИИстроитель-ства, АрмНИИС и др. Показана принципиальная возможность применения базальтовых волокон для улучшения эксплуатационных и физико-механических свойств мелкозернистого бетона.
Массовое применение базальтофибробетона (БФБ) в строительстве сдерживается недостаточной изученностью его долговечности, износостойкости и эксплуатационной пригодности в различных условиях эксплуатации. Препятствие для широкого внедрения этого материала создают отсутствие технологических решений, направленных на получение БФБ с нормируемыми физико-механическими характеристиками, неоднозначность результатов исследований стойкости базальтового волокна в цементных матрицах, а также данных по долговечности, нормативных и руководящих материалов для проектирования.
Цель работы. Получение мелкозернистых бетонов, армированных тонким базальтовым волокном, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
Получить технологию введения и однородного распределения базальтового волокна в цементно-песчаной матрице;
Исследовать влияние базальтового волокна на физико-технические и эксплуатационные характеристики БФБ;
Исследовать коррозионную стойкость базальтового волокна в цементно-песчаной матрице;
Исследовать стойкость БФБ в хлоридсодержащей среде.
Научную новизну работы составляет:
теоретическое и экспериментальное обоснование эффективного использования тонкого базальтового волокна в качестве дисперсного армирования мелкозернистого бетона:
технология перемешивания базальтового волокна с цементно-песчаной матрицей, позволяющая обеспечивать однородность и равномерность распределения волокна по объему матрицы и повысить физико-технические характеристики БФБ;
установлена взаимосвязь между длиной базальтового волокна, его количественным содержанием и физико-техническими характеристиками БФБ;
выявлен характер коррозионных процессов, протекающих между базальтовым волокном и цементной матрицей в бетоне;
предложена методика прогнозирования долговечности БФБ. Практическая значимость и реализация работы.
Определены технологические параметры приготовления мелкозернистого бетона, армированного тонким базальтовым волокном, обеспечивающие получение равномерного распределения волокна по объему матрицы.
Разработаны составы мелкозернистого бетона, армированного тонким (10-13 мкм) базальтовым волокном (длиной 15мм и оптимальным содержанием 6,0 % от массы вяжущего), с использованием различных добавок, получены БФБ, обладающие высокой прочностью на изгиб и сжатие;
Уточнен метод прогнозирования коррозионной стойкости БФБ в хло-ридсодержащей среде и в условиях тепловлажностной обработки;
Осуществлено опытно-промышленное изготовление БФБ. Изготовлены плиты фасадов и трубные элементы мусоропровода, дорожные плиты. Достоверность результатов основана на экспериментальных исследованиях, выполненных с использованием современных методик исследований и статистических методов обработки, подтверждена корреляцией результатов полученных разными методами с общими положениями и экспериментально-теоретическими закономерностями.
Апробация работы. Результаты научно-экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на ежегодных Международных научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» Московского Государственного Строительного университета (Москва 2005-2007), Международной конференции «Проблемы долговечности зданий сооружений в современном строительстве» (Россия, Санкт-Петербург 2007).
Публикации. Содержание и результаты исследований диссертационной работы опубликованы в 7 научных публикациях, одна из которых входит в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из 6 глав, основных выводов, списка литературы из 109 наименований и приложения. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, включает 37 таблицы, 45 рисунка.
Технологические особенности приготовления- фибробетонов с минеральными волокнами
Анализ литературных данных по технологии приготовления фибробетонов показал, что применение тех или иных волокон в качестве дисперсной арматуры нуждается в дифференцированном подходе, так как не все волокна отвечают требованиям, необходимым-для их изготовления. Прежде всего, необходимо учитывать такие показатели, дисперсной арматуры, как. прочность, де-формативность, химическая стойкость, адгезия к цементной матрице бетона, коэффициент линейного расширения.
Перспективными направлениями для улучшения свойств и стабилизации физико-механических свойств бетонов, армированных базальтовым волокном, являются снижении пористости, повышение прочности и водонепроницаемости, увеличение модуля упругости, повышение долговечности композита, при этом необходимо отметить, что однозначных данных по стойкости базальтовых волокон в бетонной матрице в литературе не приводится.
Установлено, что жесткость бетонной смеси резко повышается в результате введения в нее волокна, что в свою очередь осложняет ее приготовление, укладку и уплотнение [46]. В процессе перемешивания смеси фибра скапливается в «комки-ежи», которые впоследствии разъединить практически невозможно. Авторы предлагают снизить возможность комкования волокна за счет постепенной загрузки волокна в смеситель.или применением специальных смесителей [41,51,59,71,72,], использования смесей с высокой подвижностью с применением, пластификаторов, снижающих повышенную водопотребность [1,37].
Технологические методы приготовления» базальтофибробетона осуществляются, как правило, с использованием смесителей принудительного действия-, многие технологические методы находятся в стадии развития [37,41,85]. Распространенным и эффективным методом получения дисперсно-армированных1 композиций является набрызг (напыление) раствора- под давлением (подобно торкретированию) с одновременной рубкой на заданные отрезки и подачей волокна на большой скорости [51,85].
Анализ работ в области технологии приготовлении композитов показывает, что в этом направлении еще не все вопросы достаточно изучены. В настоящее время ведутся разработки как принципиально новых типов смесителей, так и рассматриваются возможности получения фиброармированных смесей в существующих серийно выпускаемых смесителях. Вместе с тем, освоение существующих технологий наряду с их совершенствованием, снижение трудоемкости и энергоемкости процессов дозирования и перемешивания с обеспечением равномерного распределения армирующих волокон в объеме смеси будет способствовать более широкому внедрению дисперсно-армированных бетонов.
Равномерное распределение волокон по объему матрицы является одним из основных и в то же время проблемных мест в технологии приготовления фибробетона, так как именно на этой стадии происходит армирование бетона волокнами, обеспечение равномерности распределения которых закладывает основы для получения материала с высокими эксплуатационными свойствами. В связи с этим возникает необходимость разработки специальной технологии, и совершенствования соответствующих устройств для получения однородной смеси.
Достигаемое фибровым армированием увеличение соотношения прочности при растяжении и сжатии (Rt,/Rc) представляет собой средство повышения эффективности бетона как конструкционного материала. Учитывая относительную высокую стоимость волокон, этот показатель может решить вопрос конкурентоспособности фибробетонов по сравнению, с другими видами армированных бетонов. Имеются мнения, что для этого потребуется достижение величины Rbt/Rc=0,5-0,6. Практически, такое соотношение прочностей возможно только, при дисперсном армировании бетона-матрицы [22], так как работа, затрачиваемая ша полное разрушение фибробетонов, возрастает. Дисперсное армирование в этом случае оказывает существенное влияние на характер образования и распределения трещин в матрице, уменьшает ширину их раскрытия и изменяет дальнейшее поведение материала под нагрузкой. Однако при использовании в качестве дисперсной арматуры базальтовых волокон в процессе перемешивания необходимо обеспечить.их качественное распределение, то есть разделить отрезки комплексных нитей на элементарные волокна. Разделение отрезков комплексных нитей на элементарные волокна, дает возможность уменьшения длины волокон или их содержания, что значительно облегчает процесс приготовления смеси. Кроме этого при качественном распределении волокон возрастает их число в объеме смеси, т.к. расстояние между ними уменьшается даже при постоянном значении процента армирования, что при водит к заметному повышению трещиностойкости композита. Таким образом, качественное и однородное распределение волокон заключает в себе потенциальные возможности улучшения свойств базальтофибробетона, которые должны быть реализованы именно в процессе приготовления смеси.
Имеется много противоречивых данных, полученных при измерении модуля упругости волокон различного диаметра. Однако большинство исследователей приходит к выводу о росте модуля упругости стеклянных волокон с увеличением их диаметра. Анализ данных закономерностей с учетом оценкич их влияния на конструкционные качества дисперсно-армированных бетонов сделан в работе Рабиновича Ф.Н. [88,91]. При изменении диаметра волокна от 40 до 100 мкм, увеличение модуля упругости не столь значительно и находится в диапазоне 73500-79000 МПа, составляя примерно 8%. Такое изменение модуля не может оказать существенного влияния на показатели работоспособности армированного материала, но этот факт необходимо рассматривать в комплексе с другими факторами, включая и вопросы коррозионной устойчивости. Минеральные волокна сравнительно больших диаметров от 100 мкм, несмотря на более низкую прочность при разрыве, имеют повышенные значения модуля упругости, но наряду с этим, такие волокна при прочих равных условиях обладают более высоким уровнем коррозионной устойчивости к воздействиям среды гидратирующегося цемента. Предельные относительные деформации цементных растворов и бетонов при растяжении составляют в среднем 0,01-0,03%, т.е. значительно ниже, чем у волокон, в тоже время модули упругости цементных растворов и бетонов ниже примерно в 3-5 раз, чем у минеральных волокон. Поэтому наибольшее предпочтение при армировании бетонных материалов отдается (в зависимости от анализа конкретных ситуаций) волокнам более крупных диаметров, так как их прочность будет использоваться в наибольшей мере, в то время как высокая прочность тонких волокон в бетонных матрицах не может быть полностью использована.
Изучение различных схем перемешивания базальтофибробетона
Выбор оптимальных параметров армирования, удовлетворяющих как технологическим, так и технико-экономическим требованиям, является важным вопросом при изготовлении базальтофибробетона. Экспериментальные данные показывают, что в композитах на основе бетонных матриц объемное содержание волокон, как правило, не превышает 3-5%. Такой диапазон изменения фибрового армирования оказывает существенное влияние на работу композиционных материалов, как в упругой стадии, так и на стадии работы после образования трещин. В принятых для исследований составах процент армирования (ц) равен 5,0% от массы цемента.
Из большого количества добавок выбраны комплексы в наибольшей степени отвечающие следующим условиям: обеспечение требуемых сроков схватывания и твердения; обеспечение максимального прироста прочности при изгибе; обеспечения коррозионной стойкости базальтовых волокон в цементно-песчаной матрице; повышение коррозионной стойкости и долговечности изготавливаемого материала. В работе [46] изучено влияние состава на предельное напряжение сдвига и вязкость стеклофибробетонной смеси. При перемешивании смеси в начальный момент большую роль играет предельное сопротивление сдвигу, обуславливающее значительное сопротивление перемешиванию и соответственно большую энергоемкость. При установившемся процессе перемешивания главную роль уже имеет вязкость, которая зависит также от состава смеси (содержания и длины волокон, водоцементного отношения, расхода цемента, гранулометрического состава и формы частиц заполнителя, различного рода добавок). Показано три параметра, которые являются доминирующими в технологии приготовлении и определяющими физико-механическиепоказатели базаль-тофибробетона - это водоцементное отношение,- длина армирующих волокон и их процентное содержание. Установлено, что отсутствие волокон и увеличение В/Ц от 0,25 до 0,40, приводит к монотонному увеличению коэффициента внутреннего трения цементно-песчаной матрицы. При наличии даже минимального количества волокна, вследствие его большей удельной поверхности, увеличивается водопотребность смеси, т.к. волокна за счет гидрофильных свойств сорбируют определенное количество воды из смеси на свою поверхность, уменьшая коэффициент внутреннего трения матрицы.. На однородность распределения, волокна в бетонной смеси в,процессе ее приготовления оказывает влияние последовательность загрузки компонентов смеси, а также их смешивание. В некоторых работах рекомендуется предварительное смешивание сухих компонентов и армирующего волокна, а затем введение необходимого количества воды, в других рекомендуется сначала смешать воду, цемент, заполнитель и затем равномерно вводить волокно. На основании наших экспериментов получено, что принципиальное значение имеет последовательность введения воды и армирующего волокна в смесь компонентов. При этом установлено время необходимое для распределения волокна без его разрушения и потери первоначальной длины, которое находится в интервале 15-20 сек. Установлено, что для качественного и однородного распределения максимально возможная длина волокна равна 25 мм, т.к. более длинные волокна частично разрушаются;, ш кроме; этого ухудшают удобоукладываемость. Поэтому для отработки: схем последовательности введения материалов и их перемешивания; было-использовано базальтовое волокно длиной 20 мм, диаметром 10-13 мкм. Водоцементное отношение в зависимости от состава смеси варьировали в диапазоне 0,37-0 50; В работе изучалась зависимость распределения, волокна по объему це-ментно-песчаной матрицы: от последовательностшвведеншгкомпонентов смеси; от режимов перемешиванияхмесеш. Рассмотрены.и приняты три схемы приготовления базальтофибробетона. В! каждой1 схеме использовалась различная последовательность загрузки материалов: первая схема - введение базальтового волокна в сухую смесь цемента, песка; добавки, получение однородной смеси; сухих компонентов1 и последующее за-творение их водой; вторая схема - введение базальтового волокна в предварительношриготовленную суспензию из цемента; добавкижводы с последующимшведенйемщеска;: третья схема - введение базальтового волокна в предварительно; приготовленную;смесь из,цемента, песка, добавки,и воды. Исследования проводились на трех составах базальтофибробетона: состав Г без добавок, состав 2 с добавкой ЕСТ-Н и состав 3 с добавкой МБ 10-01. Для исследуемых составов соотношение цемента к песку принято 1:2, содержание базальтового волокна длиной 20 мм принято 5% от массы вяжущего. С целью минимизации воды в смеси, В/Ц в зависимости от состава подбиралось опытным путем по равной подвижности: Перемешивали сухие компоненты смеси (цемент, песок, добавка) до однородного состояния, затем подавали отрезки базальтового волокна и смесыпере-мешивали не более 15 сек, после этого вливали весь объем воды затворения и перемешивание продолжалось до максимально возможного однородного распределения волокна. В большинстве случаев после перемешивания с водой затворения «пучки» базальтового волокна не распределялись в растворной смеси, что приводило к снижению качества распределения, волокон и в свою очередь снижало однородность физико-механических свойств базальтофибробетона. Для- равномерного распределения не распавшихся «пучков» волокон требовалось введение дополнительного количества воды. Другим существенным недостатком первой схемы является то, что после подачи воды затворения в предварительно смешенные сухие компоненты смеси, происходит возникновение пиковых нагрузок на двигатель смесителя, что приводит к его остановке либо скольжению смеси по дну смесителя. В лабораторных условиях приходилось вручную разбивать образовавшиеся скопления смеси и добиваться однородного распределения компонентов в объеме, после чего производили дальнейшее перемешивание. В построечных и производственных условиях такая операция-не приемлема. Вторая схема4 последовательности загрузки материалов
Цемент, добавку и воду затворения перемешивали до образования суспензии, затем подавали отрезки базальтового волокна и продолжали перемешивание до максимально возможного равномерного распределения волокна. Затем загружали песок, после чего продолжали перемешивание не более 15-20 сек.
Отрицательным моментом второй схемы загрузки материалов является то, что волокно, равномерно распределившееся в цементной суспензии на отдельные волокна без разрушения и потери первоначальной длины, после добавления песка образовывало комки (ежи)і Комки разрушались только по достижении однородного распределения воды в смеси, что приводило к увеличению времени перемешивания. В составах 1 и 2 требовалось увеличение содержания воды, а так как расход цемента принимали постоянным то увеличивалось В/Ц.
Исследование влияния совместной работы базальтовых волокон с цементно-песчаной матрицей
Введение базальтового волокна в смесь контрольных составов 1к, 2к, Зк с равной подвижностью увеличивает их водопотребность и объем вовлеченного воздуха и снижает объемную массу. По сравнению с контрольными составами водопотребность состава 1 повышается на 24,0%, состава 2 на 22%, состава 3 на 19%, объем вовлеченного воздуха состава 1 повышается на 2,5%, состава,2 на 2,1%, состава 3 на 1,7%.
Прочность при изгибе базальтофибробетона составов 1, 2, 3 с равной подвижностью и равным В/Ц увеличивается- относительно контрольных составов 1к, Зк, 4к (рис. 4.3), при этом прочность базальтофибробетонов с равным В/Ц ниже прочности составов с равной подвижностью (табл.4.3). С возрастом твердения- наблюдается прирост прочности при изгибе базальтофибробетонов с добавками (состав 2, 3) относительно своих контрольных составов.
Прочность при изгибе базальтофибробетона с добавками относительно базальтофибробетона не содержащего-добавок (состав 1) при равной подвижности выше в среднем на 4,0% - у состава-2, на 34,5% — у состава 3, при увеличении водоцементного отношения до 0,50, т.е. до равного В/Ц прочность при-изгибе остается выше на 1,4% - у состава , на 20 9% — у состава 3, однако становится ниже относительно базальтофибробетонов,с равной подвижностью. Прирост прочность при изгибе базальтофибробетонов с добавками относительно базальтофибробетона не содержащего добавок к 28 суткам твердения снижается (рис. 4.4).
Эффективность использования добавок и базальтового волокна на изменение прочности при изгибе в различные сроки твердения можно оценить, сравнивая результаты прочности при-изгибе относительно состава 1к (рис.4.5). Более высокая прочность приизгибе в 28 суток получена у базальтофибробетона состава 3 при равной подвижности и равном В/Ц, которая выше соответственно на 60,0 и 51,6%, у бетона состава 3к на 41,3%, у базальтофибробетонов состава 1 на 38,9% и состава 2 на 37,1 и 39,7%. Прирост прочности при изгибе базальтофибробетонов с равной подвижностью и равным В/Ц относительно прочности в 1 сутки твердения понижается к 7 суткам твердения у состава 2 на 19,2 и 14,0% у состава 3 на 6,0 и 3,9%, у состава 1 на 2,3%, и к 28 суткам твердения остается практически без изменений.
Прочность при сжатии базальтофибробетонов с равной подвижностью в 1, 7 и 28 суток ниже относительно контрольных составов и имеют постоянное замедление или снижение роста. На снижение прочности влияет вовлеченный воздух, увеличивающийся с введением волокна в зависимости от состава, а также снижение удобоукладываемости, что не позволяет получить более плотную и целостную систему. Прочность на сжатие базальтофибробетонов с равным В/Ц в возрасте 1, 7 и 28 суток ниже прочности базальтофибробетонов при равной» подвижности, так как увеличивается содержания воды у состава 2 на 30%, у состава 3 на 40%.
Как видно из таблицы 4.3. и рис. 4.7. интенсивный прирост прочности при изгибе базальтофибробетонов происходит в первые семь суток твердения, затем рост замедляется и к возрасту 28 суток величина прироста прочности существенно не изменяется.
В зависимости от применяемой? добавки, при прочих равных условиях, величина снижения и замедленияпрочности различна и связана с изменением работы волокна в цементно-песчаной матрице, а также с их прочностной совместимостью. Отмечается, что при механическом разрушении базальтофибробетонов в сутки твердения в основном происходит выдергивание волокон из матрицы, т.е. прочность композиции зависит от прочности контакта «волокно-матрица», так как поверхность раздела между ними в ранние сроки твердения пористая, а матрица не имеет достаточной прочности. С увеличением срока твердения происходит нарастание прочности матрицы, граница раздела уплотняется и при разрушении образцов в 7 и 28 суток количество выдернутых волокон сокращается и увеличивается количество разорванных, т.е. прочность композиций определяется прочностью волокна.
Как показали результаты исследования совместной работы базальтовых волокон и цементно-песчаной матрицы, прочность композитов определяется прочностью волокна и величиной их анкеровки. Для повышения эффективности использования базальтового волокна, необходимо определить его оптимальную длину.
Определение оптимальной длиньъ армирующего волокна, может быть выполнено расчетным путем, если знать силу сцепления его с матрицей и прочность при растяжении. Однако из-за отсутствия данных о силе сцепления базальтового волокна с матрицей разных составов, теоретический расчет весьма» приблизителен. Вследствие чего нами был избран путь прямого- опытного определения оптимальной длины армирующего волокна и влияние его на прочность композиции. Для этого в составы 1 и 3 вводились базальтовые волокна различной; длины равной 10 15 и 20 мм. В качестве контрольных бетонов использовали составы 1к и Зк не армированные базальтовым волокном. Для всех составов соотношение Ц:П; расход добавок и процентное содержание волокна, подвижность смеси приняты одинаковыми.
Влияние волокна на деформацию усадки базальтофибробетона
При разработке базальтофибробетона важным показателем является его долговечность, поэтому разработка методик определения коррозионной устойчивости базальтовых волокон к среде твердеющего цемента, наиболее реально отражающих происходящие в системе процессы, имеет немаловажное значение. Анализ литературных данных по этому вопросу позволяет разделить все существующие методики на три основные группы.
К первой, относятся методики, характеризующие стойкость стеклянных волокон к раствору щелочи (гидроксида кальция, натрия или калия). Поскольку среда твердеющего портландцементного камня характеризуется значением рН равным 12... 13, авторы предлагают считать критерием коррозионной стойкости стекловолокнистой арматуры изменение диаметра, прочности или массы волокна при кипячении или длительного хранения при комнатной температуре в растворе щелочи [2,29,57,76,102].
Ко второй группе методик относят определение стойкости стеклянных волокон к синтетическим растворам, имитирующим жидкую фазу цементного камня, или к водным вытяжкам из цементного камня. Критерием оценки при этом служит количество извести, поглощенного из раствора 1 г волокна в течение года, либо определение количества SiC 2, перешедшего в раствор, а также изменение диаметра и прочности волокон-[116,57,58,76].
К третьей группе относятся методики, характеризующие устойчивость стеклянных волокон непосредственно в среде твердеющего камня. Эти методики дают достоверные сведения о пригодности того или иного вида минерального волокна или вяжущего для изготовления стеклоцемента, так как условия эксперимента наиболее близки к реальным [112,113,13].
Анализ рассмотренных способов определения коррозионной стойкости стекловолокнистой арматуры в агрессивной среде твердеющего цементного камня позволяет сделать вывод о том, что методики первой группы малопригодны для прогнозирования свойств, так как дают информацию о влиянии на стекловолокно только» одного из многочисленных факторов, которыми характеризуется агрессивная среда твердеющего цемента. Условия испытаний, представленные методиками второй группы, приближаются к реальным, однако не дают сведений о стабильности свойств стекловолокнистои арматуры во времени: Существенным недостатком упомянутых методик является, то, что не принимается во внимание. комплексное влияние на стекловолокно цементной матрицы как сложной полиминеральной среды. Методики третьей группы наиболее пригодны для определения коррозионной, стойкости стекловолокнистои арматуры в цементном камне, так как учитывают все эти факторы и позволяют прогнозировать.стабильность их свойств.
Прогнозировать, изменение свойств базальтофибробетона на протяжении многолетних лет его-эксплуатации при нормальных температурах можно путем ускоренного испытания образцов в течение нескольких суток при повышенной температуре.
Определяющим в. разупрочнении композиций является физико-химическое взаимодействие щелочной среды твердеющей, цементной матрицы со стеклянными.волокнами: ІГпервую очередь на устойчивость волокон оказывает влияние выбор-вяжущего ; где: с увеличением щелочности среды увеличи--вается скорость коррозии волокна..Процессы взаимодействия стекла со средой твердеющего вяжущего вещества, приводят к необратимым изменениям в составе и структуре поверхностного слоя волокон. Известно также, что скорость изменения свойств любой системы определяется скоростью реакции в данной-системе. В свою» очередь скорость реакции зависит от температуры. Процессы, протекающие в стеклоцементных композициях, можно ускорить путем их теп-ловлажностнои обработки (ТВО), поскольку при пропаривании портландцемента до 100С образуются практически те же продукты гидратации, что и при 20С.
Исследования прочностных свойств стеклоцементных композиций показали, что температурные коэффициенты процессов взаимодействия стеклян ных волокон различного состава со средой твердеющего портландцемента мало отличаются друг от друга и изменение скорости реакций при нагревании может быть описано уравнением Аррениуса.,В; интегральной форме это уравнение выглядит так:. универсальная тазовая постоянная» По имеющимся данным; энергии: активации: стекол близки между собой и- этошодтверждает однотипность-реакций;, протекающих при взаимодействии силикатных стекол со- щелочами- Поэтому уравнение; Аррениуса может быть использовано для изучения? процессов взаимодействия в композиции твердеющий1 портландцемент —базальтовое волокно? приразличных температурах и для оценки; процессов старения? системы по изменению ее: физико-механических показателей.
В результате изучения закономерностеш в процессе г изменения прочностных: характеристик; композиции прщ.ТВО разработана метод прогнозирования: медленно развивающихся; свойств-ненапряженных стеклоцементных композиций.. Метод основан на определении: прочности стеклоцемента; при растяжении монотонно? изменяющейся при;различных режимах ТВО, и экстраполяции полученных данных на температуру зксплуатацит20Є, задаваясь требуемой;долговечностью строительной конструкции № определив соответствующий ему режим ТВО; можно определить значение остаточной прочности. Метод дает возможность, моделировать процесс старения композиции практически для любого возраста по данным; непродолжительных по времени экспериментов; выполненных при повышенных температурах, прогнозировать изменение: свойств. композиций, оценивать устойчивость базальтового волокна в среде твердеющих цементов и изучать свойства «состаренных» композиций.
