RSS

Влияние миграции воды в зоне контакта с бетонным основанием на прочность раствора стяжки

16.01.2015

В.В. Курилин, к.т.н., начальник лаборатории ГБУ «ЦЭИИС»

А.В. Курилин, заведующий сектором ГБУ «ЦЭИИС»

А.В. Васильев, главный специалист ГБУ «ЦЭИИС»

В процессе проведения испытаний цементно-песчаных растворов, отобранных на строительных объектах с целью установления их соответствия требованиям проекта и нормативных документов, часто возникает необходимость в уточнении коэффициентов, применяемых при расчетах прочности материала. Следует отметить, что в действующих нормативных документах отсутствуют прямые указания на методику расчета прочности затвердевшего цементно-песчаного раствора, отобранного из стяжек пола (кровли).

При толщине стяжки 70 мм и более испытания и обработка результатов не вызывает затруднений и ведется в соответствии с ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний» [1].

Вопросы возникают при определении прочности раствора из стяжек толщиной от 30 мм до 70 мм. В этом случае методики, приведенные в вышеупомянутом нормативном документе, не в полной степени учитывают факторы, влияющие на процессы твердения исследуемого материала, а именно:

– раствор в стыках крупнопанельных железобетонных конструкций находится в контакте с пористыми поверхностями с двух сторон. Следовательно, при прочих равных условиях, объем миграции воды из раствора в стыках будет в два раза больше, нежели в стяжке пола (кровли), уложенной на бетонное основание;

– толщина слоя раствора в стыках сборных конструкций, в основном, находится в диапазоне от 10 мм до 40 мм. В тоже время толщина стяжки, в большинстве случаев, составляет от 30 до 80 мм. Логично предположить, что влияние миграции воды в зоне контакта на снижение водоцементного отношения в стяжке будет уменьшаться с увеличением ее толщины;

– также отметим, значительные различия в способе отбора и подготовки образцов к испытаниям. В случае изготовления образцов раствора из стыков конструкций вероятность наличия в них скрытых дополнительных дефектов, вызванных механическим воздействием инструментов, при отборе значительно возрастает по сравнению с аналогичными операциями, проводимыми при подготовке образцов из стяжки. Особенно указанный фактор проявляется в случаях отбора образцов с низкой прочностью.

Учитывая вышесказанное, перед исследованием, были поставлены следующие задачи:

- смоделировать условия твердения цементно-песчаного раствора в стяжках;

- оценить влияние миграции воды в зоне контакта с бетонным основанием на прочность раствора стяжки;

- найти наиболее приемлемый способ отбора образцов из конструкций, как с точки зрения трудоемкости, так и с точки зрения получения более стабильных результатов.

С этой целью были проведены испытания четырех серий образцов разных размеров, формы и прочности. Фотография образцов Рис. 1.

1.jpg

Рис. 1

Основные характеристики образцов приведены в таблице 1.


t1.jpg

В качестве «эталонных» были приняты образцы-кубы размерами 70,7х70,7х70,7 мм.

Роль бетонного основания растворной стяжки выполняла бетонная подложка толщиной 40 мм. Общий вид экспериментальных образцов представлен на Рис. 2.

Общий вид экспериментальных образцов

Рис. 2

При подборе состава бетонной подложки исходили из необходимости получения наиболее близкого соответствия структуры применяемого бетона на практике. Для этого были подобраны 2 состава на основе анализа информации, полученной с заводов ЖБИ.

Одной из наиболее важных характеристик, учитываемых при подборе состава подложки, являлась величина водопоглощения, которая определялась по ГОСТ 12730.3-78 «Бетоны. Метод определения водопоглощения» [2].

Состав № 1 имел характеристики наиболее близкие к составам бетонов, применяющихся для изготовления сборных железобетонных конструкций (в том числе и панелей перекрытий). Цемент М400ДО, щебень гранитный, подвижность П2, водопоглощение – 3,5 (прочность бетона в 28 дневном возрасте составила 32 МПа).

Состав № 2 применяется для монолитного строительства: цемент М500, щебень гранитный, подвижность П4, водопоглощение – 6,8 (прочность бетона в 28 дневном возрасте составила 31 МПа).

Учитывая, что водопоглощение монолитного бетона значительно выше, чем бетона, применяемого для сборных конструкций, большая часть образцов была изготовлена на подложках, имитирующих монолитный бетон, где и ожидался наибольший эффект.

После твердения бетона подложек на них укладывался слой раствора толщиной ≈ 45 мм, с тем, чтобы обеспечить отношение h/d в пределах 0,95-1,0.

Из образцов изготавливались кубы 30х30х30 мм и выбуривались цилиндры Ø 45 мм.

Необходимо отметить, что в последние годы проведено несколько исследований, направленных в основном на разработку новых методик испытаний цементно-песчаного раствора, например – «Рекомендации по контролю прочности строительного раствора» [3], совершенствование существующих, уточнения влияния различных факторов на процессы твердения раствора и т.д.

Представляют значительный интерес широкие исследования А.В. Анцибора в области разработки новых методик испытаний, в частности применения в качестве образцов цилиндров Ø 1,7-2,5 см, выбуренных из швов кладки [4]. Аналогичные испытания описаны в работе Р.Б. Орловича и В.Н. Деркача [5]. Указанный способ получения образцов, на наш взгляд, имеет ряд преимуществ, таких как снижение трудоемкости, обеспечение метрологических требований и т.д.

В нашей работе размеры исследуемых конструкций (стяжки полов, кровли) позволили использовать образцы-цилиндры значительно большего размера (Ø 45 мм) и воспользоваться методикой, приведенной в ГОСТ 28570-90 «Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций» [6]. Здесь, безусловно, следует заметить, что данный нормативный документ распространяется на бетоны всех видов по ГОСТ 25192-2012 «Бетоны. Классификация и общие технические требования», мы в данном случае рассматриваем испытания растворов.

Однако, попробуем разобраться в этом вопросе. Из большого многообразия видов бетона остановимся на одном – мелкозернистом бетоне.

Чем же существенно отличается мелкозернистый бетон от цементно-песчаного раствора, если и тот и другой материал имеет одинаковый состав, технологию перемешивания, температурно-влажностные условия хранения и т.д.? Практически ничем. И структура, и физико-механические характеристики будут одинаковы, а это дает нам возможность применить методику отбора образцов, их испытание и обработку результатов в соответствии [6]. Основные результаты испытаний приведены в таблице 2.

t2.jpg
t2-2.jpg
Анализируя результаты проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Влияние миграции воды из растворной стяжки в зоне контакта с бетонным основанием не приводит к значительному повышению прочности раствора за счет снижения величины водоцементного отношения. В наших образцах прирост прочности составил от 5% до 15%. Наиболее важным фактором, влияющим на указанный эффект, является величина водопоглощения бетона основания.

2. Получены коэффициенты перехода от прочности образцов, выпиленных из конструкции к эталонным образцам-кубам 70,7х70,7х70,7 мм, с учетом прироста прочности за счет снижения величины водоцементного отношения:

– для образцов-кубов 30х30х30 мм – 0,82

– для образцов-цилиндров Ø 45 мм – 1,1.

3. Получен масштабный коэффициент (без учета прироста прочности за счет снижения В/Ц в зоне контакта):

– для образцов-кубов 30х30х30 мм – 0,96

– для образцов-цилиндров Ø 45 мм – 1,15.

Следует отметить, что при пересчете результатов на «эталонный» образец-куб 150х150х150 мм получен коэффициент 1,11, что очень близко к значениям, приведенным в таблице 5 для образцов-цилиндров размерами 50±6 мм [6]. Полученные в ходе исследований результаты подтвердили наши предположения об эффективности использования, в качестве образцов предназначенных для испытаний по определению прочности при сжатии, цилиндров Ø 45 мм выбуренных из стяжки. Данный способ позволяет значительно сократить трудоемкость, как при отборе образцов, так и при их подготовке к испытаниям. Выбранный размер (Ø 45 мм) позволяет достаточно легко добиться выполнения необходимых требований предъявляемых к образцам в соответствии с ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам [7]. Необходимо учесть и меньший разброс результатов при испытаниях цилиндрических образцов (Ø 45 мм) по сравнению с образцами-кубами (30х30х30 мм). К примеру, при прочности цементно-песчаного раствора 200 кгс/см2 средний размах составил:

f1.jpg

Полученные данные позволяют получить объективную оценку прочности при испытании раствора стяжек полов и кровли, они также могут быть использованы при разработке новых нормативных документов или в качестве дополнений к действующим нормативным документам.

Экспериментальные исследования в этом направлении, на наш взгляд, следует продолжать с целью определения коэффициентов перехода для образцов других размеров.

Библиография

1. ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний».

2. ГОСТ 12730.3-78 «Бетоны. Метод определения водопоглощения».

3. «Рекомендации по контролю прочности строительного раствора». ОАО «КТБ ЖБ», Москва, 2008.

4. А.В. Анцибор «Проблема определения и оценки прочности строительного раствора и мелкозернистого бетона». Научно-технический и производственный журнал «Бетон и железобетон» №3, Москва, Ладья, 2012.

5. Р.Б. Орлович, В.Н. Деркач «Оценка прочности кладочных растворов при обследовании каменных зданий». Инженерно-строительный журнал № 7, 2011.

6. ГОСТ 28570-90 «Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций».

7. ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».

Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Сообщение об ошибке

Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
*
CAPTCHA Обновить код
Play CAPTCHA Audio

Версия для печати