Зависимость физико-технических свойств бетона от его структуры
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5 Часть 6 Часть 7 Часть 8
Все те факторы, которые уменьшают пористость цементного камня, благоприятно действуют и на его прочность. Так, цементы с более тонким помолом гидратизируются более интенсивно, вследствие чего они быстрее образуют более плотный гель и твердый кристаллический скелет, а отсюда они должны раньше приобретать высокую прочность; с уменьшением расхода воды на приготовление раствора уменьшается пористость цементного камня и следовательно должна возрастать его прочность; твердение цементного раствора со временем сопровождается увеличением твердых кристаллических образований и соответственным уменьшением объема пор, чему способствует также и усадка; в результате должны увеличиваться и плотность и прочность раствора. Опыты вполне подтверждают сказанное: прочность цементного раствора действительно возрастает с тонкостью помола цемента, с уменьшением водоцементного отношения и с увеличением возраста раствора, а это свидетельствует в свою очередь о положительном влиянии плотности цементного камня на его прочность.
Переходя от цементного камня к бетону, мы, очевидно, должны наблюдать аналогичную картину влияния плотности на прочность. Но интенсивность этого влияния может быть весьма различной в зависимости от общей структуры бетона. В бетонах микропористых, т. е. плотных в изготовлении и укладке и имеющих поры лишь в цементном камне, влияние пористости на прочность не может быть велико, так как и самая пористость бетона, отнесенная ко всей его массе, незначительна. В бетонах же макропористых роль пор очень велика и прочность таких бетонов значительно ниже. Вместе с тем вполне очевидно, что для бетона труднее установить закономерную связь между плотностью и прочностью, так как большая неоднородность материала влечет за собой и большое количество случайных факторов, могущих преждевременно нарушить ожидаемую прочность.
Перейдем теперь к составу бетона. Еще в конце XIX столетия Фере (Feret) предложил связывать прочность растворов и бетонов с плотностью их состава в момент изготовления. Если обозначить буквами с и k абсолютные объемы цемента и заполнителя в единице объема приготовленного раствора (бетона), то отношение γ=c/(1-k) измеряет абсолютный объем цемента в единице объема цементного теста, т. е. характеризует плотность или консистенцию цементного раствора в момент его изготовления. На основании обработки многочисленных собственных опытов, а также опытов других исследователей Фере установил связь между прочностью раствора на сжатие R и величиной γ в следующем общем виде: R=Aγn. Но так как показатель n оказался весьма близким к двум, то, приняв это последнее значение, Фере пришел к линейной зависимости между величинами √R и γ. Учитывая далее влияние различных дополнительных факторов, зависящих от свойств цемента и заполнителя, а также от условий твердения раствора (бетона), Фере в последнее время выражает указанную выше линейную зависимость между √R и γ в форме прямой, не проходящей через начало координат, т. е. вводит уже два параметра, определяемые дополнительными влияниями:
√R = aγ—b
Проверка весьма большого количества опытов, проведенная Фере, показала вполне удовлетворительную пригодность этой формулы для растворов; для бетонов отклонения от этой формулы получаются и чаще и несколько больше по величине, причем значения параметров а и b становятся менее устойчивыми. Фере устанавливает далее зависимость от плотности у сопротивления разрыву R' и сопротивления изгибу Ru и утверждает, что плотность цементного раствора оказывает на сопротивление разрыву или изгибу относительно меньшее влияние, чем на сопротивление сжатию. Здесь мы видим опытное подтверждение того, что говорилось выше о влиянии плотности цементного камня на сопротивления R и R'.