2.14.Сцепление цементного камня с поверхностью зёрен заполнителей

В обычных тяжёлых бетонах прочность крупного заполнителя всегда выше прочности растворной части, а прочность мелкого заполнителя - больше прочности цементного камня. Однако прочность раствора, как правило, меньше прочности цементного камня, а прочность бетона ниже прочности растворной части. Таким образом, прочность бетона зависит не столько от проч­ности заполнителя, сколько от прочности сцепления цементного камня с поверхностью зерен заполнителя.

При отсутствии сцепления цементного камня с . заполнителями последние практически не участвуют в сопротивлении действию нагрузки, аналогично пустотам, ослабляющим сечение.

Форма зерен заполнителя оказывает большое влияние на сцеп­ление с цементным камнем. Так. щебень в качестве крупного за­полнителя лучше гравия, так как имеет шероховатую поверх­ность, более благоприятную для сцепления. Его используют для получения высокопрочных бетонов. Для обычных бетонов применя­ют более дешевый гравий. Если при применении гравия, как и песка, обеспечивается более или менее надежное сцепление его с цементным камнем, обусловленное только физико-химическим взаимодействием, то при использовании щебня имеет место и ме­ханическое взаимодействие.

Помимо формы зерен заполнителей, на прочность сцепления с ними цементного камня влияет чистота поверхности. Природные заполнители очень часто бывают загрязнены. Глинистые примеси. обволакивающие зерна тонкой пленкой, мешают сцеплению. Поэто­му целесообразна предварительная промывка.

Положительное влияние на сцепление оказывает пористость зёрен заполнителя. Благодаря отсосу воды пористым заполнителем в бетонной смеси цементное тесто проникает в открытие по­ры, т.е. идёт как бы срастание цементного камня с заполните­лем.

Если сцепление цементного камня с заполнителем в бетоне невелико, то разрушение бетона под нагрузкой начинается с зо­ны контакта, трещины проходят по цементному камню и поверх­ности зёрен заполнителя, огибая их. Если же сцепление надеж­но, то разрушение бетона происходит по сквозным трещинам, про­низывающим как цементный камень, так и заполнитель (рис.2.14.1). Таким образом, если в бетоне нет сцепления меж­ду цементным камнем и заполнителем, то прочность заполнителя практически не имеет значения.

Рис.2.14.1.Схемы разрушения бетона: а - по цементному камню; б - по заполнителю

2.15.Влияние заполнителей на изменение трещиностойкости и долговечности бетонов

Известно, что сопротивление развитию трещин в растворах и бетонах выше, чем в цементном камне и до определенных преде­лов растет с увеличением крупности и количества заполнителей. Для оценки влияния заполнителя на изменение трещиностой-кости и долговечности проводились испытания цементного камня, раствора и бетона. Результаты проведенных экспериментов пока­зали, что с переходом от цементного камня к бетону прочность образцов снижается, но при этом длительность процесса разру­шения увеличивается. Это связано с наличием крупного заполни­теля, который с одной стороны способствует концентрации на­пряжений в бетоне, а с другой - оказывает некоторое сдержива­ющее влияние на процесс развития трещин. Введение заполните­ля, как известно, уменьшает усадку бетона, а это. в свою оче­редь, повышает его трещиностойкость.

Более неоднородный, по сравнению с цементным камнем; бетон является менее хрупким материалом и в большей степени спосо­бен к перераспределению напряжений. При испытании бетонов происходит более раннее страгивание трещин, чем у цементного камня, не имеющего в своём составе заполнителей. Однако, про­цесс дальнейшего развития трещин в бетоне, несмотря на более низкую прочность, имеет меньшую скорость разрушения (выше долговечность). Проводимые испытания по полным диаграммам де­формирования образцов показывают, что при переходе от цемент­ного камня, раствора к бетону, работа, затрачиваемая на раз­витие трещин и разрушение материала возрастает.

Таким образом, очевидно, что насыщение бетона заполнителем приводит к повышению долговечности цементных бетонов. Поэтому проведение испытаний бетонов для определения параметров, трещиностойкости является одним из условий получения более пол­ной и достоверной информации о качестве и физико-механических свойствах заполнителей.

Исследования параметров трещиностойкости проводятся в со­ответствии ГОСТ 28845-90 "Машины для испытаний материалов на ползучесть, длительную прочность и релаксацию" с использова­нием специальных приспособлений к испытательной машине (прессу)