Раннее нагружение бетона и железобетона

В ряде работ [17, 311, 312, 406, 407] отмечается положительное влияние на конечную прочность раннего нагружения бетонных и железобетонных конструкций. Этот аспект имеет важное экономическое значение, поскольку представляется возможность сокращения сроков строительства (например, из монолитного бетона) без каких бы то ни было дополнительных расходов при одновременном улучшении свойств бетона. Известные экспериментальные работы позволили сформулировать некоторые закономерности данного технологического приема:

1) «воздействие на бетон внешней сжимающей и растягивающей нагрузки неоднозначно. Растягивающая нагрузка не оказывает заметного влияния на набор прочности бетоном…, в то время как сжимающая этот процесс интенсифицирует» [435]. Как следствие – «раннее нагружение бетона является не только возможным допущением, но и новым методом активного воздействия на формирование структуры и свойств бетона» [17];

2) увеличение прочности бетона находится в определенной зависимости от возраста бетона и интенсивности нагружения: «чем моложе бетон, тем меньшую долю нагрузки может воспринять цементный камень и тем меньшее усилие вызывает пластическое деформирование цементного камня, уплотняющее бетон». Особенно эффективно нагружение свежеуложенного бетона, поскольку «более молодой бетон при надлежащей интенсивности нагружения имеет большую возможность уплотниться и тем повысить свою прочность» [17]; иначе говоря, благоприятным моментом приложения нагрузки будет период интенсивных изменений в структуре бетона раннего возраста [435];

3) важную роль играет состав нагружаемого бетона: «более жирный раствор относительно больше упрочняется и имеет относительно большую оптимальную интенсивность нагружения», т.е. «чем больше расход цемента, чем больше цементного камня в бетоне, тем более положительно скажется раннее нагружение на твердении бетона, ибо это влияние раннего нагружения связано с деформативной способностью бетона» [17].

Полученные результаты дают основание считать, что положительное воздействие раннего нагружения на свойства бетона непосредственно связано со структурообразующими процессами, протекающими при гидратационном твердении портландцемента. Раннее нагружение по своему механизму близко к твердению цементной системы в условиях повышенного давления окружающей среды. Сжимающие усилия от нагружения имеют одну направленность с контракционной усадкой (стяжением) частиц вяжущего, что и обусловливает улучшение свойств микробетона. Развивающийся в межзерновых пустотах формирующегося микробетона вакуум обеспечивает более интенсивное самоуплотнение частиц вяжущего в условиях нагружения, способствует получению более качественных контактных зон между цементными зернами, что, в итоге, положительно сказывается на свойствах бетона.

Следует заметить, что в последние годы проявляется вполне заслуженный интерес к данному малозатратному и достаточно эффективному приему в технологии предварительно напряженных конструкций [436, 437]. Согласование поэтапной передачи напряжения на твердеющий бетон со структурообразующими процессами позволяет реально сократить продолжительность тепловой обработки, повысить оборачиваемость оборудования, производительность линий), наряду с улучшением всех свойств (прочности, трещиностойкости, долговечности) продукции.