УДК 666.97.033.14:621.643.25
Т.К.Акчурин, В.В.Григорьевский
Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия
Исследования структурных характеристик торкретбетона наружного слоя железобетонных труб пропитанного водными дисперсиями сополимеров, включали получение изотерм десорбции по парам воды.
Бетоны достигали равновесной влажности над насыщенными растворами солей в камерах — боксах.
Контроль влажности вели психрометрическим способом по температуре сухого и мокрого термометра. Предварительно материал полностью насыщался жидким сорбатом, который заполнял все поры. При этом термин «десорбция» здесь применен условно, т.к. полное насыщение достигалось не в процессе капиллярной конденсации, а насыщением материала вакуумированием ( 1 х 10-4 мм.рт.ст.). Это позволяло вести анализ кривой «десорбции» от полного насыщения, что трудно получить обычным экспериментальным путем при капиллярной конденсации в диапазоне Р/Р0 = 0,98 — 1,0.
Для исследований были взяты три зоны по всей толщине образца:
- зона «а» – без пропитки;
- зона «б» – общий слой;
- зона «в» – пропитанный слой.
Пропитка наружного слоя приводит к увеличению сорбционного влагосодержания бетона в диапазоне Р/Р0 = 0 — 0,95. Это подтверждает структурные изменения, происходящие в бетоне при его пропитке.
Характер изотерм отражает внутреннюю структуру бетона и позволяет определить общую пористость, распределение объемов пор по размерам, а также величину удельной поверхности.
Определение удельной поверхности (S) по данным сорбционных измерений сводится к определению емкости мономолекулярного слоя( аm ). Удельную поверхность вычисляли по формуле:
где: М — молекулярный вес адсорбата;
Am – площадь, занимаемая молекулой адсорбата в заполненном монослое;
N – число Авогадро.
Величину am можно найти графически по точке, соответствующей окончанию крутого подъема и началу пологой части на графике изотермы. Более точное значение am определяли из уравнения ВЭТ, согласно которому
где С – константа, связанная с теплотой адсорбции и температурой.
Величину С использовали также для приближенного расчета теплоты адсорбции, показывающей, на сколько теплота адсобции в первом слое Q превышает скрытую теплоту конденсации L :
где R –газовая постоянная;
Т – абсолютная температура;
L –44. 106 дж/кмоль при 200С.
Принимая плотность воды плотность воды равной 1000 кг/м3; молекулярный вес адсорбата ( М ) — 18 кг/кмоль и число Авогадро (N)= 6,02 . 1026 молекул/кмоль, получаем , что площадь, занимаемая молекулой адсорбата в заполненном монослое (Am), равна 10,6 Å2.
Результаты расчетов приведены в табл. 1.
Пропитка приводит к изменению структуры бетона: увеличению удельной поверхности и снижению общей пористости, при этом его объемная масса практически не изменяется.
Зная удельную поверхность S , а также предельно сорбируемый объем (пористость) V, можно определить средний эффективный радиус пор по формуле
r = 2V / S. (4)
Формулу (3) используют, полагая цилиндричекую форму пор, открытых с одного или двух концов, что является грубым приближением. Так же, как и для природных сорбентов, расчет среднего эффективного радиуса пор ( r ) лучше вести по формуле
r = 3V / 2S. (5)
Данная формула точнее учитывает смешанную структуру, имеющую условно конусо- и клинообразную форму пор.
Результаты исследования влияния пропитки на изменение среднего радиуса пор в бетоне наружного слоя железобетонных труб приведены в табл. 2.
Несмотря на то, что оценка пористой структуры является приближенной, следует отметить, что на фоне снижения общей пористости средний радиус пор в бетоне в результате пропитки уменьшается. Эти данные согласуются с увеличением удельной поверхности бетона в результате пропитки за счет уменьшения объемов более крупных пор.
