Betono atsparumo šalimo-šilimo ciklams padidinimas naudojant Xypex Admix C-1000NF
Eksploatuojant kelio konstrukcijas, stovėjimo aikšteles, rezervuarus, krantines ir kitas betonines konstrukcijas, kurios nuolat veikiamos atmosferos poveikio, vienas svarbiausių kriterijų, apsprendžiančių, kiek ilgai tarnaus betonas, yra betono atsparumas šalimo–šilimo ciklams.
Betono irimas dėl šalimo–šilimo ciklų poveikio ilgainiui sukelia armuojančio plieno koroziją, o tai ardo ir silpnina visą betoninę konstrukciją. Vanduo į betoną patenka per trūkius, mikrotrūkius, poras ir kapiliarus. Net ir aukštos kokybės, mažai vandens įgeriantis betonas gali būti pažeidžiamas, nes šalimo metu vanduo betone gali atsirasti dėl kondensacijos, kai išsiskiria ore esanti drėgmė. Dėl šios priežasties šalimo–šilimo ciklai gali ardyti net tankų betoną.
Pagrindinė betono irimo ir trūkinėjimo priežastis yra ta, kad porose užšąlančio vandens tūris padidėja iki 9 %, sukeldamas vidinius įtempius.
Xypex poveikis betono atsparumui šalimo–šilimo ciklams
Xypex kristalinė betono hidroizoliacija veikdama betoną sumažina vandens įgeriamumą, užsandarina poras ir kapiliarus, todėl ženkliai padidėja betono atsparumas šalimo ir šilimo ciklams.
Siekiant įvertinti Xypex poveikį betonui, buvo atlikta daugybė laboratorinių ir praktinių bandymų visame pasaulyje, taip pat ir Lietuvoje.
Xypex Concentrate dangos bandymai Lietuvoje
Vienas iš tokių bandymų buvo atliktas Kaune, UAB „Laboratorinių bandymų centras“. Kadangi tyrimo tikslas buvo esamų betoninių konstrukcijų tarnavimo laiko prailginimas ir paviršių irimo stabdymas, buvo tiriamas Xypex Concentrate dangos poveikis betonui.
Danga buvo užtepta ant grindinio trinkelių, kurios buvo mirkytos druskos tirpale ir periodiškai šaldomos bei atšildomos, imituojant realias eksploatacines sąlygas.
Rezultatai parodė, kad:
- po 92 ciklų nedengtos trinkelės prarado 7,35 % masės;
- po 102 ciklų kita nedengtų bandinių grupė prarado 7,48 % masės, todėl bandymai buvo nutraukti.
Tuo tarpu:
- trinkelės, dengtos Xypex Concentrate, po 150 ciklų neprarado masės – fiksuotas net +0,22 % masės padidėjimas.
- po 200 ciklų vidutinis masės pokytis siekė +0,06 %;
- kitos grupės masės praradimas po 200 ciklų vidutiniškai sudarė tik 0,34 %.
Bandymų rezultatai patvirtino, kad Xypex danga dengtos trinkelės atitinka 200F markės reikalavimus, apsaugo betono struktūrą nuo atmosferinio vandens ir jame ištirpusių agresyvių medžiagų, todėl galima naudoti įvairių konstrukcijų sujungimų sandarinimui, įtrūkusio, išretėjusio betono remontui.
Standartiniai betono atsparumo šalčiui didinimo sprendimai
Standartiškai betono atsparumo šalčiui didinimui naudojami orą įtraukiantys betono priedai, kurie betono matricoje suformuoja smulkius oro burbuliukus.
Šalant vandeniui, besiplečiantis vanduo dalinai prasiskverbia į šiuos burbuliukus, todėl:
- sumažėja vidiniai įtempimai,
- betonas netrūkinėja ir nepleišėja,
- konstrukcija išlieka ilgaamžė.
Veikimo principas parodytas paveiksliuke žemiau.
Xypex kristalinės hidroizoliacijos derinimas su oro įtraukiančiais priedais
Xypex betono hidroizoliacija kristalizacijos būdu puikiai papildo orą įtraukiančių priedų veikimą, nes:
- neužpildo oro burbuliukų,
- užsandarina poras ir kapiliarus,
- leidžia vandeniui saugiai plėstis į oro poras.
Taip pat Xypex stabdo chloridų jonų skverbimąsi, todėl betonas tampa atsparesnis ledo tirpinimo druskoms ir sūriam jūros vandeniui. Medžiaga suderinama su korozijos inhibitoriais.
Xypex Admix C-1000 NF poveikio tyrimai KTU
Siekiant įvertinti, kokią įtaką Xypex Admix C-1000 NF daro betono atsparumui šalimo–šilimo ciklams, KTU Statybos ir architektūros fakulteto tyrėjai atliko išsamią bandymų seriją.
Buvo vertinama:
- sukietėjusio betono atsparumas šalčiui,
- betono kietėjimas 28 paras rėžiminėje kameroje,
- 1 metų kietėjimas vandenyje.
Betono bandinių paruošimas ir prisotinimas vandeniu
Betono bandinių atsparumas šalčiui tyrimo metu buvo nustatytas taikant tūrinio užšaldymo ir atšildymo bandymo metodą pagal standarte LST 1428-17 pateiktus reikalavimus. Atsparumo šalčiui bandymui naudoti bandiniai kubai 100×100×100 mm matmenų. Pasiekę projektinį stiprį betono bandiniai pamerkiami į vonią su vandeniu kurio temperatūra (18±5) °C. Bandiniai įmirkomi taip: pirmąją parą į vonią pripilama tiek vandens, kad jis apsemtų apie 1/3 bandinių aukščio. Taip apsemti bandiniai laikomi 24 h. Po to į vonią pripilama tiek vandens, kad būtų apsemta apie 2/3 bandinių aukščio. Taip apsemti bandiniai vėl laikomi 24 h. Po to vandens pripilama tiek, kad visiškai apsemtų bandinius ir jo sluoksnio storis virš bandinių ir iš visų jų pusių būtų ne mažesnis kaip 20 mm. Taip apsemti bandiniai laikomi dar 24 h (iš viso 4 paras). Prisotinti bandiniai prieš atsparumo šalčiui nustatymą išimami iš vonios. Praėjus nuo 2 h iki 4 h nuo bandinių išėmimo iš vonios, bandomi kontroliniai bandiniai, nustatant jų pradinį gniuždymo stiprį pagal LST EN 12390-3.
Užšaldymo ir atšildymo ciklų bandymo procedūra
Atsparumo šalčiui bandymui skirti betono bandiniai (6 bandiniai, jeigu atsparumo šalčiui nustatymo trukmė ilgesnė nei 100 ciklų) sudedami į šaldymo kamerą. Šaldymo kameros centre užšaldymo metu turi būti minus (18± 2) °C temperatūra. Esant minėtajai temperatūrai užšaldymo trukmė turi būti ne trumpesnė kaip 2,5 h, kai bandomi (100 × 100 × 100) mm bandiniai. Po atsparumo šalčiui nustatymo bandiniai iš šaldymo kameros išimami ir sudedami į vonią su vandeniu, kurio temperatūra (18±5) °C. Vonioje bandiniai turi būti laikomi ne trumpiau kaip (2±0,5) h, kai bandomi (100 × 100 × 100) mm bandiniai. Bandiniai apžiūrimi po tam tikro užšaldymo ir atšildymo ciklų skaičiaus. Betono atsparumas šalčiui nustatomas pagal bandinių gniuždymo stiprį, nustatytą pagal LST EN 12390-3.
Betono atsparumo šalčiui vertinimas ir gniuždymo stiprio pokyčiai
Jeigu bandinių serijos (3 bandiniai) vidutinis gniuždymo stipris po reikiamo (projektinio) užšaldymo ir atšildymo ciklų skaičiaus atitinka arba yra ne daugiau kaip 5 mažesnis už kontrolinių bandinių gniuždymo stiprį, laikoma, kad betonas išlaikė atsparumo šalčiui bandymą.
Betono bandinių gniuždymo stiprio po atsparumo šalčiui bandymo sumažėjimas apskaičiuojamas pagal formulę:
čia:∆ f – betono bandinių gniuždymo stiprio sumažėjimas procentais lyginant su kontrolinių bandinių stipriu; fk – kontrolinių bandinių gniuždymo stiprio verčių vidurkis prieš atsparumo šalčiui bandymą megapaskaliais (MPa); fš – bandinių gniuždymo stiprio verčių vidurkis po tam tikro užšaldymo ir atšildymo ciklų skaičiaus megapaskaliais (MPa).
Jeigu po atsparumo šalčiui bandymo bandinių gniuždymo stipris sumažėjo daugiau kaip 5 lyginant su kontrolinių bandinių gniuždymo stipriu, betonas atsparumo šalčiui bandymo neišlaikė.
Tyrimo metu betono mišinio vandens ir cemento santykis (V/C) buvo pastovus, plastifikuojančios įmaišos bei orą įtraukiančios įmaišos kiekiai nekito. Tyrimo metu buvo keičiamas tik kristalizacijos procesus betono porose skatinančios betono įmaišos (kiekis procentais cemento masės: 0,8%, 1,0% ir 1,5%. Kontrolinė betono mišinio sudėtis buvo ruošiama be Xypex Admix C-1000 NF įmaišos.
Betono gniuždymo stiprio pokytis po 150 bei 200 užšaldymo ir atšildymo ciklų skaičiaus esant skirtingam Xypex Admix C-1000 NF kiekiui % cemento masės atitinkamai pavaizduotas paveikslėliuose žemiau (1-4pav.).
Betono gniuždymo stiprio pokyčių analizė
1 pav. Betono gniuždymo stiprio pokytis po 150 užšaldymo ir atšildymo ciklų prieš tai 28 paras kietinant rėžiminėje kameroje
2 pav. Betono gniuždymo stiprio pokytis po 150 užšaldymo ir atšildymo ciklų prieš tai 1 metus kietinant vandenyje.
Iš 1 pav. ir 3 pav. matyti, kad kontrolinio betono (nenaudojant įmaišos Xypex Admix C-1000 NF) po atsparumo šalčiui bandymo kontrolinis betonas atsparumo šalčiui bandymo neatlaikė.
Pridėjus į mišinį Xypex Admix C-1000 NF 0,8%, 1,0% ir 1,5% cemento masės, po atsparumo šalčiui bandymo bandinių gniuždymo stipris ne tik nesumažėjo daugiau kaip 5% lyginant su kontrolinių bandinių gniuždymo stipriu, tačiau ir padidėjo. Betonas su Xypex Admix C-1000 NF išlaikė atsparumo šalčiui bandymą.
3 pav. Betono gniuždymo stiprio pokytis po 200 užšaldymo ir atšildymo ciklų prieš tai 28 paras kaitinant rėžiminėje kameroje
4 pav. Betono gniuždymo stiprio pokytis po 200 užšaldymo ir atšildymo ciklų prieš tai 1 metus kietinant vandenyje.
Kietinant kontrolinius betono bandinius vandenyje 1 metus (2 pav. ir 4 pav.), po 150 ir po 200 užšaldymo ir atšildymo ciklų skaičiaus betono bandinių gniuždymo stipris nesumažėjo daugiau kaip 5% lyginant su kontrolinių bandinių gniuždymo stipriu, nustatytu prieš bandymą, tai yra po 150 ciklų sumažėjo 3,75%, o po 200 ciklų sumažėjo 2,66%. Kontrolinis betonas atsparumo šalčiui bandymą atlaikė.
Pridėjus į mišinį Xypex Admix C-1000 NF 0,8%, 1,0% ir 1,5% cemento masės, po atsparumo šalčiui bandymo bandinių gniuždymo stipris ne tik nesumažėjo daugiau kaip 5% lyginant su kontrolinių bandinių gniuždymo stipriu, tačiau ir padidėjo.
Vizualinis bandinių būklės įvertinimas
a) XB-0 bandyniai nenaudojant Xypex Admix C-1000 NF.
XB-0 po 150 ciklų XB-0 po 200 ciklų
Betonui 28 paras kietėjant rėžiminėje kameroje
XB-0 po 150 ciklų XB-0 po 200 ciklų
Betonui 1 metus kietėjant vandenyje
b) XB-1 bandyniai naudojant Xypex Admix C-1000 NF 0,8 proc. cemento masės.
XB-1 po 150 ciklų XB-1 po 200 ciklų
Betonui 28 paras kietėjant rėžiminėje kameroje
XB-1 po 150 ciklų XB-1 po 200 ciklų
Betonui 1 metus kietėjant vandenyje
c) XB-2 bandyniai naudojant Xypex Admix C-1000 NF 1,0 proc. cemento masės.
XB-2 po 150 ciklų XB-2 po 200 ciklų
Betonui 28 paras kietėjant rėžiminėje kameroje
XB-2 po 150 ciklų XB-2 po 200 ciklų
Betonui 1 metus kietėjant vandenyje
d) XB-3 bandyniai naudojant Xypex Admix C-1000 NF 1,5 proc. cemento masės.
XB-3 po 150 ciklų XB-3 po 200 ciklų
Betonui 28 paras kietėjant rėžiminėje kameroje
XB-3 po 150 ciklų XB-3 po 200 ciklų
Betonui 1 metus kietėjant vandenyje
Iš nuotraukų matyti, kaip atrodo bandiniai po 150 ir 200 užšaldymo ir atšildymo ciklų poveikio. Kontroliniuose betono bandiniuose (XB-0 sudėtis) jau po 150 užšaldymo ir atšildymo ciklų formuojasi plyšiai (a), o po 200 ciklų plyšių tinklas tik dar labiau išplinta.
Esant Xypex Admix C-1000 NF 0,8% cemento masės betono bandiniuose (XB-1 sudėtis) plyšiai pradeda formuotis tik po 200 užšaldymo ir atšildymo ciklų skaičiaus (b).
Esant didesniam Xypex Admix C-1000 NF kiekiui % cemento masės betono bandiniuose (XB-2 sudėtis ir XB-3 sudėtis) tiek po 150, tiek po 200 užšaldymo ir atšildymo ciklų skaičiaus plyšių nepastebėta (c ir d).
Išvada
Kontrolinio betono (nenaudojant įmaišos Xypex Admix C-1000 NF) po atsparumo šalčiui bandymo bandinių gniuždymo stipris sumažėjo daugiau kaip 5% lyginant su kontrolinių bandinių gniuždymo stipriu. Kontrolinis betonas atsparumo šalčiui bandymo neatlaikė.
Pridėjus į mišinį Xypex Admix C-1000 NF 0,8%, 1,0% ir 1,5% cemento masės ir bandinius kietinant tiek rėžiminėje kameroje 28 paras, tiek 1 metus vandenyje, po atsparumo šalčiui bandymo (po 150 ir po 200 ciklų) bandinių gniuždymo stipris ne tik nesumažėjo daugiau kaip 5% lyginant su kontrolinių bandinių gniuždymo stipriu, tačiau ir padidėjo.
Plačiau skaitykite straipsnyje PDF formatu.