Теоретическая оценка глубины проникновения вещества первичной защиты в твердеющий бетон с использованием уплотняющего его структуру сульфата алюминия

Abstract

В статье приведены результаты теоретических исследований первичной защиты твердеющего бетона с составами на основе недефицитной и недорогой добавки сульфата алюминия (Al2(SO4)3), которая стандартизирована и разрешена к применению для бетонных изделий. Приводятся разработанные математические зависимости глубины проникновения в бетон предложенных защитных составов, базирующиеся на фундаментальных закономерностях теории фильтрационной гидравлики и физико-химических явлениях, происходящих в твердеющем цементном камне, обусловленных процессом разрежения, вызывающим сорбирование нанесенного на его поверхность защитного раствора. В полученных зависимостях взаимоувязаны факторы: давление Рс, н/м2 (Па), вызванное разрежением, возникающим в объеме бетона; время воздействия τ, с; свойства наносимого раствора (фильтрата) и его динамической вязкости μд, Н·с/м2; плотность ρж, н/м3; характеристики пористости фильтрационной среды (коэффициент пористости цементного теста εц.т., доли ед., и поправочный коэффициент физической неопределенности указанных свойств β, н/м3). Зависимости позволяют рассчитать (оценить) глубину проникновения (l, мм) вещества защитного состава в пористую фильтрационную среду защищаемого бетона. На основе экспериментально-теоретической апробации предложенных зависимостей они аппроксимированы для использования в инженерных расчетах посредством введения поправочных коэффициентов β, равных для случая ухода за свежеотформованным бетоном βсв ~ 2,42 × 10–2 Н/м3 и после распалубки изделий (конструкций) βоп ~ 1,36 × 10–2 Н/м3. Экспериментально подтверждена достоверность предложенных расчетных зависимостей для оценки глубины проникновения вещества защитного состава (на примере 5%-й раствора Al2(SO4)3) как при обработке свежеотформованного бетона, так и в случае обработки поверхности бетона после распалубки. Отклонение между теоретическими (расчетными) и экспериментальными данными составляет не более 9%, что обеспечивает достаточную для оценочных расчетов точность предложенных аналитических зависимостей с требуемым квантилем вероятности в 5% (α = 0,95).= Results of theoretical researches of primary protection of hardening concrete with solutions on a basis of non scarce and inexpensive additive of aluminium sulphate (Al2 (SO4)3) which is standardized and resolved to application for concrete products are given in this article. Developed mathematical dependences of the depth of penetration into the concrete of the offered protective solutions, theories of the filtrational hydraulics based on fundamental laws and physical and chemical phenomena occurring in the hardening cement stone caused by the process of depression causing absorption of the protective solution put on its surface are resulted. In the received dependences factors of: pressure – Рс, N/m2 (Pas), caused by the depression arising in volume of concrete; influence time – τ, sec; properties of the put solution (filtrate) and its dynamic viscosity– μд, N·sec/m2; density – ρж, N/m3; characteristics of porosity of the filtrational environment (factor of porosity of the cement test – εц.т., unit shares and correction factor of physical uncertainty of the specified properties – β, N/m3 are coordinated among themselves. Dependences allow to calculate (estimate) the depth of penetration (l, mm) of the substance of protective solution into porous of the filtrational environment of protected concrete. On the basis of the experimentally-theoretical approbation of the offered dependences they are approximated for use in engineering calculations by means of introduction of the correction factor β, equal: for a care case of a freshly formed concrete – βсв ~ 2,42 ´ 10-2, N/m3 and for products (designs) after timbering removal – βоп ~ 1,36 ´ 10-2, N/m3. The reliability of the offered settlement dependences for estimation of the depth of penetration of protective substance (for example of 5% solution of (Al2(SO4)3) both at processing of a freshly formed concrete and in case of processing of a surface of concrete after timbering removal is experimentally confirmed. The deviation between theoretical settlement and experimental data makes no more than 9 % that provides sufficient accuracy for estimated calculations of the offered analytical dependences with demanded probability factor of 5% (α = 0,95).