Физико-химические процессы в бетоне при его прогреве.

При высокой температуре скорость реакций, вызывающих твердение бетона повышается до 10 раз. И требуемую прочность можно получить через 4 ÷ 15 ч.

Однако, наряду с положительным эффектом ускорения твердения при тепловой обработке происходят отрицательные явления, вызывающие существенное снижение качественных показателей бетона.

1. Твердение бетона при атмосферном давлении и температуре 60 – 100 ºС практически не вызывает изменения вида и состава новообразований. Но при этом наблюдается изменение их микроструктуры: уменьшается количество геля; увеличиваются количество и размеры кристаллов; уменьшается площадь контактов между ними.

Кроме того, за счет образующейся плотной оболочки новообразований вокруг цементных частичек и уменьшения диффузии воды к ним, уменьшается их потенциальная возможность к более полной гидратации.

2. При подъеме температуры (от 20 до 90 ºС) наблюдаются температурные деформации из-за расширения компонентов.

Твердые компоненты (цемент, заполнители) увеличиваются в объеме незначительно – на 0,15-0,20 %. У воды и воздуха значительно больше: у воды – 2,7-3,0 %, а воздуха – на 22-25 %, т.е. в 12 – 20 и в 110 - 165 раз больше. Кроме того, внутреннее давление увеличивается за счет частичного превращения капиллярной воды в пар уже при температуре 60 ºС.

Это приводит к неравномерным деформациям и разрыхлению структуры. Степень разрыхления структуры зависит:

- от величины открытой поверхности;

- от водосодержания и воздухосодержания;

- от начальной прочности бетона.

3. При остывании бетона сохраняется остаточное тепловое расширение из-за невозможности возвращения отвердевшего бетона к первоначальным размерам.

4. Неодинаковые температурные деформации возникают в результате перепадов температур в бетоне на поверхности и внутри изделия при его нагреве и остывании, что приводит к образованию трещин. Эти деструктивные явления зависят от толщины изделия и скорости подъема или снижения температуры.

5. Миграционные перемещения воды в процессе нагревания от нагретой поверхности изделия к центру, и наоборот при охлаждении, вызывают образование направленной капиллярной пористости.

Все эти явления приводят к недобору прочности бетона к 28 суточному возрасту, снижению средней плотности, морозостойкости и коррозионной стойкости, водонепроницаемости пропаренных бетонов по сравнению с бетонами нормального твердения.

Эти положения справедливы главным образом для бетонов на портландцементе и особенно высокопрочном и БТЦ.

При применении ШПЦ и пуццолановых портландцементов прочность бетона прошедшего тепловую обработку, как правило, выше прочности бетона нормального твердения. Это объясняется активацией процесса твердения цементов, которые медленно твердеют в естественных условиях. Для таких цементов улучшение свойств бетона с применением ТО перекрывает возможные дефекты, вызываемые ею.

Конечная эффективность тепловой обработки, суммирующая все плюсы и минусы, зависит от выбора исходных материалов и состава бетона, подвергаемого тепловой обработке, от принятого режима этой обработки.