Institute of Fundamental Technological Research

Artykuł przedstawia badania wpływu stosowania cementów z dodatkami mineralnymi CEM II/A-V 42,5 R, CEM II/B-S 42,5 N i CEM III/A 42,5 N na dystrybucję porów w mieszance betonowej przeznaczonej na górną warstwę nawierzchni betonowej zaprojektowanej na agresję środowiska XF4. Przeanalizowano zmiany charakterystyki porów w betonie od wykonania do wbudowania. Próbki pobrano bezpośrednio po wykonaniu mieszanki, po godzinie bezruchu i po wysokoenergetycznym mieszaniu po godzinie bezruchu. Określono charakterystykę porów, właściwości mieszanki betonowej oraz właściwości mechaniczne stwardniałego betonu. Przeanalizowano tendencje zmian całkowitej zawartości powietrza oraz zawartości mikroporów w betonie, wynikające z zastosowania cementu z dodatkami mineralnymi. Uzyskane wyniki świadczą o kompatybilności układu domieszek napowietrzającej i uplastyczniającej z użytymi rodzajami cementu.

Zastosowanie betonu wibroprasowanego w konstrukcjach infrastruktury drogowej o dużej istotności społecznej wymaga zapewnienia trwałości na cały przewidziany okres eksploatacyjny. W konsekwencji, w dokumentach technicznych, stawiane są rygorystyczne wymagania w odniesieniu do ścieralności, nasiąkliwości, a szczególnie mrozoodporności. W przypadku dokumentów normalizacyjnych dotyczących drobnowymiarowych elementów dwuwarstwowych czynniki niszczące odnoszą się głównie do warstwy fakturowej. W praktyce jednak wnikanie wilgoci oraz środków odladzających przez pozostałe powierzchnie elementów wibroprasowanych wymuszają zapewnienie odporności na cykliczne zamrażanie i rozmrażanie także warstwy konstrukcyjnej gotowych wyrobów. Program badań zakładał zastosowanie szeregu domieszek chemicznych mających za zadanie poprawę odporności na cykliczne zamrażanie i rozmrażanie warstwy konstrukcyjnej kostki brukowej z niskoemisyjnym cementem CEM II/B-S i popiołem lotnym krzemionkowym. Modyfikacje domieszkami obejmowały poprawę upakowania matrycy cementowej, hydrofobizację porów kapilarnych, stosowanie dodatków żywicznych i wprowadzenie sferycznych mikroporów. Kostki brukowe do badań wykonano w skali przemysłowej w zakładzie produkcyjnym wraz z zachowaniem warunków i czasu dojrzewania przez okres
56 dni. Wpływ modyfikacji domieszkami chemicznymi określono badając nasiąkliwość, porowatość otwartą dla wody, szybkość absorpcji wody w wyniku podciągania kapilarnego, charakterystykę porów powietrznych metodą analizy obrazu i mrozoodporność zwykłą (F150) warstwy konstrukcyjnej kostki brukowej. Otrzymane wyniki wykazały problemy z jednorodnością betonu kostki brukowej w przypadku stosowania domieszek napowietrzających. Zadowalające wyniki mrozoodporności uzyskano stosując domieszki zapewniające lepsze zagęszczenie betonu podczas wibroprasowania.

Stabilność właściwości mieszanki betonowej od momentu wymieszania do wbudowania wpływa na trwałość wykonanej konstrukcji. W przypadku betonu klasy projektowanego na agresję środowiska XF4 szczególnie istotna jest stabilność pęcherzyków powietrza wprowadzanych za pomocą domieszki napowietrzającej. Przedstawione badania rozważają wpływ stosowania cementów z dodatkami mineralnymi CEM II/A-V 42,5R, CEM II/B-S 42,5N i CEM III/A 42,5N na dystrybucję porów w mieszance betonowej przeznaczonej na górną warstwę nawierzchni betonowej. Przeanalizowano zmiany charakterystyki porów w betonie od wykonania do wbudowania. Próbki pobrano bezpośrednio po wykonaniu mieszanki, po godzinie bezruchu i po wysokoenergetycznym mieszaniu po godzinie bezruchu. Określono właściwości mieszanki betonowej, charakterystykę porów, właściwości mechaniczne, szybkość absorpcji wody i rezystywność betonu. Przeprowadzone badania wykazały utratę do 0,55% całkowitej zawartości powietrza w betonie po godzinie bezruchu. Wysokoenergetyczne mieszanie zwiększyło całkowitą zawartość powietrza o 1,57%, 1,02%, 0,92% odpowiednio w betonie z cementem CEM I, CEM II/A-V i CEM II/B-S. W betonie z CEM III/A zawartość powietrza zmniejszyła się o 0,69%. Wysokoenergetyczne mieszanie zwiększyło udział mikroporów - A300 w całkowitej zawartości powietrza w betonie z cementami żużlowymi przyczyniając się do zwiększenia o 8-12% tak wytrzymałości na ściskanie, jak i rozciąganie przy rozłupywaniu po 28 dniach dojrzewania. Pomiary rezystywności pozwoliły zaobserwować zwiększenie przepuszczalności próbek po dodatkowym mieszaniu. The stability of air bubbles in concrete mixture from homogenization to final embedding in pavement is necessary. The presented paper examine effect of using cements with supplementary cementitious materials, as CEM II / A-V 42.5R, CEM II / B-S 42.5N and CEM III / A 42.5N, on the air void distribution in the concrete mix intended for the upper layer of the concrete pavement. The fluctuation of air voids characteristics in concrete from homogenization to casting were analyzed. The specimens after mixing, one hours of inactivity and high-energy mixing after inactivity were taken. The concrete mix properties, air voids characteristics, mechanical properties, water absorption and hardened concrete resistivity were determined. The investigation revealed a loss up to 0,55% of total air content in concrete after one hour of inactivity. The high-energy mixing increased the total air content by 1.57%, 1.02%, 0.92% in concrete with CEM I, CEM II/A-V and CEM II/B-S respectively. The air content in CEM III/A concrete decreased by 0.69%. The high-energy mixing increased the share of micropores - A300 in the total air content in concrete with slag cements, contributing to 8-12% increase in both compressive and splitting strength after 28 days of curing. The resistivity measurements shown an increase in sample permeability after additional mixing.