Коэффициент теплового расширения бетона

Коэффициент линейного расширения бетона

Коэффициенты линейного расширения строительных материалов

В таблице представлены значения коэффициента линейного расширения строительных материалов (КТЛР) и некоторых металлов при температуре до 100°С. Размерность коэффициента расширения в таблице — м/(м·°С) или 1/град (К-1).

В таблице рассмотрены: алюминий Al, медь Cu, сталь, гранит, базальт, кварцит, песчаник, известняк, стеновой кирпич, клинкерный кирпич, силикатный кирпич, легкобетонные камни, газобетонные блоки, бетон, железобетон, цементный раствор, известковый раствор, сложные штукатурки, дерево, параллельно волокнам, стекло.

Из указанных строительных материалов наиболее низким коэффициентом теплового линейного расширения обладает клинкерный кирпич (его КТЛР равен 3,5·10-6 1/град), а также древесина, штукатурки, стеновой кирпич и базальт. Следует отметить, что высокий коэффициент теплового расширения свойственен металлам таким, как алюминий, медь или сталь. Например, коэффициент линейного расширения алюминия равен 24·10-6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали.

Коэффициент теплового линейного расширения показывает на сколько (относительно размера тела) удлинится материал при увеличении его температуры на 1 градус.

Чтобы вычислить увеличение линейных размеров материала за счет теплового расширения, необходимо умножить значение температурного коэффициента линейного расширения на линейный размер материала и на разность температур в градусах Цельсия или Кельвина. Например, стеновой кирпич (КТЛР= 0,000006 град-1) длиной 240 мм при нагревании на 100 градусов удлинится на 0,144 мм.

По значениям коэффициентов теплового расширения в таблице видно, что указанные строительные материалы и металлы имеют положительный коэффициент линейного расширения, то есть увеличивают свои размеры (расширяются) при нагревании.

Источник: В. Блази. Справочник проектировщика. Строительная физика. М.: Техносфера, 2004.

Плотность бетона. Усадка и набухание бетона. Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Плотность бетона. Усадка и набухание бетона. Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Практическая плотность тяжелого (обычного) бетона составляет 2,3 г/см3 = 2300 кг/м3. (1,8-2,7 г/см3 ).

Усадка и набухание бетона.

Изменение размера бетонных конструкций из-за изменения влажности бетона это усадка и набухание. Происходит даже при неизменной температуре.

Усадка бетона имеет довольно сложную природу, но факт в том, что при твердении бетона на воздухе — при высыхании он будет иметь усадку порядка 0,3 мм на каждый метр линейного размера. Чем больше была доля цемента в растворе, тем выше усадка. При большой толщине бетона он высохнет снаружи, а внутри — еще нет, что приводит к появлению внутренних напряжений и дефектам.

Обратный процесс — набухание сухого бетона под действием влаги характеризует та-же величина 0,3 мм/м. Чем больше была доля цемента в растворе, тем выше набухание.

Поэтому, даже для работы бетонной конструкции в условиях постоянной температуры необходимо преусматривать усадочные швы.

Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Изменение линейного размера бетона под действием температуры характеризуется линейным коэффициентом теплового (температурного) расширения. Характерной величиной коэффициента для бетона является 0,00001 (°С)-1, следовательно, при изменении температуры на 80 °С (-40/+40 °С) расширение достигает примерно 0,8 мм/м. Таким образом, в любой бетонной конструкции необходимы температурные швы.

Температурно усадочный шов в РФ уж никак не может быть менее 1,1 мм на метр линейного размера (0,3 мм — усадка, 0,8 — температурный), в СНИПах — величины выше и они, конечно, обязательны, когда обязательны. Имейте в виду, что температурные колебания более 80 °С почти наверняка вызовут растрескивание бетона с жестким наполнителем из-за разницы в тепловом раширении раствора и наполнителя.

Теплопроводность монолитного бетона в воздушно-сухом состоянии 1,35 Вт/(м*°С) = 1,5 ккал/(ч*м*°С). Высокая теплопроводность тяжелого бетона требует обязательного утепления наружных бетонных стен.

Теплопроводность пористых бетонов — от 0,35 до 0,7 Вт/(м*°С) = 0,3-0,6 ккал/(ч*м*°С), но при огромном снижении прочности.

Теплоемкость удельная тяжелого и пористых бетонов в сухом состоянии — порядка 1 кДж/(кг*°С) = 0,2 ккал/(кг °С)

Теплоемкость объемная тяжелого бетона — порядка 2,5 кДж/(м3*К) а пористых — зависит от плотности.

Теплоемкость удельная бетонной смеси (незастывшей) сотавляет порядка 1,5 кДж/(кг*°С) = 0,3 ккал/(кг °С), но помните — смесь легче тяжелого бетона и тяжелее пористого.

Теплоемкость бетона Коэффициент расширения бетона

При строительстве домов с использованием бетона, всегда производятся расчеты, так вот для этого обязательно нужно знать удельную теплоемкость бетона. Удельная теплоемкость или просто теплоемкость бетона, очень важна и без нее не обойтись, в строительстве, когда например рассчитывается теплопроводность конструкции, для того что определить расходы на ускорение твердения строения из бетона.

Теплоемкость бетона — это количество тепла, которое нужно передать бетону, для того что бы его температура изменилась, на одну единицу.

Связанные статьи: Преимущества пенобетона

Коэффициент расширения бетона

Меняющийся размер бетона, из за влияния температуры, обозначается коэффициентом расширения бетона. Размер этого коэффициента расширения бетона равен 0.00001 (ºС)-1, а это означает, что если температура изменится на 80 ºС, то расширение будет около 0.8 мм/м. Получается, что для любой бетонной постройки требуются температурные швы.

Температурно усадочные швы

Температурно усадочные швы, в России должны быть начиная от 1.1 мм на 1м, делая вывод из расчета 0.3 мм — это усадка + 0.8 — температурный коэффициент. В строительных нормах и правилах (СНИП), размеры больше, так же стоит учитывать и то, что изменения температур порядка 80 ºС и больше, вызывают трещины в бетоне, который имеет жесткий наполнитель внутри, потому что существует разница коэффициентов расширения раствора и внутреннего наполнителя.

  • Дома из пенобетонных блоков
  • Сколько цемента в кубе бетона

Теплоемкости бетонов

Теплопроводность монолитных бетонов при условии что он воздушно-сухой составляет порядка 1.35 Bт/(m*ºC) = 1.5 ккал/(ч*м*ºС). Высокие характеристики теплопроводности такого тяжелого бетона, заставляют обязательно использовать утепление наружных стен из монолитного бетона.

Теплопроводность пористого бетона и его разновидностей — составляет порядка 0.35 — 0.75 Bт/(m*ºC)= 0.3-0.6 ккал/(ч*m*ºC), учитывайте, что прочность таких бетонов значительно ниже.

Удельная теплоемкость тяжелых и пористых бетонов (сухих) — около 1кДж/(кг*ºС) = 0.2 ккал/(кг*ºC)

Объемная теплоемкость тяжелых бетонов — около 2.5 кДж/(м3*К), пористых же зависит и изменятся от их плотности.

Смотрите так же: Керамзитобетон состав и пропорции

Удельная теплоемкость бетонной смеси (жидкой)- около 1.5 кДж/(кг*ºC) = 0.3 kkal/(kg*ºC), не забывайте, что такая смесь легче, чем тяжелый бетон и тяжелее чем пористый.

  1. Значит, теплоемкость бетона чаще всего от 0.17 и до 0.22 ккал/кг. Как и теплоемкость у многих каменных материалов.
  2. Становится понятно, почему дерево теплое, а бетон холодный, все из за низкой теплоемкости бетона. Теплопроводность дерева 0.6-0.7, что почти в 3 раза больше.
  3. Коэффициент расширения бетона — показывает изменение бетона. Для бетона он равняется 10*10^-6. Почти как и у коэффициента расширения стали (в зависимости от марки они так же изменяются), в связи с чем железобетонные конструкции очень распространены.

Бетон расширяющийся: свойства, сферы применения, нюансы изготовления

Бетон расширяющийся (ГОСТ 32803-2014) — это материал, содержащий в своем составе напрягающий цемент или специальные расширяющие добавки для формирования предварительного напряжения конструкций в период твердения смесей.

В результате таких условий схватывания раствора, удается получить расширяющийся бетон, обладающий повышенной плотностью, водонепроницаемостью и долговечностью (см. видео в этой статье).

Объемные деформации конструкций

При производстве железобетона, во время гидратации цемента образуются коллоидные и кристаллические образования, которые по-разному могут влиять на процессы деформации, происходящие в цементном камне.

Коллоидные образования в период твердения смесей уплотняются и способствуют появлению усадочных раковин. А образуемые кристаллы, при определенных температурных условиях в момент гидратации цементного камня, могут увеличиваться в объеме, провоцируя тем самым тепловое расширение бетона, приводящее к появлению трещин на поверхности конструкций.

Усадочные деформации

Усадка по механизму возникновения делится на два вида.

  1. усадочное напряжение (расширение)
  2. усадочная деформация.

Интенсивность протекания таких деформаций зависит от показателей влажности и температуры окружающей среды.

Изменения, происходящие в результате усадочной деформации, в сочетании с таким явлением, как линейное расширение бетона, значительно снижают трещиностойкость и долговечность сооружений. Первооснова усадки — это протекающий в течение некоторого времени процесс снижения линейных размеров смеси, вызванный физико-химическими реакциями, происходящими на тот момент в структуре изделия.

Усадочные процессы можно распределить на несколько этапов:

  • пластическая деформация, происходящая в момент схватывания смеси;
  • усадка, вызванная последующим твердением смесей (до 28 дней);
  • деформации, происходящие в зрелом возрасте (более 28 дней).

Коэффициент усадки представляет собой условное процентное отношение изменения начального объема материала в сравнении с его конечным значением, и обычно не превышает 1,5%.

Линейная температурная деформация

Линейное расширение — это объемные трансформации, происходящие в структуре материала под воздействием внутренних или внешних температурных факторов.

  • Коэффициент линейного расширения железобетона (α). Это относительное увеличение линейных размеров конструкций при повышении температуры на 1 K в стандартных условиях.
  • Коэффициент теплового расширения бетона. Его величина, зависит от температуры и сравнительной влажности окружающей среды. Данный параметр неразрывно связан с показателем теплопроводности материала.

На заметку: Последнее значение представляет собой способность изделия аккумулировать, или проводить тепло через свою структуру. Чем выше плотность — тем выше этот параметр.

  • Коэффициент линейного расширения бетона. Равен 0,00001 (°С) -1 — то есть, при повышении температуры до +50°С, линейное расширение будет иметь значение 0,5 мм/м.
  • Коэффициент расширения бетона. Также зависит от марки цемента и состава заполнителей.

Заполнитель и цементный камень владеют разными коэффициентами теплового расширения. Поэтому, при изменении температурных условий эти компоненты ведут себя неодинаково, в результате чего возникают объемные напряжения в структуре изделия, способствующие образованию трещин как на поверхности, так и внутри материала.

Для предотвращения трещинообразования, температурного расширения и усадочных деформаций в современном строительстве предусмотрен целый комплекс мероприятий:

  • расширительные швы в бетоне (деформационные или температурные);
  • повышение частоты армирования конструкций;
  • разделение монолитных поверхностей на отдельные автономные блоки и др.

Однако все эти методы значительно повышают себестоимость строительства и не всегда действуют результативно в отношении повышения эксплуатационных характеристик. Наиболее эффективным способом устранения вышеописанных недостатков является использование расширяющихся и напрягающих вяжущих.

Расширяющиеся и напрягающие бетоны

Бетоны напрягающие — это смеси на основе напрягающих цементов, способные в начальной фазе твердения увеличиваться в объеме и растягивать находящуюся в непосредственном контакте арматуру, которая в результате таких процессов получает эффект самонапряжения (обжатия).

  • Причем, арматурные стержни растягиваются независимо от их направления и схемы расположения в структуре изделия, что способствует получению двухосного объемного самонапряжения конструкций.
  • Механизм действия расширяющихся материалов основан на создании контролируемого направленного кристаллообразования в период твердения цементного камня, что способствует регулированию процесса объемных деформаций в пластической структуре изделия.
  • Применение расширяющихся быстротвердеющих бетонов, благодаря регулируемому линейному расширению, позволяет значительно компенсировать последствия усадочных деформаций, повысить трещиностойкость и сроки эксплуатации зданий и сооружений.

В практике существуют два основных вида расширяющихся материалов:

  • с нормируемой величиной обжатия;
  • с компенсированной усадкой, но с ненормируемым самонапряжением (обжатием).
Читать еще:  Машина для шлифования бетона

Помимо этих категорий, можно выделить в отдельную группу расширяющиеся мелкозернистые смеси, применяемые для ремонтно-восстановительных работ.

Основные характеристики напрягающих бетонов (ГОСТ 32803-2014):

  1. Для тяжелого предусматривают следующие классы на сжатие: B20—B90; на растяжение — Bt0,8—Bt4,0.
  2. Для легкого: на сжатие — B10—B40; на растяжение — классы Bt0,8—3,2.
  3. С учетом величины напряжения, бетон классифицируют по следующим маркам: Sp0,6—4,0.

Подсказки: марки по самонапряжению Sp 0,6—1,0 относят к разряду бетонов с компенсированной усадкой, а классы Sp 1,2—4,0 к расширяющимся смесям с нормируемым обжатием.

  1. По морозостойкости F200—F
  2. По водонепроницаемости: тяжелые —W12—W20, легкие — W8—W
  3. Данный материал обладает высокой прочностью (40–70 Мпа). Причем, рост этого значения особенно интенсивно наблюдается в раннем возрасте (28 суток). По истечении трех месяцев прочность на растяжение—сжатие увеличивается на 30%, а по достижению 6 месяцев — на 40%.
  4. Отсутствует коррозия арматуры.
  5. Высокая сульфатостойкость.
  6. Газопроницаемость в 40 раз ниже в сравнении с тяжелыми бетонами на портландцементе.

Применение

Отмеченные свойства данного материала позволяют его эффективное применение как в монолитных, так и в сборных железобетонных конструкциях:

  • при строительстве несущих элементов и проезжей части мостов, что позволило увеличить несущую способность на 12–16%;
  • для строительства энергетических объектов ТЭЦ, ГЭС, АЭС и др.;
  • при сборном строительстве туннелей метрополитена;
  • при возведении напрягающих конструкций спортивного назначения (крытые спортивные арены и пр.);
  • при производстве железобетонных труб высокого давления;
  • для оборудования покрытий кровель и устройства прочных промышленных полов;
  • широкое использование при устройстве надежных гидроизоляционных покрытий, наносимых методом торкретирования.

Расширяющийся бетон производится на основе напрягающего и безусадочного цемента с использованием крупных и мелких заполнителей природного происхождения.

Расширяющиеся цементы представляют собой смеси, состоящие из портландцемента или глиноземистого цемента со специальными добавками, обеспечивающими увеличение объема структуры цементного камня на начальном этапе твердения.

В качестве добавок обычно выступают:

  • гипс;
  • глиноземистые шлаки;
  • гидроалюминаты кальция.

В процессе гидратациии цементного камня образуются гидросульфоалюминатные соединения кальция, в момент формирования которых возникает эффект расширения структуры, компенсирующий усадочные явления.

Наибольшее распространение получили следующие виды цементов:

  1. Водонепроницаемые расширяющиеся цементы (ВРЦ), получаемые путем смешивания глиноземистых цементов (70%), гидроалюмината кальция (10%) и тонкомолотого гипса (20%).

  1. Водонепроницаемые безусадочные цементы (ВБЦ), состоящие из тех же компонентов что и (ВРЦ), но взятыми в других пропорциях и в других объемных соотношениях. Эти цементы способны формировать цементный камень высокой водонепроницаемости, выдерживающий давление воды до 0,70 Мпа.

  1. Расширяющийся цемент (РПЦ), получаемый в результате тонкого помола и смешивания портландцемента (60%), высокоглиноземистых доменных шлаков (5–7%), гипса (7–10%) и минеральной добавки (20–25%).

  1. Гипсоглиноземистые расширяющиеся цементы (ГГРЦ), состоящие из смеси тонкоизмельченного глиноземистого доменного шлака (70%) и молотого гипса (30%).

  1. Напрягающие цементы (НЦ) производят на базе портландцемента (60–70%), глиноземистого цемента (18–20%) и двуводного гипса, совместно измельченных до показателя удельной поверхности минимум 3500 см 2 /г (см. фото).

Заполнители

Доля крупных и мелких заполнителей в бетоне, может достигать 80% от общего объема смеси, и оказывать значительное влияние на физико-химические свойства изделия. Оптимальный подбор состава данных компонентов может существенно сократить использование цемента, цена которого в значительной мере влияет на себестоимость продукта.

Кроме того, заполнители наравне с вяжущими могут улучшать технические характеристики конструкций:

  • увеличивать прочность и сдерживать деформации;
  • снижать значение ползучести;
  • принимать на себя воздействие линейных напряжений и частично компенсировать усадку.

Для приготовления расширяющихся растворов, в роли крупных заполнителей выступают гравий и щебень фракций 5–70 мм. Требования к данному материалу такие же, как и для традиционных тяжелых бетонов (ГОСТ 10268-80).

Рекомендуемая марка крупных заполнителей

В качестве мелкого заполнителя, чаще всего используют кварцевый песок мелких фракций (ГОСТ 8736-93) плотностью 2000–2800 кг/м 3 , причем, чем меньше фракция, тем выше плотность бетона.

Приготовление расширяющихся смесей

Расширяющие и напрягающие бетоны при необходимости можно приготовить своими руками, в условиях строительной площадки.

Существует два основных способа для изготовления быстротвердеющих водонепроницаемых смесей:

  • с применением напрягающих и расширяющихся цементов;
  • с использованием специальных расширяющихся добавок на основе портландцемента.

Расход модифицированных цементов и пропорции по отношению к заполнителям, такие же, как и для приготовления обычного тяжелого бетона. Инструкция для приготовления расширяющихся смесей с использованием портландцемента для каждой добавки индивидуальна. Пропорции и порядок действий описаны на тыльной стороне упаковки продукта.

Модифицирующие расширяющие добавки

При производстве быстротвердеющих расширяющих бетонов используют алюминатносульфатные и алюмооксидные добавки, обладающие как расширяющим, так и напрягающим действием.

Наиболее распространенные это:

  1. Расширяющая химическая добавка (РД) — тонкоизмельченная сухая смесь алюминатных и сульфатных компонентов, позволяющая получать изделия с высокой водонепроницаемостью, морозостойкостью и компенсированной усадкой.

  1. Добавка РСАМ — сухой порошок светло-коричневого цвета. Служит для получения безусадочного и напрягающего вяжущего на основе портландцемента. При равнозначном объеме цемента, введение добавки в состав смеси существенно повышает прочность на растяжение—сжатие, и полностью удаляет проблему возникновения трещин.

  1. Expancrete — это сухая неорганическая добавка, компенсирующая усадку. Эффект действия зависит от объема используемой присадки, водоцементного соотношения, фракции и состава заполнителя, а также частоты армирования конструкций. Поэтому, необходимое количество добавки определяют опытным путем.


Расширяющийся бетон необходимо укладывать в опалубку с оптимальным уплотнением и последующим тщательным уходом, обеспечивающим требуемый температурный и влажностный режим, при котором исключаются незапланированные линейные расширения конструкций.

Бетон расширяющийся: свойства, сферы применения, нюансы изготовления

Бетон расширяющийся (ГОСТ 32803-2014) — это материал, содержащий в своем составе напрягающий цемент или специальные расширяющие добавки для формирования предварительного напряжения конструкций в период твердения смесей.

В результате таких условий схватывания раствора, удается получить расширяющийся бетон, обладающий повышенной плотностью, водонепроницаемостью и долговечностью (см. видео в этой статье).

Объемные деформации конструкций

При производстве железобетона, во время гидратации цемента образуются коллоидные и кристаллические образования, которые по-разному могут влиять на процессы деформации, происходящие в цементном камне.

Коллоидные образования в период твердения смесей уплотняются и способствуют появлению усадочных раковин. А образуемые кристаллы, при определенных температурных условиях в момент гидратации цементного камня, могут увеличиваться в объеме, провоцируя тем самым тепловое расширение бетона, приводящее к появлению трещин на поверхности конструкций.

Усадочные деформации

Усадка по механизму возникновения делится на два вида.

  1. усадочное напряжение (расширение)
  2. усадочная деформация.

Интенсивность протекания таких деформаций зависит от показателей влажности и температуры окружающей среды.

Изменения, происходящие в результате усадочной деформации, в сочетании с таким явлением, как линейное расширение бетона, значительно снижают трещиностойкость и долговечность сооружений. Первооснова усадки — это протекающий в течение некоторого времени процесс снижения линейных размеров смеси, вызванный физико-химическими реакциями, происходящими на тот момент в структуре изделия.

Усадочные процессы можно распределить на несколько этапов:

  • пластическая деформация, происходящая в момент схватывания смеси;
  • усадка, вызванная последующим твердением смесей (до 28 дней);
  • деформации, происходящие в зрелом возрасте (более 28 дней).

Коэффициент усадки представляет собой условное процентное отношение изменения начального объема материала в сравнении с его конечным значением, и обычно не превышает 1,5%.

Линейная температурная деформация

Линейное расширение — это объемные трансформации, происходящие в структуре материала под воздействием внутренних или внешних температурных факторов.

  • Коэффициент линейного расширения железобетона (α). Это относительное увеличение линейных размеров конструкций при повышении температуры на 1 K в стандартных условиях.
  • Коэффициент теплового расширения бетона. Его величина, зависит от температуры и сравнительной влажности окружающей среды. Данный параметр неразрывно связан с показателем теплопроводности материала.

На заметку: Последнее значение представляет собой способность изделия аккумулировать, или проводить тепло через свою структуру. Чем выше плотность — тем выше этот параметр.

  • Коэффициент линейного расширения бетона. Равен 0,00001 (°С) -1 — то есть, при повышении температуры до +50°С, линейное расширение будет иметь значение 0,5 мм/м.
  • Коэффициент расширения бетона. Также зависит от марки цемента и состава заполнителей.

Заполнитель и цементный камень владеют разными коэффициентами теплового расширения. Поэтому, при изменении температурных условий эти компоненты ведут себя неодинаково, в результате чего возникают объемные напряжения в структуре изделия, способствующие образованию трещин как на поверхности, так и внутри материала.

Для предотвращения трещинообразования, температурного расширения и усадочных деформаций в современном строительстве предусмотрен целый комплекс мероприятий:

  • расширительные швы в бетоне (деформационные или температурные);
  • повышение частоты армирования конструкций;
  • разделение монолитных поверхностей на отдельные автономные блоки и др.

Однако все эти методы значительно повышают себестоимость строительства и не всегда действуют результативно в отношении повышения эксплуатационных характеристик. Наиболее эффективным способом устранения вышеописанных недостатков является использование расширяющихся и напрягающих вяжущих.

Расширяющиеся и напрягающие бетоны

Бетоны напрягающие — это смеси на основе напрягающих цементов, способные в начальной фазе твердения увеличиваться в объеме и растягивать находящуюся в непосредственном контакте арматуру, которая в результате таких процессов получает эффект самонапряжения (обжатия).

  • Причем, арматурные стержни растягиваются независимо от их направления и схемы расположения в структуре изделия, что способствует получению двухосного объемного самонапряжения конструкций.
  • Механизм действия расширяющихся материалов основан на создании контролируемого направленного кристаллообразования в период твердения цементного камня, что способствует регулированию процесса объемных деформаций в пластической структуре изделия.
  • Применение расширяющихся быстротвердеющих бетонов, благодаря регулируемому линейному расширению, позволяет значительно компенсировать последствия усадочных деформаций, повысить трещиностойкость и сроки эксплуатации зданий и сооружений.

В практике существуют два основных вида расширяющихся материалов:

  • с нормируемой величиной обжатия;
  • с компенсированной усадкой, но с ненормируемым самонапряжением (обжатием).

Помимо этих категорий, можно выделить в отдельную группу расширяющиеся мелкозернистые смеси, применяемые для ремонтно-восстановительных работ.

Основные характеристики напрягающих бетонов (ГОСТ 32803-2014):

  1. Для тяжелого предусматривают следующие классы на сжатие: B20—B90; на растяжение — Bt0,8—Bt4,0.
  2. Для легкого: на сжатие — B10—B40; на растяжение — классы Bt0,8—3,2.
  3. С учетом величины напряжения, бетон классифицируют по следующим маркам: Sp0,6—4,0.

Подсказки: марки по самонапряжению Sp 0,6—1,0 относят к разряду бетонов с компенсированной усадкой, а классы Sp 1,2—4,0 к расширяющимся смесям с нормируемым обжатием.

  1. По морозостойкости F200—F
  2. По водонепроницаемости: тяжелые —W12—W20, легкие — W8—W
  3. Данный материал обладает высокой прочностью (40–70 Мпа). Причем, рост этого значения особенно интенсивно наблюдается в раннем возрасте (28 суток). По истечении трех месяцев прочность на растяжение—сжатие увеличивается на 30%, а по достижению 6 месяцев — на 40%.
  4. Отсутствует коррозия арматуры.
  5. Высокая сульфатостойкость.
  6. Газопроницаемость в 40 раз ниже в сравнении с тяжелыми бетонами на портландцементе.

Применение

Отмеченные свойства данного материала позволяют его эффективное применение как в монолитных, так и в сборных железобетонных конструкциях:

  • при строительстве несущих элементов и проезжей части мостов, что позволило увеличить несущую способность на 12–16%;
  • для строительства энергетических объектов ТЭЦ, ГЭС, АЭС и др.;
  • при сборном строительстве туннелей метрополитена;
  • при возведении напрягающих конструкций спортивного назначения (крытые спортивные арены и пр.);
  • при производстве железобетонных труб высокого давления;
  • для оборудования покрытий кровель и устройства прочных промышленных полов;
  • широкое использование при устройстве надежных гидроизоляционных покрытий, наносимых методом торкретирования.

Расширяющийся бетон производится на основе напрягающего и безусадочного цемента с использованием крупных и мелких заполнителей природного происхождения.

Расширяющиеся цементы представляют собой смеси, состоящие из портландцемента или глиноземистого цемента со специальными добавками, обеспечивающими увеличение объема структуры цементного камня на начальном этапе твердения.

В качестве добавок обычно выступают:

  • гипс;
  • глиноземистые шлаки;
  • гидроалюминаты кальция.
Читать еще:  Опирание деревянных балок на газобетон

В процессе гидратациии цементного камня образуются гидросульфоалюминатные соединения кальция, в момент формирования которых возникает эффект расширения структуры, компенсирующий усадочные явления.

Наибольшее распространение получили следующие виды цементов:

  1. Водонепроницаемые расширяющиеся цементы (ВРЦ), получаемые путем смешивания глиноземистых цементов (70%), гидроалюмината кальция (10%) и тонкомолотого гипса (20%).

  1. Водонепроницаемые безусадочные цементы (ВБЦ), состоящие из тех же компонентов что и (ВРЦ), но взятыми в других пропорциях и в других объемных соотношениях. Эти цементы способны формировать цементный камень высокой водонепроницаемости, выдерживающий давление воды до 0,70 Мпа.

  1. Расширяющийся цемент (РПЦ), получаемый в результате тонкого помола и смешивания портландцемента (60%), высокоглиноземистых доменных шлаков (5–7%), гипса (7–10%) и минеральной добавки (20–25%).

  1. Гипсоглиноземистые расширяющиеся цементы (ГГРЦ), состоящие из смеси тонкоизмельченного глиноземистого доменного шлака (70%) и молотого гипса (30%).

  1. Напрягающие цементы (НЦ) производят на базе портландцемента (60–70%), глиноземистого цемента (18–20%) и двуводного гипса, совместно измельченных до показателя удельной поверхности минимум 3500 см 2 /г (см. фото).

Заполнители

Доля крупных и мелких заполнителей в бетоне, может достигать 80% от общего объема смеси, и оказывать значительное влияние на физико-химические свойства изделия. Оптимальный подбор состава данных компонентов может существенно сократить использование цемента, цена которого в значительной мере влияет на себестоимость продукта.

Кроме того, заполнители наравне с вяжущими могут улучшать технические характеристики конструкций:

  • увеличивать прочность и сдерживать деформации;
  • снижать значение ползучести;
  • принимать на себя воздействие линейных напряжений и частично компенсировать усадку.

Для приготовления расширяющихся растворов, в роли крупных заполнителей выступают гравий и щебень фракций 5–70 мм. Требования к данному материалу такие же, как и для традиционных тяжелых бетонов (ГОСТ 10268-80).

Рекомендуемая марка крупных заполнителей

В качестве мелкого заполнителя, чаще всего используют кварцевый песок мелких фракций (ГОСТ 8736-93) плотностью 2000–2800 кг/м 3 , причем, чем меньше фракция, тем выше плотность бетона.

Приготовление расширяющихся смесей

Расширяющие и напрягающие бетоны при необходимости можно приготовить своими руками, в условиях строительной площадки.

Существует два основных способа для изготовления быстротвердеющих водонепроницаемых смесей:

  • с применением напрягающих и расширяющихся цементов;
  • с использованием специальных расширяющихся добавок на основе портландцемента.

Расход модифицированных цементов и пропорции по отношению к заполнителям, такие же, как и для приготовления обычного тяжелого бетона. Инструкция для приготовления расширяющихся смесей с использованием портландцемента для каждой добавки индивидуальна. Пропорции и порядок действий описаны на тыльной стороне упаковки продукта.

Модифицирующие расширяющие добавки

При производстве быстротвердеющих расширяющих бетонов используют алюминатносульфатные и алюмооксидные добавки, обладающие как расширяющим, так и напрягающим действием.

Наиболее распространенные это:

  1. Расширяющая химическая добавка (РД) — тонкоизмельченная сухая смесь алюминатных и сульфатных компонентов, позволяющая получать изделия с высокой водонепроницаемостью, морозостойкостью и компенсированной усадкой.

  1. Добавка РСАМ — сухой порошок светло-коричневого цвета. Служит для получения безусадочного и напрягающего вяжущего на основе портландцемента. При равнозначном объеме цемента, введение добавки в состав смеси существенно повышает прочность на растяжение—сжатие, и полностью удаляет проблему возникновения трещин.

  1. Expancrete — это сухая неорганическая добавка, компенсирующая усадку. Эффект действия зависит от объема используемой присадки, водоцементного соотношения, фракции и состава заполнителя, а также частоты армирования конструкций. Поэтому, необходимое количество добавки определяют опытным путем.


Расширяющийся бетон необходимо укладывать в опалубку с оптимальным уплотнением и последующим тщательным уходом, обеспечивающим требуемый температурный и влажностный режим, при котором исключаются незапланированные линейные расширения конструкций.

СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений Часть 4

7. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ

И ВЛАЖНОСТНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

7.1. Учет температурных воздействий следует производить:

а) при расчете бетонных конструкций по прочности в соответствии с п. 5.1, а также при расчете их по образованию (недопущению) трещин в случаях, когда нарушение монолитности этих конструкций может изменить статическую схему их работы, вызвать дополнительные внешние силовые воздействия или увеличение противодавления, привести к снижению водонепроницаемости и долговечности конструкции;

б) при расчете статически неопределимых железобетонных конструкций, а также при расчете железобетонных конструкций по образованию (недопущению) трещин в случаях, указанных в п. 6.1;

в) при определении деформаций и перемещений элементов сооружений для назначения конструкций температурных швов и противофильтрационных уплотнений;

г) при назначении температурных режимов, требуемых по условиям возведения сооружения и нормальной его эксплуатации;

д) при расчете тонкостенных железобетонных элементов непрямоугольного сечения (тавровые, кольцевые), контактирующих с грунтом.

Температурные воздействия допускается не учитывать в расчетах тонкостенных конструкций, если обеспечена свобода перемещений этих конструкций.

7.2. При расчете бетонных и железобетонных конструкций следует учитывать температурные воздействия эксплуатационного и строительного периодов.

К температурным воздействиям эксплуатационного периода относятся климатические колебания температуры наружного воздуха, воды в водоемах и эксплуатационный подогрев (или охлаждение) сооружения.

Температурные воздействия строительного периода определяются с учетом экзотермии и других условий твердения бетона, включая конструктивные и технологические мероприятия по регулированию температурного режима конструкции, температуры замыкания строительных швов, полного остывания конструкции до среднемноголетних эксплуатационных температyp, колебаний температуры наружного воздуха и воды в водоемах.

Конкретный перечень температурных воздействий, учитываемых в расчетах бетонных и железобетонных конструкций основных видов гидротехнических сооружений, должен устанавливаться нормами на проектирование соответствующих видов сооружений.

7.3. В расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений на температурные воздействия при соответствующем обосновании допускается учитывать тепловое влияние солнечной радиации.

7.4. Учет влажностных воздействий при расчете бетонных и железобетонных конструкций должен быть обоснован в зависимости от возможности развития усадки или набухания бетона этих конструкций.

Допускается не учитывать усадку бетона в расчетах:

тонкостенных конструкций, находящихся под водой, контактирующих с водой или засыпанных грунтом, если были предусмотрены меры по предотвращению высыхания бетона в период строительства.

7.5. Температурные и влажностные поля конструкций рассчитываются методами строительной физики с использованием основных положений, принятых для нестационарных процессов.

7.6. Данные о температуре и влажности наружного воздуха и другие климатологические характеристики должны приниматься на основе метеорологических наблюдений в районе строительства. При отсутствии таких наблюдений необходимые сведения следует принимать по СНиП 2.01.01-82 и по официальным документам Государственной гидрометеорологической службы.

Температура воды в водоемах должна определяться на основе специальных расчетов и по аналогам.

7.7. Для сооружений I класса теплофизические характеристики бетона устанавливаются на основании специальных исследований. Для сооружений других классов и при предварительном проектировании сооружений I класса указанные характеристики бетона допускается принимать по табл. 1 и 2 рекомендуемого приложения 2.

7.8. Деформативные характеристики бетона, необходимые для расчета термонапряженного состояния конструкций, допускается принимать:

начальный модуль упругости бетона, МПа, в возрасте менее 180 сут — по формуле

где — безразмерный параметр, принимаемый по табл. 3 рекомендуемого приложения 2;

— возраст бетона, сут;

начальный модуль упругости бетона в возрасте 180 сут и более следует принимать в соответствии с п. 2.15.

Характеристики ползучести бетона следует принимать по табл. 4 рекомендуемого приложения 2.

Для сооружений I класса деформативные характеристики бетона следует уточнять исследованиями на образцах из бетона производственного состава.

7.9. Расчет бетонных и железобетонных конструкций по образованию (недопущению) температурных трещин следует производить по формулам:

а) при проверке образования трещин и определении их размеров

Для образования поверхностной трещины необходимо, чтобы условие (74) выполнялось в пределах зоны растяжения, глубина которой в направлении, перпендикулярном поверхности, была бы не менее 1,3 , где — максимальный размер крупного заполнителя бетона;

б) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по второй группе предельных состояний,

в) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по первой группе предельных состояний,

где и — соответственно нормативное и расчетное сопротивления бетона на осевое растяжение, определяемые в соответствии с п. 2.11;

— коэффициент перехода от нормативного сопротивления бетона на осевое растяжение к средней прочности на осевое растяжение бетона производственного состава, определяемый в соответствии с п. 7.10;

— коэффициент, учитывающий зависимость прочности бетона на осевое растяжение от возраста и принимаемый в соответствии с п. 7.11;

— модуль упругости бетона, определяемый в соответствии с п. 7.8;

— коэффициент условий работы, равный для массивных сооружений — 1,1, для остальных — 1,0;

— работа растягивающих напряжений на соответствующей разности полных и вынужденных температурных деформаций в бетоне:

где — текущее время;

— температура бетона в момент времени ;

— температурный коэффициент линейного расширения бетона;

— деформации бетона, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона;

— растягивающие напряжения в бетоне:

где — напряжения в бетоне, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона.

7.10. Коэффициент определяется по формуле

где — коэффициент, зависящий от установленной обеспеченности гарантированной прочности бетона и равный 1,64 при = 0,95 и 1,28 при = 0,90;

— коэффициент вариации прочности бетона производственного состава.

В проектах бетонных и железобетонныx конструкций гидротехнических сооружений следует принимать = 0,135 при = 0,95, = 0,17 при = 0,90.

7.11. Значение в зависимости от возраста бетона следует принимать для строительного периода по табл. 5 рекомендуемого приложения 2, для эксплуатационного периода, как правило, равным 1,0.

Для сооружений I и II классов коэффициент следует уточнять исследованиями на крупномасштабных образцах из бетона производственного состава.

7.12. Для сооружений I и II классов в технико-экономическом обосновании, а для сооружений III и IV классов — во всех случаях допускается расчет по образованию (недопущению) трещин от температурных воздействий производить по формуле

где — температурные напряжения в момент времени ;

— коэффициент, определяемый согласно указаниям п. 5.3;

— предельная растяжимость бетона, определяемая по табл. 6 рекомендуемого приложения 2;

— коэффициент, учитывающий зависимость от возраста бетона, определяемый по табл. 7 рекомендуемого приложения 2.

При определении коэффициента значения следует принимать равными длине участка эпюры растягивающих напряжений в пределах блока. В расчетах по формуле (79) следует принимать при см или при наличии на участке эпюры растягивающих напряжений зоны с нулевым градиентом напряжений.

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Усилия от внешних нагрузок и воздействий

в поперечном сечении элемента

М — изгибающий момент;

N — продольная сила;

Q — поперечная сила.

— расчетные сопротивления бетона осевому сжатию соответственно для предельных состояний первой и второй групп;

— расчетные сопротивления бетона осевому растяжению соответственно для предельных состояний первой и второй групп;

— расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний первой и второй групп;

— расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению для предельных состояний первой группы при расчете сечений, наклонных к продольной оси элемента;

— расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы;

— начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении;

— модуль упругости арматуры;

— отношение соответствующих модулей yпpугости арматуры и бетона .

Характеристики положения продольной арматуры

в поперечном сечении элемента

— обозначение продольной арматуры:

а) для изгибаемых элементов — расположенной в зоне, растянутой от действия внешних усилий;

б) для сжатых элементов — расположенной в зоне, растянутой от действий усилий или у наименее сжатой стороны сечения;

в) для внецентренно растянутых элементов-наименее удаленной от точки приложения внешней продольной оси;

г) для центрально растянутых элементов — всей в поперечном сечении элемента;

— обозначение продольной арматуры:

а) для изгибаемых элементов — расположенной в зоне, сжатой от действия внешних усилий;

б) для сжатых элементов — расположенной в зоне, сжатой от действия внешних усилий или у наиболее сжатой стороны сечения;

Читать еще:  Ножовка по газобетону с победитовыми напайками

в) для внецентренно растянутых элементов — наиболее удаленной от точки приложения внешней продольной силы.

— ширина прямоугольного сечения, ширина ребра таврового или двутаврового сечения;

— высота прямоугольного, таврового или двутаврового сечения;

— расстояние от равнодействующей усилий соответственно в арматуре и до ближайшей грани сечения;

-рабочая высота сечения ( );

— высота сжатой зоны сечения (бетона);

-относительная высота сжатой зоны бетона, равная

— расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента;

— эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести приведенного сечения;

— расстояние от точки приложения продольной силы соответственно до равнодействующей усилий в арматуре и ;

— номинальный диаметр арматурных стержней;

— площадь всего бетона в поперечном сечении;

— площадь сечения сжатой зоны бетона;

— площадь приведенного сечения элемента;

— площадь сечений арматуры соответственно и ;

— площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

-площадь сечения отогнутых стержней, расположенных в одной наклонной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

— момент инерции сечения бетона относительно центра тяжести сечения элемента;

— момент инерции приведенного сечения элемента относительно его центра тяжести;

— момент инерции площади сечения арматуры относительно центра тяжести сечения элемента;

— момент инерции сжатой зоны бетона относительно центра тяжести сечения;

— статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно точки приложения равнодействующей усилий в арматуре ;

— статические моменты площади сечения всей продольной арматуры относительно точки приложения равнодействующей усилий соответственно в арматуре и .

— надежности по назначению сооружения;

— условий работы сооружения;

— условий работы бетона;

— условий работы арматуры;

— армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры к площади поперечного сечении элемента , без учета свесов сжатых и растянутых полок.

ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА ДЛЯ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ

Температурные деформации бетона

Бетон, как и другие материалы, расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. В среднем коэффициент линейного расширения бетона составляет. Однако в действительности он колеблется в зависимости от состава бетона и свойств заполнителя и вяжущего [10]. С увеличением содержания цементного камня коэффициент линейного расширения увеличивается. Например, в одном из опытов раствор состава 1:3 имел , а цементный камень ? . Определённое влияние на коэффициент линейного расширения оказывает вид заполнителя. Например, бетон на граните в опытах показал, бетон на керамзите ?, бетон на известняке ?. Зависимость коэффициента линейного расширения бетона от коэффициента линейного расширения заполнителя приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Зависимость коэффициента линейного расширения бетона от коэффициента линейного расширения заполнителя: 1 — водное твердение; 2 ? воздушное твердение

Изменение температуры в пределах мало влияет на коэффициент температурного расширения сухого бетона, если при этом в бетоне отсутствуют физико-химические превращения. При изменении температуры влажного бетона температурные деформации складываются с влажностными усадками или расширением. При замерзании влажного бетона существенное влияние на его деформации оказывает образование льда в порах и капиллярах материала. В ряде случаев вместо деформаций сжатия при остывании бетона ниже могут наблюдаться деформации расширения, вызываемые давлением образующегося льда.

При нагревании температурная деформация бетона одновременно состоит из двух видов деформаций [9]: обратимая деформация — температурное расширение и необратимая — температурная усадка. Известная часть температурной деформации бетона является необратимой. Накапливающиеся при циклическом воздействии знакопеременные температурные остаточные деформации могут в несколько раз превышать предельную растяжимость бетона. Ко второй части температурной деформации относим соответственно деформацию полос бетона между трещинами.

Температурные деформации железобетонных элементов [9] не равны температурным деформациям бетона или арматуры, а являются функциями этих деформаций и зависят от степени армирования и вида арматуры и бетона, температуры и влажности бетона. Сначала рассмотрим влияние на деформации арматуры температурных деформаций бетона при частичном нарушении сцепления арматуры с бетоном. Это влияние проявляется двояко, из-за чего предварительно деформация бетона разделена на две части. Первая часть связана с расширением бетона по нормали к трещинам. Она влияет непосредственно на раскрытие трещин и через этот факт — на смещение арматуры относительно берега трещины.

С целью изучения влияния степени понижения температуры и увлажнения материала [9] на развитие температурных деформаций бетона при низких отрицательных температурах, были исследованы температурные деформации бетона в автоматической термокамере МПС-500, обеспечивающей температуру от 100 до . Температура в камере контролировалась по показаниям термометров сопротивления с автоматической непрерывной записью её и по показаниям ртутного термометра, дополнительно установленного в рабочем объёме камеры. Температура внутри образцов определялась по показаниям термопар, заложенных при формовании.

На предел огнестойкости изгибаемых элементов в условиях ограниченных продольных деформаций [9] существенное влияние оказывают температурные деформации бетона. Чем больше относительная величина температурных деформаций, то есть чем меньше усадка бетона, тем быстрее достигает своего максимального значения продольное усилие сжатия. Для статических расчётов необходимо иметь данные об изменении механических, упругопластических свойств и температурных деформациях бетона и арматуры при воздействии высоких температур и нагрузок, а также опытные предельные состояния железобетонных элементов при стандартном пожаре, которые можно получить только по результатам испытаний.

Деформации бетона, возникающие под влиянием изменения температуры, зависят от коэффициента линейных температурных деформаций бетона. Этот коэффициент зависит от вида цемента, заполнителя, влажностного состояния бетона и может изменяться в пределах 30%. Температурные деформации расширения пропаренного бетона и особенности бетона автоклавного твердения при одинаковой влажности и тех же составляющих значительно превосходят температурные деформации бетона нормального твердения.

При огневом воздействии происходят дополнительные потери предварительного напряжения от температурной усадки и ползучести бетона на уровне продольной арматуры, от релаксации напряжений в арматуре, разности температурных деформаций бетона и арматуры и снижения модуля упругости арматуры при нагреве.

Для предварительно напряжённых конструкций немаловажно сохранить предварительное напряжение в арматуре во время и после пожара, потеря которого происходит в основном за счёт усадки и ползучести бетона, релаксации напряжения в арматуре и разности температурных деформаций бетона и арматуры. При температуре от 450 до коэффициент температурного расширения уменьшается, с 550 до появляется огневая усадка керамзитоперлитобетона, вызванная дегидратацией гидрата окиси кальция и усадкой перлита при этих температурах. Коэффициент усадки керамзитоперлитобетона классов B25 и B30 достигает своего максимального значения при .

Для расчёта железобетонных сооружений, подвергающихся действию повышенных технологических температур с внутренней стороны и отрицательных температур с наружной, необходима также информация о температурных деформациях бетона при действии отрицательных температур. Причём температрные деформации следует определять для бетона, подвергавшегося нагреву, или без нагрева, но в процессе эксплуатации не подвергавшегося интенсивному водонасыщению. Г. И. Горчаковым, В. М. Москвиным и рядом других авторов установлено, что для свободно высыхающего старого бетона, не подвергавшегося увлажнению и предварительному нагреву, линейные температурные деформации бетона при замораживании до монотонно возрастают с понижением температуры.

В виде пара вода перемещается под влиянием градиента упругости паров [9]. Известно, что упругость пара у переохлаждённой воды выше, чем у льда, и с понижением температуры этот градиент возрастает. Поэтому процесс перегонки пара ко льду, находящемуся в крупных порах, от переохлаждённой воды в мелких порах, с понижением температуры должен ускоряться не исключая возможной миграции воды из твёрдой фазы (льда) от более мелких к более крупным кристаллам льда посредством сублимации по закону Томсона. Также путём плавления части льда в местах повышенного давления, отжатия и повторного замораживания образовавшейся воды в местах пониженного давления. Миграция воды из мелких пор и замерзанием её в более крупных порах при замораживании объясняется характером кривых температурных деформаций бетона и цементного камня при оттаивании.

Пары воды и воздух в бетоне [11] при нагреве движутся в основном вверх, в сторону открытой поверхности изделия, так как здесь, особенно у верхних слоёв, не ограниченных формой, требуется наименьшее усилие для их раздвижки и разрыхления. Поэтому визуально заметно вспучивание при нагреве и слоистая структура материала наблюдается только в верхних слоях. Для внутренних же зон вышележащие слои играют роль пригруза и препятствуют в какой-то степени развитию деструктивных явлений, которые можно было бы наблюдать визуально.

Изучение температурных деформаций бетона [11] при различных способах тепловой обработки показало, что, остаточные расширения, характеризующие степень структурных нарушений, зависят от скорости нагрева и начальной прочности, достигнутой бетоном до наложения теплового воздействия. Установлено, что бетон, имеющий определённую начальную прочность, приобретает в процессе термообработки только деформации, соответствующие температурному расширению затвердевшего материала. Объясняется это тем, что такой бетон воспринимает возникающие в результате нагрева внутренние напряжения, снижая тем самым их деструктивное воздействие. Исходя из этих представлений С. А. Мироновым и Л. А. Малининой введено понятие о «критической» прочности — минимальной прочности бетона, при которой наложенное тепловое воздействие не приводит к структурным нарушениям. Расширение бетона с такой прочностью практически равно температурному расширению затвердевшего бетона того же состава.

Деформации температурной усадки и ползучести бетона при нагреве определяются опытным путём в лаборатории. Результаты определения деформаций температурной усадки [3] при кратковременном и длительном нагреве оформляются в виде диаграммы, на которой по оси абсцисс откладывается температура, а по оси ординат — величина температурных деформаций при первом, втором и третьем нагреве и охлаждении. При первом нагреве вычисляется температурная деформация бетона, при втором и третьем нагреве — деформация температурного расширения бетона. Разность деформации температурного расширения и температурной деформации представляет деформацию температурной усадки при кратковременной и длительной нагрузках

Линейная относительная температурная деформация — относительное изменение линейных размеров образца, вызванная совместным действием температурной усадки бетона.

Линейная относительная деформация температурного расширения ? относительное увеличение размера образца, вызванное температурным расширением бетона при нагрузке.

Линейная относительная температурная деформация усадки ? относительное уменьшение размеров ненагруженного образца, вызванное испарением из него влаги при нагрузке.

Деструктивные процессы при замораживании и постепенное разрушение разнообразны [8]. При нагревании и охлаждении компоненты бетона — цементный камень, заполнители и вода в его порах изменяют объём в соответствии с присущими каждому материалу коэффициентами температурных деформаций. Различие в этих коэффициентах может служить одной из причин появления напряжения в зонах контакта материалов. Однако основной причиной разрушения бетона является давление льда, образующегося при фазовом переходе воды в лёд и с увеличением объёма до 9% или гидравлическом давлении воды, отжимаемой льдом. На морозостойкость бетона оказывает влияние степень его водонасыщения, минеральный состав цемента, от которого зависит структура цементного камня и его перового пространства, вид и крупность зёрен заполнителя, водоцементное отношение, введение пластифицирующих воздухововлекающих добавок.

Для железобетонных пролётных строений мостов характерны два типичных случая замораживания бетона. К первому случаю относится разрушение бетона на горизонтальных и наклонных поверхностях поясов балок, подверженных увлажнению атмосферными осадками. Накапливавшаяся влага может задерживаться на бетонной поверхности и проникать внутрь пояса железобетонной балки. Ко второму случаю относятся вертикальные поверхности стенок и поясов при эпизодическом увлажнении атмосферными осадками и замораживании на воздухе. Длительная служба железобетонных конструкций в условиях агрессивного воздействия природной среды может быть обеспечена коррозионной стойкостью, как бетона, так и арматуры.

Температурные деформации бетона близки к температурным деформациям стали, что обеспечивает их надёжную совместную работу в железобетоне при различных температурах окружающей среды.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector