Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Усадка и ползучесть легких бетонов

16.04.2019

Усадка бетонов вызывается с основном уменьшением количества свободной и полусвязанной воды в цементном камне, При смешивании цемента с водой образуются сольватные оболочки вокруг зерен вяжущего, прочно удерживаемые на их поверхности (рис. 4.13). По мере твердения характер оболочек видоизменяется в связи с образованием гидратов. Первоначальный объем зерна увеличивается, поскольку он дополняется объемом новообразований. В то же время с учетом объема сольватных оболочек общий объем уменьшается. Разница в объемах указанных элементов предопределяет обратимую часть усадки цементного камня. Эта деформация обратима, поскольку при увлажнении бетона реакционные каемки вокруг ядер цементных частиц интенсивно набухают.

В бетоне усадка снижается за счет «армирующего эффекта» заполнителя, и тем значительнее, чем ближе взаиморасположение зерен. В цементном камне в местах их наибольшего сближения растягивающие напряжения повышаются и возможно образование микротрещин. В заполнителе при этом возникают сжимающие напряжения.
Усадка и ползучесть легких бетонов

В бетоне на пористых заполнителях наблюдаются аналогичные явления. Однако поскольку пористый заполнитель имеет большую деформативность, чем плотный, он в меньшей степени уменьшает и усадку цементного камня. Это обстоятельство приводит к повышенной усадке легких бетонов.

Полная усадка легких бетонов плотного строения обычно на 15—25% больше, чем тяжелых, и может достигать 1,5 мм/м. Большинство легких бетонов имеют также ту особенность, что при твердении на воздухе в естественных условиях они первые семь суток после изготовления набухают в пределах 0,01% вследствие увеличения объема зерен пористого заполнителя при увлажнении. Усадка же развивается в последующий период и достигает предельной величины в сроки более длительные, чем у тяжелых бетонов.

Большая деформативность пористого заполнителя создает более благоприятные условия для усадки цементного камня без образования в нем микроразрывов и трещин.

На конечную величину усадки легких бетонов влияет ряд факторов: вид цемента и его минералогический состав, коэффициент насыщения крупным заполнителем, соотношение упругих характеристик пористого заполнителя и цементного камня, предельная крупность заполнителя, условия твердения бетона. Нередко действие этих факторов носит противоречивый характер, поэтому многие вопросы, относящиеся к уменьшению усадки легких бетонов, до конца еще не решены. Рекомендации, направленные на снижение усадки, в значительной степени основываются на опытных данных.

Конечная усадка большинства бетонов на искусственных пористых заполнителях находится в пределах 0,3—0,8 мм/м — она тем больше, чем больше объем и пористость цементного камня. Исключение составляют перлитобетон и вермикулитобетон, у которых усадка может достигать соответственно 2,5 и 4,5 мм/м.

Значительное влияние на величину усадки оказывают вид мелкого заполнителя и условия твердения легких бетонов. В результате применения плотного кварцевого песка усадка снижается до 40%, При этом относительная прочность бетона на разрыв (по сравнению с прочностью на сжатие) и соответственно трещиностойкость могут уменьшаться.

Тепловлажностная обработка легких бетонов способствует снижению усадки. Так, пропаривание при температуре 95° С уменьшает усадку по сравнению с естественными условиями твердения на 20—25%, при автоклавной обработке усадка может быть уменьшена почти в 2 раза.

Ползучесть характеризуется нарастающей пластической деформацией бетона при длительном нагружении его постоянной по величине нагрузкой.

Величину ползучести принято оценивать двумя показателями: характеристикой и мерой ползучести. Xapактеристика ползучести фі = еп(t)/еупр — представляет собой отношение относительной деформации ползучести в момент времени t к относительной упругой деформации в момент загружения. Мера ползучести Ct = еп(t)/oб представляет собой отношение относительной деформации ползучести к напряжению в бетоне об.

Деформация ползучести зависит от величины достигнутого в бетоне напряжения. Если оно составляет небольшую долю от разрушающего (0,2-0,3 Rпр), то деформация ползучести практически пропорциональна напряжению. При значительно больших напряжениях наблюдается нелинейная ползучесть.

Имеется ряд гипотез, объясняющих явление ползучести. Согласно современным представлениям физики твердого тела и теории структурообразования бетона, в кристаллической фазе цементного камня наблюдается не только сорбция паров воды на внешней поверхности кристаллов гидросиликатов кальция, но и проникание их в меж плоскостном направлении. Под влиянием напряжений сдвига, действующих в нагруженном бетоне, возникает своеобразное «течение» тонких слоев межкристаллической воды и расстояние между кристалликами изменяется. В этот период на стадии линейной ползучести происходит деформация бетона.

При более высоких напряжениях наряду с псевдовязким «течением» наблюдается разрыв связей между микрокристаллическими составляющими цементного камня. В бетоне возникают микротрещины, и наступает стадия нелинейной ползучести.

Ползучесть с течением времени постепенно затухает. Объясняется это тем, что под нагрузкой наряду с ползучестью происходит перестройка кристаллогидратной структуры цементного камня: расстояние между микрокристалликами уменьшается и одновременно происходит релаксация напряжений, приводящая к уменьшению фактически действующего напряжения в бетоне.

Все сказанное о ползучести в равной мере относится к бетонам на плотных и пористых заполнителях, однако между ними имеются и существенные различия. Они заключаются в величине деформации ползучести и характере ее изменения во времени.

Процесс ползучести легкого бетона полностью завершается к 10-летнему возрасту. Обобщая данные, опубликованные специалистами разных стран, Ф. Kpyмль приводит следующие усредненные значения характеристики ползучести для легких бетонов в зависимости от относительной влажности окружающего воздуха (табл. 4.5).

Мера ползучести легкого бетона колеблется в пределах от 2 до 7*10в-6 см2/кгс, увеличиваясь с понижением марки бетона. Обычно она в 1,4—1,6 раза больше, чем у равнопрочного тяжелого бетона, Величина ползучести в значительной степени зависит от режима твердения бетона. А.К. Яворский и Г.Л. Полковникова изучали ползучесть керамзитобетона марки 100 и а керамзитовом песке. Образцы твердели 2В суток в нормальных условиях, в пропарочной камере и при электропрогреве.

Как видно из рис. 4.14, значительно большую ползучесть имеет пропаренный керамзитобетон. И это не случайно. В результате интенсивной усадки цементного раствора возможно появление микротрещин в бетоне, которые способствуют развитию нелинейной ползучести. Эти нежелательные явления прогрессируют, если не соблюдается заданный режим твердения.

Повышенная деформативность отмечается не только у пропаренных легких бетонов, но и у прошедших автоклавную обработку.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: