Головна → Статті
Основні властивості важкого бетону
До основних властивостей важкого бетону, крім міцності, відносять пористість, деформативність (модуль пружності, повзучість, Усадку), водопроникність, морозостійкість, теплофізичні властивості та ін.
Деформативність бетону. Бетон під навантаженням поводиться не як ідеально пружне тіло (наприклад, скло), а як упруговязкопластічное тіло. При невеликих напругах (не більше 0,2 від межі міцності) бетон деформується як пружний матеріал. При цьому його початковий модуль пружності залежить від пористості і міцності і становить для важких бетонів (2,2 ... 3,5) * 10 МПа (у сільнопорістих пористих бетонів модуль пружності близько 1 -10 МПа).
При великій напрузі починає проявлятися пластична (залишкова) деформація, що розвивається в результаті зростання мікротріщин і пластичних деформацій гелевою складової цементного каменю.
Повзучість - схильність бетону до росту пластичних деформацій при тривалій дії статичного навантаження. Повзучість бетону також пов'язана з пластичними властивостями цементного гелю і мікротрещінообразованіем. Вона носить затухаючий в часі характер (рис. 12.14). Абсолютні значення повзучості залежать від багатьох факторів. Особливо активно повзучість розвивається, якщо бетон навантажується в ранньому віці. Повзучість можна оцінювати двояко: як позитивний процес, що допомагає знижувати напруги, що виникають від термічних і усадочних процесів, і як негативне явище, наприклад, знижує ефект від попереднього напруження арматури.
Мал. 12.13. Крива деформування в координатах а - е
Усадка - процес скорочення розмірів бетонних елементів при їх твердінні і подальшій роботі при знаходженні в повітряно-сухих умовах. Основна причина усадки - стиснення гелевою складової цементного каменю при висиханні. Усадка бетону тим вище, чим більший об'єм цементного тіста в бетоні (рис. 12.15). В середньому усадка важкого бетону складає 0,3 ... 0,4 мм / м.
Мал. 12.14. Розвиток деформацій бетону в часі: Е - початкова деформація бетону в момент навантаження; 6П - деформація повзучості
Внаслідок усадки бетону в бетонних і залізобетонних конструкціях можуть виникнути великі усадочні напруги, тому елементи великої протяжності розрізають усадкових швами щоб уникнути появи тріщин. При усадки бетону 0,3 мм / м в конструкції довжиною 30 м загальна усадка складе 10 мм. Усадкові тріщини в бетоні на контакті з заповнювачем і в самому цементному камені можуть знизити морозостійкість і послужити вогнищами корозії бетону.
Пористість. Як це не здасться дивним, бетон - щільний на вигляд матеріал - має помітну пористість. Причина її виникнення - в надмірній кількості води замішування. Бетонна суміш після правильного укладання являє собою щільне тіло, що складається з цементу, води і заповнювачів. При твердінні частина води хімічно зв'язується мінералами цементного клінкеру (для портландцементу близько 0,2 від маси цементу), а частина, що залишилася поступово випаровується, залишаючи після себе пори.
Водопоглинання характеризує здатність бетону вбирати вологу в крапельно-рідкому стані; воно залежить головним чином від характеру пор. Водопоглинання тим більше, чим більше в бетоні капілярних сполучених між собою пор. Максимальна водопоглинання важких бетонів на щільних заповнювачах досягає 4 ... 8% по масі (10 ... 20% за обсягом). У легких і пористих бетонів цей показник значно вищий.
Велике водопоглинання негативно позначається на морозостійкості бетону. Для зменшення водопоглинання вдаються до гідрофобізації бетону, а також до пристрою паро- та гідроізоляції бетонних конструкцій.
Водопроникність бетону визначається в основному проникністю цементного каменю і контактної зони «цементний камінь - заповнювач»; крім того, шляхами фільтрації рідини через бетон можуть бути мікротріщини в цементному камені і дефекти зчеплення арматури з бетоном. Висока водопроникність бетону може привести його до швидкого руйнування через корозію цементного каменю.
Для зниження водопроникності необхідно застосовувати заповнювачі належної якості (з чистою поверхнею), а також ви-. використовувати спеціальні ущільнюючі добавки (рідке скло, хлорне залізо) або розширюються цементи. Останні використовуються для пристрою бетонної гідроізоляції.
За водонепроникності бетон ділять на марки W0,2; W0,4; W0,6; W0,8 і Wl, 2. Марка позначає тиск води (МПа), при якому зразок-циліндр висотою 15 см не пропускає воду при стандартних випробуваннях.
Морозостійкість - головний показник, що визначає довговічність бетонних конструкцій в нашому кліматі. Морозостійкість бетону оцінюється шляхом поперемінного заморожування при мінус (18 ± 2) ° С і відтавання у воді при (18 + 2) З попередньо насичених водою зразків випробуваного бетону. Тривалість одного циклу-5 ... 10 год залежно від розміру зразків.
За марку по морозостійкості приймають найбільше число циклів «заморожування - відтавання», яке зразки витримують без зниження міцності на стиск більше 5% в порівнянні з міцністю контрольних зразків на початку випробувань. Встановлено такі марки бетону по морозостійкості: F25; F35; F50; F75; F100 ... F1000. Стандартом передбачені і прискорені методи випробувань: в розчині солі або глибоким заморожуванням до мінус (50 ± 5) С.
Причиною руйнування бетону в розглянутих умовах є капілярна пористість (рис. 12.16). Вода по капілярах потрапляє всередину бетону і, замерзаючи там, поступово руйнує його структуру.
Для отримання бетонів високої морозостійкості необхідно домагатися мінімальної капілярної пористості (не вище од., 6%).
Це можливо шляхом зниження вмісту води в бетонній суміші, що, в свою чергу, досягається шляхом використання: - жорстких бетонних сумішей, інтенсивно ущільнюються при укладанні; - пластифікуючих добавок, що підвищують удобоукладиваемой-ність бетонних сумішей без додавання води.
Є ще один шлях підвищення морозостійкості бетону - гід-рофобізація (об'ємна або поверхнева); в цьому випадку знижується водопоглинання бетону і відповідно підвищується його морозостійкість.
Теплофізичні властивості. З них найважливішими є теплопровідність, теплоємність і температурні деформації.
Теплопровідність важкого бетону навіть в повітряно-сухому стані велика - близько 1,2 ... 1,5 Вт / (м * К), т. Е. В 1,5 ... 2 рази вище, чому цегли. Тому використовувати важкий бетон в конструкціях можна тільки спільно з ефективною теплоізоляцією. Легкі бетони (див. П. 12.7), особливо комірчасті, мають невисоку теплопровідність 0,1 ... 0,5 Вт / (м * К), і їх застосування в конструкціях краще.
Теплоємність важкого бетону, як і інших кам'яних матеріалів, знаходиться в межах 0,75 ... 0,92 Дж / (кг * К); в середньому - 0,84 Дж / (кг * К).
Температурні деформації. Температурний коефіцієнт лінійного розширення ТКЛР важкого бетону (10 ... 12) * 10 К1. Це означає, що при збільшенні температури бетону на 50 ° (наприклад, від -20 до +30 ° С) розширення складе приблизно 0,5 мм / м. Тому щоб уникнути розтріскування споруди великої протяжності розрізають температурними швами.
Великі коливання температури можуть викликати внутрішнє розтріскування бетону через різного теплового розширення великого заповнювача і цементного каменю.