Применение химических добавок

 

Применяют: дивинилстирольный латекс в количестве 5 % от массы цемента (повышает водонепроницаемость бетона в 1,5...2 раза. Добавка хлорного железа FeCℓ₃ в количестве 1 % от массы цемента увеличивает водонепроницаемость бетона на 2...3 марки.

Основным способом повышения водонепроницаемости затвердевшего бетона является его пропитка мономером с последующей его полимеризацией.

 

Деформативность бетона

 

Бетон под нагрузкой ведет себя не как идеально упругое тело (например, стекло), а как упруго-вязко-пластичное тело (рис. 5.16).

При нагружении бетона сначала приходит в действие упругий элемент – пружина. Процесс деформации характеризуется модулем упругости Е. Когда нагрузка F преодолеет трение между пластинками, которое характеризует предел текучести τ_о, возникает пластическая деформация, характеризуемая вязкостью η. Графически изложенное показано на рис. 5.17.

Полная деформация со временем складывается из упругой части ε_у и пластической ε_пл. Остаточная деформация ε_ост составляет незначительную величину для бетона.

 

Ползучесть

 

При постоянной нагрузке деформация бетона увеличивается во времени и прекращается только через несколько лет, т.е. бетон «ползет» подобно очень вязкой массе.

Ползучесть бетона объясняется пластическими свойствами влажного цементного геля, а также возникновением и развитием микротрещин. При высоких напряжениях появляется пластическая деформация кристаллической структуры.

Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя.

С увеличением В/Ц ползучесть возрастает, так как цементный гель становится менее вязким, а бетон – пористым. Преждевременное высыхание бетона ухудшает его структуру и увеличивает его ползучесть (недостаток воды не дает развиваться полностью гидратации цемента).

 

Усадка бетона

 

При твердении бетона на воздухе происходит уменьшение его первоначального объема (усадка) – сокращение линейных размеров до 0,3...0,8 мм на 1 м длины. Большие усадочные деформации – одна из причин образования трещин в бетоне. В первые сутки твердения усадка может достигать 70 % от месячного значения.

Усадка бетона слагается из влажностной (У_вл), карбонизационной (У_к) и контракционной (У_кон): ΣУ = У_вл + У_к + У_кон.

Влажностная усадка является результатом сближения частиц геля при испарении воды.

Карбонизационная усадка вызвана уменьшением объема цементного камня при его взаимодействии (его составной части – Са(ОН)₂) с атмосферным углекислым газом с образованием карбоната кальция:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О.

Этот вид усадки особенно заметен у ячеистых бетонов.

Контракционная усадка вызвана уменьшением объема новообразований цементного камня по сравнению с объемом вступивших в химическое взаимодействие воды и цемента. Величина этой усадки невелика.

Наибольшую усадку имеет цементный камень (рис. 5.18). Введение плотных заполнителей уменьшает количество вяжущего в единице объема материала, что препятствует усадке.

Усадка бетона может развиваться в течение 10...15 лет, пока в нем не установится равновесная влажность.

 

Теплопроводность бетона

 

Теплопроводность бетонов – способность бетонов проводить теплоту. Степень проводимости теплоты бетоном оценивается коэффициентом теплопроводности λ (Вт/м·К).

Теплопроводность бетонов резко возрастает с увеличением их влажности и плотности, поскольку теплопроводность воздуха, замещаемого водой в порах бетона, примерно в 30 раз меньше теплопроводности воды.

С увеличением средней плотности теплопроводность возрастает (табл. 5.14).

Таблица 5.14 - Влияние средней плотности бетона на теплопроводность

Вид бетона	ρо, кг/м^3
Тяжелый	2200-2500

 

Огнестойкость бетона

 

Под огнестойкостью понимают способность бетона сохранять прочность при кратковременном воздействии высоких температур, например, при пожаре.

При нагреве бетона до высокой температуры вследствие различных коэффициентов линейного расширения цементного раствора и крупного заполнителя в бетоне возникают большие внутренние напряжения, что приводит к уменьшению сцепления между его составляющими и понижению прочности. При температуре 547 ºС начинается разложение гидрата оксида кальция по уравнению:

Са(ОН)₂ → СаО + Н₂О,

что приводит к разрушению кристаллического сростка цементного камня и к дальнейшему понижению прочности бетона.

Однако при пожарах бетон достаточно огнестоек, что следует объяснить малой теплопроводностью бетона, а также тем, что при его нагревании разрушаются кристаллогидраты цементного камня и выделяется адсорбционно и химически связанная вода, на испарение которой затрачивается значительное количество тепла. Вследствие этого интенсивность прогрева бетона уменьшается.