Лекция № 7. Деформативные свойства высокопрочного бетона

 

План лекции:

1. Усадка бетона.

2. Модуль упругости и деформации бетона при погружении.

1.Усадка бетона.

Эти деформации интенсивно развиваются в первый момент после укладки и уплотнения бетонной смеси. В течение этого периода вода затворения еще химически не связана составляющими цемента, ее ничто не сдерживает как физически, так и механически. Таким образом, она более или менее легко может испаряться, особенно если бетонная конструкция имеет большую свободную поверхность, а атмосферные условия способствуют такому испарению. В результате за 1 час с 1  поверхности бетонной смеси может испариться более 1 л воды. Испарение воды приводит к уплотнению бетонной смеси. Усадка в результате сжатия материала вызывает образование характерных трещин на поверхности конструкции, снижению прочности бетона и повышению прочности. Пластическая усадка необратима и происходит интенсивно. Она превышает в 5-10 раз усадку после схватывания.

Существует прямая зависимость между потерей воды и атмосферными условиями, потери воды больше, чем суше воздух, чем больше скорость его движения и чем больше перепад температур.

Усадка после схватывания гораздо медленнее, чем пластическая. Этот вид усадки вызывается физико-химическими процессами, происходящими в бетоне при твердении, и вызывается потерей воды затворения, если бетон выдерживается в атмосфере с низкой влажностью (влажностная усадка).

Влажностная усадка вызывается изменением, испарением влаги в бетоне.

Контракционная усадка вызывается тем, что объем новообразований меньше объема занимаемого веществами, вступающими в реакцию.

Карбонизационная усадка вызывается карбонизацией гидроксида кальция и развивается постепенно с поверхности в глубину.

Понижение уровня со временем указывает на количество воды, поглощенное цементным тестом или бетоном. (Происходит за счет внутреннего обезвоживания).

 

 

Влияние составляющих бетона на усадку.

Цемент.

В зависимости от вида цемента усадка может увеличиваться в 2-3 раза. Усадка тем больше, чем выше тонкость помола цемента. Усадка почти пропорциональна дисперсности цемента.

 

Рис. 1. Зависимость усадки от дисперсности цемента.

 

Щелочи в цементе увеличивают усадку. С увеличением расхода цемента усадка увеличивается.

Вид и гранулометрия заполнителей.

Усадка бетона определяется усадкой цементного камня. Зерна заполнителя, окруженные цементным камнем, препятствуют усадке, чем выше модуль деформации.

 Бетон на известковых заполнителях подвержен большей усадке, чем на гранитном или кварцевом заполнителе. Усадка также зависит от формы зерен заполнителя. Остроугольные зерна дают большую усадку, чем округлые.

Чрезмерно большое количество мелких частиц увеличивает усадку. Чем больше максимальный диаметр зерен, тем меньше усадка.

Усадка уменьшается при армировании в 2-3 раза, поскольку арматура препятствует усадке цементного камня.

Усадка увеличивается при повышенном количестве воды.

 

2.Модуль упругости и деформации бетона при погружении.

 

Бетон не обладает совершенной упругостью, т.е. свойством изменять свою форму и объем под влиянием внешних сил и полностью восстанавливать первоначальное состояние после устранения этих воздействий.

Любая деформация его состоит из обратимой и необратимой частей.

Виды деформаций, зависящие от характера действия нагрузки, могут быть следующие:

кратковременные деформации, возникающие в бетоне во время приложения непрерывно возрастающих силовых факторов;

долговременные деформации, развивающиеся в бетоне под влиянием длительного воздействия постоянной нагрузки с учетом влияния окружающей среды (деформации усадки и ползучести).

На характер нарастания деформаций влияют также скорость ее приложения, размеры образца, температурно-влажностное состояние бетона и окружающей среды и другие факторы.

Диаграмма сжатия бетона имеет криволинейные очертания, и кривизна увеличивается с ростом напряжения. Деформация бетона включает упругую , пластическую   и псевдопластическую  части:

 ;

 

Рис. 2. Диаграмма сжатия бето­на.

 

Соотношение между ними зависит от состава бетона, используемых материалов и других факторов.

Величина пластической и псевдопластической частей возрастает с увеличением длительности нагрузки, понижение прочности бетона, увеличением В/Ц, при применении слабых заполнителей.

О деформативных свойствах бетона при приложении нагрузки судят по его модулю деформации, то есть по отношению напряжения к относительной деформации, вызываемой его действием.

Поскольку диаграмма сжатия криволинейна, то его модуль деформации зависит от величины относительных напряжений , особенно для напряжений превышающих . Поэтому упругие свойства бетона условились характеризовать   касательной к кривой деформации, проведенной через начало координат.

Ориентировочно среднее значение при  определяют по формуле:

Для тяжелого бетона:

 МПа,

Для легкого бетона:

 МПа.