Главное меню .:·
Голосование .:·
Якому стилю Ви надаєте перевагу?

барокко
готики
східному
модерн
хайтек hi tech
інше.


Голоса: 276

Статистика .:·

Rambler's Top100

Погода в Яворове


Властивості бетонів .:·
Найбільш важливими механічними характеристиками бетону як матеріалу будівельних конструкцій є міцність і деформативність. Ці властивості формуються на всіх стадіях технологічного процесу виготовлення бетонних і залізобетонних виробів, в умовах дуже складного і різноманітного впливу великої кількості факторів.
Міцність і деформативність бетону є передусім властивостями його складної гетерогенної структури. Зміна параметрів структури бетону безпосередньо впливає на показники механічних властивостей. М і ц н і с т ь бетону – це здатність бетону чинити опір руйнуванню від внутрішніх напружень, що виникають під дією навантажень або інших факторів.. Основою фізичної теорії міцності бетону є дослідження закономірностей взаємодії елементів його структури під t навантаження. Бетони розглядають як двокомпонентну систему „цементний камінь (розчин) + заповнювач”. Залежно від концентрації цементного каменю змінюється товщина його прошарків між зернами заповнювача, забезпечується зчеплення заповнювача з цементним каменем. Матриця безперервна, заповнювачі рівномірно розміщені і її об’ємі.
Під дією зовнішнього навантаження в структурі бетону виникає складний напружений стан, який спричинюють насамперед істотні відмінності в механічних властивостях елементів його структури – матриці і заповнювача. Особливо складна взаємодія їх характерна для стиску бетону. Крім стискальних при стиску бетону виникають і розтягальні напруження, напрямлені перпендикулярно до дії стискальної сили. Руйнування бетону відбувається внаслідок розвитку повздовжніх, особливо, поперечних деформацій. В умовах осьового стиску в контактах елементів структури бетону через різні і коефіцієнта Пуассона виникає вторинне поле напружень х розтяг у поперечному напрямку. Останнім часом рядом дослідників одержано досить переконливі наукові результати, які свідчать про те, що закони деформування і руйнування бетону пов’язані з мікротріщиноутворенням в його структурі вже на ранній стадії навантаження. Мікротріщиноутворення – дуже важлива властивість бетону. Доведено, що руйнування структури бетону по матриці і контакту матриці з заповнювачем починається задовго до вичерпання несучої здатності конгломерату – тріщини з`являються уже при напруженнях 25...50 % граничних.
Під дією навантаження в структурі бетону утворюються: тріщини між заповнювачем і цементним каменем: тріщини, що проходять крізь розчин (матрицю); тріщини в заповнювачі. Як дефекти структури бетону (від усадки тощо) мікро тріщини існують в бетоні до навантаження. До деякого рівня напружень нові тріщини не виникають. Відношення поперечних деформацій до повздовжніх при цьому не збільшується, відбуваються ущільнення структури і деяке зменшення об’єму бетону. При перевищенні цього рівня разом з розвитком „природжених” мікро тріщин починається нове мікротріщинування, і відношення поперечних деформацій до повздовжніх (коефіцієнт Пуассона) збільшується, зменшення об’єму стискуваного бетону уповільнюється. На кривій залежності „напруження – деформація” можна знайти характерну параметричну точку, яка визначає рівень напружень і деформацій, при яких об’єм стискуваного бетону найменший.
Поява нових тріщин і локальне порушення суцільності структури спричинюють зниження або повне усунення поля вторинних напружень (релаксацію). Щоб це поле знову виникло, потрібно збільшити стискальне напруження. Незважаючи на велику кількість дефектів структури бетону, особливо наявність „природжених” мікро тріщин до початку навантаження, самовільного розвитку мікро тріщин на ранніх стадіях навантаження не відбувається також завдяки значній структурній неоднорідності бетону. Тріщини і напрямки їхнього розвитку не збігаються з траєкторіями внутрішніх напружень при навантаженні: вони не паралельні і не прямолінійні, як це було б в ідеально однорідному тілі. За визначенням професора О.О.Гвоздєва, вони обходять більш міцні і пружні зерна заповнювачів, крупні і дрібні пустоти, згущуються в більш жорстких включеннях, розріджуються в більш піддатливих, тобто в’юняться і скривляються. У зв’язку з цим значно збільшується несуча здатність структури бетону і віддаляється момент її повного руйнування.
Так проявляється позитивний вплив неоднорідності структури бетону на його механічні властивості. Слід відмітити відносність поняття міцності бетону та інших матеріалів як здатності чинити опір розриву, розділенню на частини, руйнуванню. Стан, при якому відбувається втрата стійкості структури і руйнування, визначається не тільки механічними властивостями, внутрішніми силами взаємодії частинок матеріалу, а й зовнішніми факторами та умовами випробування. Багатьма дослідженнями встановлено істотний вплив на результати визначення міцності бетону таких основних факторів: розмірів і форми зразка, взятого для випробування; тертя на поверхні контакту граней зразків з плитами преса, які передають стискальне навантаження; швидкості збільшення навантаження на зразок при випробуванні; температури і вологості навколишнього середовища і самого зразка тощо.
У зв’язку з цим методика загальноприйнятих механічних випробувань на міцність строго регламентується. Нормативними документами встановлено певні умови випробувань, що дає змогу враховувати зазначені вище фактори і одержувати порівняльні результати випробувань. Традиційно за нормативну характеристику вважається границя міцності при стиску, що визначається після 28 діб тверднення зразків-кубів з ребром 15 см у нормальних умовах. У разі визначення міцності при згині, виготовляють балки-призми, а для випробувань на осьовий розтяг – так звані „вісімки”. Раніше для характеристики міцності бетону використовувалися поняття марки, що була регламентована нормативними документами та визначалася як округлене до найближчого , меншого показника значення середньої границі міцності (кгс/см2): М50, М75, М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М500, М600. Проте цей показник не дає достатньо повного уявлення про міцність бетону при великих обсягах його виробництва. Основним показником міцності бетону, що подається в нормативних документах, є його клас, тобто міцність, яка приймається із гарантованою забезпеченістю 0,95. Це означає, що границя міцності, яка відповідає класу, тобто гарантована міцність (МПа), досягається не менш ніж у 95 випадках із 100. Для переходу від класу бетону до середньої міцності можна використовувати формулу R = B/0,778 де R – середня міцність бетону, В – клас бетону. Як уже зазначалося, руйнування бетону при стиску відбувається внаслідок розвитку процесу мікротріщиноутворення і розриву структури в поперечному напрямку при досягненні граничних поперечних деформацій. Створення умов, що перешкоджають розвитку поперечних деформацій під впливом стискального навантаження, забезпечує, так би мовити, „підвищення” міцності бетону. Це положення ілюструється результатами випробувань і зовнішнім виглядом руйнування зразків бетону однакового складу у вигляді кубів і призм (висота призми в кілька разів більша за її ширину). Обмеження поперечних деформацій при стиску в даному випадку здійснюється тертям між гранями зразків і плитами випробувального преса. Чим менша висота зразка, тим більший вплив тертя. Відносність поняття міцності бетону підтверджується і характером впливу на результати випробувань масштабного фактора – чим менший зразок, тим вищі результати випробування міцності за інших однакових умов, хоч випробуванню піддавали той самий матеріал. Деформативні властивості бетону – модуль деформації, гранична стискуваність і гранична розтягуваність, повзучість – характеризують поведінку бетону під навантаженням і впливом механічних дій, які спричинюють зміну його форми і розмірів.
Пластичні деформації зумовлені процесом Мікротріщиноутворення, збільшуються при зниженні швидкості прикладання навантаження і при підвищенні напруженості в бетоні. Пружні деформації характерні в основному для початкового періоду навантаження бетону, а також при досить швидкому збільшенню напружень. Модуль деформації бетону – відношення напруженості до відносної деформації – значною мірою залежить від рівня напруженості і швидкості збільшення навантаження при випробуванні. Тому звичайно в розрахунках на міцність і жорсткість залізобетонних конструкцій користуються початковим модулем деформації, який визначають при напруженнях (0,2...0,3) Rгр, тобто на ділянці в основному пружних деформацій. Граничні деформації бетону – це найбільші деформації, що передують моментам руйнування бетону при стиску (гранична стискуваність) і при розтягу (гранична розтягуваність). Ці характеристики мають важливе значення для забезпечення несучої здатності, тріщиностійкості і довговічності залізобетонних конструкцій. Їхні значення залежать ввід багатьох факторів: міцності бетону, властивостей заповнювачів, їхнього зчеплення з цементним каменем, умов тверднення тощо. Гранична стискуваність важких бетонів змінюється в межах 0,5...1,5 мм/м, для легких бетонів – до 2 мм/м. Гранична розтягуваність у багато разів менша – 0,05...0,15 мм/м. Повзучість бетону виявляється як збільшення пластичних деформацій при тривалій дії постійного навантаження. Розвиток деформації повзучості – це процес, що повільно затухає, фізична природа якого не з’ясована до кінця. За сучасними уявленнями, головна роль у виникненні деформації повзучості бетону належить гелю цементного каменю у воді, яка є в бетоні у вільному незв’язаному стані (в порах, мікро- і макротріщинах) у водних алюмосилікатах, адсорбційно зв’язаній на поверхні поділу твердої і рідкої фаз. Під дією зовнішнього навантаження відбувається переміщення (міграція) води в структурі бетону, вона витискується з селевих пор, відбуваються об’ємні і зсувні деформації субмікрокристалів продуктів гідратації мінералів цементу, зумовлені зміною вологості в бетоні. Тому на процес розвитку повзучості значно впливають вологість самого бетону і навколишнього середовища. Повзучість бетону, який є у воді, набагато менша, ніж повзучість бетону звичайного повітряно-сухого зберігання. Вплив висихання бетону значною мірою залежить від розмірів зразка – із збільшенням їх повзучості зменшується. Підвищення концентрації в бетоні міцного і пружного заповнювача зменшує деформації повзучості. Деформації повзучості є також наслідком перерозподілу внутрішніх напружень у цементному камені, враховуючи здатність тоберморитового гелю до в’язкого плину під дією зовнішнього навантаження. Перерозподіл внутрішніх напружень з гелю гідросилікатів кальцію на кристалічний зросток зумовлений поступовим руйнуванням несучих коагуляцій них контактів між субмікрокристалами гідросилікатів кальцію. Із збільшенням тривалості навантаження розвиток деформацій повзучості уповільнюється. За експериментальними даними, повзучість бетону через 2 роки досягає 85% повзучості, заміряної через 20 років. Однак повного припинення повзучості не спостерігається навіть через 30 років.
Стійкість бетону як матеріалу будівельних конструкцій характеризується його здатністю тривалий проміжок часу витримувати фізичні і хімічні дії навколишнього середовища без істотних змін структури і фізико-механічних властивостей. Основні характеристики стійкості бетону: водо-, повітро- і морозостійкість, жаро- і вогнестійкість, стійкість проти дії хімічних агресивних середовищ. Розглянемо деякі з них. В о д о с т і й к і с т ь бетону показує його здатність зберігати фізико-механічні властивості при взаємодії з водою. Бетон як капілярно пористе тіло має властивості при взаємодії з водою. Бетон як капілярно-пористе тіло має властивості водопоглинання і водонасичення при безпосередньому контакті з водою. Вода, яка заповнила пори, взаємодіє з дуже великою поверхнею порового простору в структурі бетону. Внаслідок цього виникають деструктивні явища і процеси, які спричинюють зниження міцності та інших властивостей бетону. До цих процесів належать: розчинення і вимивання деяких речовин у складі цементного каменю і заповнювачів (наприклад, гідроксиду кальцію, гіпсу, тощо); виникнення внутрішніх напружень у структурі через розклинювальну дію води в щілинах і капілярах, що викликає об`ємні деформації набухання; навперемінне зволоження і висихання, що супроводжується знакозмінними деформаціями, які поступово „розхитують” структуру бетону. В о д о п о г л и н а н н я бетону як один із факторів водостійкості можна зменшити підвищенням щільності бетону (зниженням В/Ц, інтенсивним ущільненням бетонної суміші тощо), а також введенням у бетонну суміш добавок поверхнево-активних речовин (ПАР) гідрофобного типу, зокрема повітровтягувальних, що забезпечує замкнуту пористість структури. Істотне значення в забезпеченні водостійкості бетону має його водопроникність – властивість, характерна навіть для бетонів щільної структури. Вимірюється значенням гідростатичного тиску, при якому крізь бетон починає просочуватися вода. Залежно від цієї величини бетони за водопроникністю поділяють на марки: W2, W4, W6, W8, W10, W12 (число показує тиск води в атмосферах). Марка бетону за водопроникністю визначається за стандартною методикою і повинна відповідати умовам експлуатації конструкції. В о д о п р о н и к н і с т ь бетону знижується технологічними прийомами, які підвищують щільність структури як цементного каменю, так і бетону в цілому, а саме: інтенсивним ущільненням, оптимізацією гранулометричного складу, підвищенням якості заповнювачів тощо. Важливе значення мають умови тверднення бетону. Найефективнішим є тверднення у воді. Як спеціальні добавки для зниження водопроникності бетону використовують алюмінат натрію, хлорне залізо, гідроксид заліза, хлориди кальцію і натрію з добавкою ЛСТ (лігносульфату технічного), а також добавки натрієвого рідкого скла. Крім того, використовують дисперсні добавки-наповнювачі, які набухають у воді (бентонітова глина). За експериментальними даними, головне значення для водопроникності бетону мають макропори, які утворюються внаслідок седиментації цементного тіста, тріщин усадки тощо. Цементний камінь практично непроникний для води при В/Ц = 0,5. Знизити водопроникність бетону за інших однакових умова можна також підвищенням його водостійкості, оскільки при цьому зменшується інтенсивність вимивання з бетону легкорозчинних речовин. М о р о з с т і й к і с т ь бетону характеризує його здатність витримувати в насиченому водою стані певну кількість циклів навперемінного заморожування й відтавання. Складний процес руйнування бетону та інших пористих матеріалів при навперемінно му заморожуванні й відтаванні поки що до кінця не вивчений. Існує ряд гіпотез про механізм цього процесу. Одна з найбільш поширених гіпотез полягає в тому, що вода, замерзаючи в порах бетону, перетворюється на лід, збільшуючись в об’ємі на 9%. Якщо вода замерзає в замкнутому об’ємі, то тиск льоду може досягати 250 МПа, що призведе до руйнування пористої структури. Тому, якщо весь об’єм пор у бетоні заповнити водою (повне водонасичення), то бетон зруйнується на першому циклі заморожування. Однак під t водопоглинання деякий об’єм порового простору завжди залишається незаповненим водою, оскільки частина пор у вигляді тонких капілярів непроникна для води, а в крупніших порах частина об’єму залишається заповненою повітрям (затиснутим). Таким чином, при замерзанні води в порах вона має можливість розширюватись, не створюючи високого тиску на стінки пор. Але все ж таки на морозостійкість бетону, як і інших пористих матеріалів, істотно впливає характер пористості. Якщо пори сполучаються між собою і вода може переміщуватися в структурі бетону під впливом градієнта температур від теплового до холодного, то морозостійкість такого бетону досить низька. Це пов’язане з міграцією води до зовнішньої (холодної) грані випробуваного зразка і, як наслідок, із значним підвищенням ступеня водонасичення зовнішнього шару бетону. В результаті відбувається пошарове руйнування бетону з кожним циклом заморожування і відтавання. Якщо ж умов для міграції води немає, тобто якщо пори в бетоні замкнуті, то морозостійкість його забезпечується навіть в таких випадках, коли загальний об’єм пор досить високий. Тому бувають випадки, коли щільніші і міцніші бетони виявляються менш морозостійкими порівняно з тими, що мають менші щільність і міцність, але більш досконалу структуру відносно характеру пористості. В інших гіпотезах як головні причини руйнування бетону від спільної дії води і морозу розглядають гідравлічний тиск у капілярах при відтискуванні води із зони замерзання, різницю в коефіцієнтах лінійного розширення льоду і елементів структури бетону тощо. Разом з тим можна вважати встановленим, що основними факторами морозостійкості бетону, як і інших пористих матеріалів, є щільність, ступінь насичення його водою і характер пористості. Підвищити щільність бетону для підвищення морозостійкості можна такими самими технологічними прийомами, як і для підвищення міцності бетону – зниженням В/Ц, ефективним ущільненням бетонної суміші, використанням пластифікуючи добавок тощо. В результаті загальна пористість і водопоглинання бетону зменшуються. Для створення структури бетону з замкнутими порами широко використовують добавки ПАР, зокрема повітровтягувальні добавки типу милонафту, асидолу, та ін. Вони регулюють структуру, сприяють втягуванню в бетонну суміш під t її приготування сфероїдів повітря, які створюють у затверділому бетоні систему замкнутих пор. Крім структурних характеристик основними факторами морозостійкості є мінералогічний склад і вид цементу, В/Ц, якість заповнювачів, однорідність і ступінь ущільнення бетонної суміші. Найбільш високу морозостійкість у мінералогічному складі цементу має аліт. Наявність у складі три кальцієвого алюмінату знижує морозостійкість аліту і беліту. Одна з причин – велика різниця в концентрації силікатних і алюмінат них фаз цементу, що спричинює появу мікро тріщин у цементному камені. Найефективнішими видами цементу для бетону підвищеної морозостійкості є сульфатостійкий, гідрофобний і пластифікований портландцементи. Пуцоланові добавки в значних кількостях (до 30%) знижують морозостійкість бетону, оскільки істотно збільшують водопотребу цементу. Бетони на шлакопортландцементі після теплової обробки також мають досить високу морозостійкість, бо в таких умовах відбувається найповніше зв’язування гідроксиду кальцію, а низько основні гідросилікати, що виникають при цьому, досить стійкі і здатні не тільки ущільнювати бетон, але й релаксувати внутрішні напруження в ньому при фазових перетвореннях рідкої фази. Для бетонів високої морозостійкості рекомендується застосовувати свіжі цементи з втратою при прожарюванні (в п.п.) не більше 1%. Лежалі цементи знижують морозостійкість цементного каменю і бетону. Найвідчутніше впливає на морозостійкість бетону водоцементне відношення, бо від нього залежать об’єм капілярних пор і t їх закриття („заростання”) продуктами гідратації під t тривалого тверднення бетону. Разом з тим потрібно не тільки забезпечити низьке В/Ц, але й сприятливі температурно-вологові умови тверднення для досягання високого ступеня гідратації цементу. Морозостійкість заповнювачів повинна бути не нижчою за морозостійкість бетону. Термічні коефіцієнти розширення заповнювача і цементного каменю звичайно істотно різняться, що додатково до дії льоду викликає внутрішні напруження. Не дозволяється поєднувати заповнювачі з різних гірських порід. Ставляться підвищені вимоги до міцності зчеплення по контакту заповнювача з цементним каменем, регламентується вміст у заповнювачі забруднюючих домішок. Вогне і жаростійкість - особливі властивості бетону в конструкціях, які зазнають дії високих температур. Опір бетону короткочасній дії вогню, наприклад під t пожежі, характеризує його вогнестійкість. Жаростійкість – це стійкість бетону в умовах систематичної, тривалої дії високих температур від t експлуатації конструкцій. Бетон є негорючим, вогнестійким матеріалом. Відносно масивні конструкції, низький коефіцієнт теплопровідності зумовлюють здатність бетону в арматури витримувати короткочасну дію вогню без істотного зниження міцності. Однак при різкій зміні температури, наприклад при поливанні водою гарячого бетону в умовах гасіння пожежі, виникають внутрішні напруження, які призводять до розтріскування бетону, руйнування захисного шару і різкого зниження несучої здатності конструкції в цілому. За тривалої дії високої температури (більш як 250 °С) в цементованому камені відбуваються деструктивні процеси – значна усадка і тріщиноутворення внаслідок видалення спочатку адсорбційної, а потім цеолітної та кристалізаційної води. При температурі 550 °С відбувається різке збільшення об’єму наявного в складі заповнювача кристалічного кварцу, який переходить в іншу модифікацію – тридиміт, що спричинює розтріскування заповнювачів. Подальше підвищення температури спричинює розкладання гідратних новоутворень цементного каменю, карбонатних сполук у заповнювачах тощо. Підвищення вогне- та жаростійкості здійснюється певним добором композицій з в’яжучого і заповнювачів, які витримують дію високих температур.

Галерея .:·
Gallery1/shablony
Скачать Размер:459x663
Останні зміни .:·
Новинки
Прайси
Банери .:·