Основные факторы, определяющие усадку бетона

Esh,Б = f (Esh,з)* f (В/Ц) * (1-V3)x * Esh,цк

 

Усадка бетона зависит:

- усадка заполнителя f (E_sh,з);

- величина В/Ц (f(В/Ц));

- от объемной концентрации цементного камня V_цк: V_цк = (1-V_З);

- от свойств цемента или базовой усадки цементного камня (E_sh,цк), Х=1,4 – 1,8.

 

Esh,Б=(0,1 … 0,3) * Esh,цк

 

Базовая усадка бетона составляет 10-30% от базовой усадки цементного камня.

 

 

Зависимость усадки от В/Ц

 

В/Ц

f(В/Ц)

 

1 – усадка при высыхании (прямая зависимость от В/Ц);

2 – усадка контракционная (обратная зависимость от В/Ц), Е_sh,ch=2,5 (R-10) – в EN.

 

Методы борьбы с контракционной усадкой:

- замедление темпов твердения в ранний период;

- применение расширяющихся цементов;

 

Уменьшение объемной концентрации цементного камня приводит к уменьшению усадки бетона.

 

Базовая усадка цемента зависит от:

- минералогигеческого состава цемента (C₃F и C₂S имеют большую усадку цемента);

- тонкость помола цемента (увеличение тонкости помола, повышает усадку);

- содержание гипсового камня (должно быть оптимального значения увеличивает усадку).

 

Цементы делятся на 5 групп:

1. ОН <1мм/м – очень низкая усадка

2. Н 1-2 мм/м – низкая усадка

3. С 2-3 мм/м – средняя усадка

4. В 3-3,5 мм/м – высокая усадка

5. ОВ >3,5 мм/м – очень высокая усадка

 

Базовая усадка изменяется по методике ОРГ ЭНЕРГОСТРОЙ.

Испытания проводятся на образцах из цементного теста нормальной густоты размером 40х40х160 мм. Усадка максимально составляет E_sh,Б≈0,3 E_sh,цк (0,3; 0,6; 0,9; 1,05 мм/м)

 

 

Набухание бетона

 

При увеличении влажности бетона происходит увеличение его объема (набухание). Набухание наиболее интенсивно развивается в первые 5 суток увеличения влажности. Значение деформации набухания для бетона ≈0,1 … 0,3 мм/м. В результате явления усадки и набухания реальные конструкции в процессе эксплуатации постоянно испытывают влажностные деформации.

Чередующиеся процессы усадки и набухания расшатывают структуру бетона, что проявляется прежде всего в ухудшении его деформативных свойств. Усадка бетона может быть причиной поверхностных усадочных трещин, распространяющихся в глубь конструкции до 10 мм. Такие трещины могут стать очагом разрушения при замораживании бетона в водонасыщенном состоянии.

 

 

τ

Ew

 

Температурные деформации бетона

 

Как и все тела при изменении температуры, бетон подвержен изменению объема (объемные деформации) и линейных размеров (линейные деформации).

Количественной характеристикой температуры деформации бетона является:

1. коэффициент линейного температурного расширения (КЛТР) α: ∆l=l₀*β*∆t

2. коэффициент объемного температурного расширения (КОТР) β: ∆V=V₀* β*∆t

 

Связь между коэффициентами: β=3α

Нормативное значение коэффициента линейного температурного расширения бетона составляет α_Б=10*10^-6 1/°С. Для стали α_Б=12*10^-6.Теоретически близкие коэффициенты деформаций предопределяют свойства бетона.

КЛТР в пределах: (6…15)*10^-6.Значение температурных деформаций бетона может быть определенно через коэффициенты температурной деформации цементного камня и заполнителей по «правилу смесей»:

 

αБ= αцк*Vцк + αзVз Vцк+Vз

 

 

Кроме того, коэффициент температурной деформации бетона зависит:

- от влажности бетона (засчет сильной зависимости коэффициента деформации цементного камня от влажности);

- от температуры.

 

Т, °С

20 50 70

~200-300°С

α0

~ -32

~ -2-7

 

Дальнейшее повышение Т°С дает увеличение α в 2-3 раза по сравнению с α₀.

Отрицательная черта α – температура изменяется в одном направлении, а деформации в другом. (при уменьшении Т°С тело расширяется).

 

Морозостойкость бетона

 

Морозостойкость бетона является основным нормативным показателем качества бетона конструкций, эксплуатируемых в атмосферных условиях, в том числе при систематическом увлажнении с переходом температуры через ноль.

Морозостойкость бетона нормируется марками. В условном обозначении отражается так: БСГ В20 П2 F100.

Для тяжелых бетонов установлены марки по морозостойкости: F50-F1000.

Нормирование марки осуществляется в зависимости от:

- требуемой долговечности конструкций;

- условной эксплуатации:

а. расчетная зимняя температура;

б. число переходов через ноль (количество замораживаний и отмораживаний за сезон);

в. степени водонасыщенности бетона в процессе эксплуатации.

 

Существует два подхода к нормированию морозостойкости:

1-й подход – это марка бетона по морозостойкости; Д-долговечности; коэффициенты, учитывающие различные условия эксплуатации: Д=К₁*К₂*К₃ …F.

2-й подход – в Европе отказываются от показателя морозостойкости, т.к. считается, что показатель морозостойкости не является показателем, определяющим прочность бетона.