Основные факторы, определяющие усадку бетона
| Esh,Б = f (Esh,з)* f (В/Ц) * (1-V3)x * Esh,цк |
Усадка бетона зависит:
- усадка заполнителя f (Esh,з);
- величина В/Ц (f(В/Ц));
- от объемной концентрации цементного камня Vцк : Vцк = (1-VЗ);
- от свойств цемента или базовой усадки цементного камня (Esh,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), Еsh,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 Esh,Б≈0,3 Esh,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 αБ=10*10-6 1/°С. Для стали αБ=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.