Коэффициент линейного расширения бетона
Stroimaster-nsk.ru

Строительный портал

Коэффициент линейного расширения бетона

СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений Часть 4

7. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ

И ВЛАЖНОСТНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

7.1. Учет температурных воздействий следует производить:

а) при расчете бетонных конструкций по прочности в соответствии с п. 5.1, а также при расчете их по образованию (недопущению) трещин в случаях, когда нарушение монолитности этих конструкций может изменить статическую схему их работы, вызвать дополнительные внешние силовые воздействия или увеличение противодавления, привести к снижению водонепроницаемости и долговечности конструкции;

б) при расчете статически неопределимых железобетонных конструкций, а также при расчете железобетонных конструкций по образованию (недопущению) трещин в случаях, указанных в п. 6.1;

в) при определении деформаций и перемещений элементов сооружений для назначения конструкций температурных швов и противофильтрационных уплотнений;

г) при назначении температурных режимов, требуемых по условиям возведения сооружения и нормальной его эксплуатации;

д) при расчете тонкостенных железобетонных элементов непрямоугольного сечения (тавровые, кольцевые), контактирующих с грунтом.

Температурные воздействия допускается не учитывать в расчетах тонкостенных конструкций, если обеспечена свобода перемещений этих конструкций.

7.2. При расчете бетонных и железобетонных конструкций следует учитывать температурные воздействия эксплуатационного и строительного периодов.

К температурным воздействиям эксплуатационного периода относятся климатические колебания температуры наружного воздуха, воды в водоемах и эксплуатационный подогрев (или охлаждение) сооружения.

Температурные воздействия строительного периода определяются с учетом экзотермии и других условий твердения бетона, включая конструктивные и технологические мероприятия по регулированию температурного режима конструкции, температуры замыкания строительных швов, полного остывания конструкции до среднемноголетних эксплуатационных температyp, колебаний температуры наружного воздуха и воды в водоемах.

Конкретный перечень температурных воздействий, учитываемых в расчетах бетонных и железобетонных конструкций основных видов гидротехнических сооружений, должен устанавливаться нормами на проектирование соответствующих видов сооружений.

7.3. В расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений на температурные воздействия при соответствующем обосновании допускается учитывать тепловое влияние солнечной радиации.

7.4. Учет влажностных воздействий при расчете бетонных и железобетонных конструкций должен быть обоснован в зависимости от возможности развития усадки или набухания бетона этих конструкций.

Допускается не учитывать усадку бетона в расчетах:

тонкостенных конструкций, находящихся под водой, контактирующих с водой или засыпанных грунтом, если были предусмотрены меры по предотвращению высыхания бетона в период строительства.

7.5. Температурные и влажностные поля конструкций рассчитываются методами строительной физики с использованием основных положений, принятых для нестационарных процессов.

7.6. Данные о температуре и влажности наружного воздуха и другие климатологические характеристики должны приниматься на основе метеорологических наблюдений в районе строительства. При отсутствии таких наблюдений необходимые сведения следует принимать по СНиП 2.01.01-82 и по официальным документам Государственной гидрометеорологической службы.

Температура воды в водоемах должна определяться на основе специальных расчетов и по аналогам.

7.7. Для сооружений I класса теплофизические характеристики бетона устанавливаются на основании специальных исследований. Для сооружений других классов и при предварительном проектировании сооружений I класса указанные характеристики бетона допускается принимать по табл. 1 и 2 рекомендуемого приложения 2.

7.8. Деформативные характеристики бетона, необходимые для расчета термонапряженного состояния конструкций, допускается принимать:

начальный модуль упругости бетона, МПа, в возрасте менее 180 сут – по формуле

где – безразмерный параметр, принимаемый по табл. 3 рекомендуемого приложения 2;

– возраст бетона, сут;

начальный модуль упругости бетона в возрасте 180 сут и более следует принимать в соответствии с п. 2.15.

Характеристики ползучести бетона следует принимать по табл. 4 рекомендуемого приложения 2.

Для сооружений I класса деформативные характеристики бетона следует уточнять исследованиями на образцах из бетона производственного состава.

7.9. Расчет бетонных и железобетонных конструкций по образованию (недопущению) температурных трещин следует производить по формулам:

а) при проверке образования трещин и определении их размеров

Для образования поверхностной трещины необходимо, чтобы условие (74) выполнялось в пределах зоны растяжения, глубина которой в направлении, перпендикулярном поверхности, была бы не менее 1,3 , где – максимальный размер крупного заполнителя бетона;

б) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по второй группе предельных состояний,

в) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по первой группе предельных состояний,

где и – соответственно нормативное и расчетное сопротивления бетона на осевое растяжение, определяемые в соответствии с п. 2.11;

– коэффициент перехода от нормативного сопротивления бетона на осевое растяжение к средней прочности на осевое растяжение бетона производственного состава, определяемый в соответствии с п. 7.10;

– коэффициент, учитывающий зависимость прочности бетона на осевое растяжение от возраста и принимаемый в соответствии с п. 7.11;

– модуль упругости бетона, определяемый в соответствии с п. 7.8;

– коэффициент условий работы, равный для массивных сооружений – 1,1, для остальных – 1,0;

– работа растягивающих напряжений на соответствующей разности полных и вынужденных температурных деформаций в бетоне:

где – текущее время;

– температура бетона в момент времени ;

– температурный коэффициент линейного расширения бетона;

– деформации бетона, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона;

– растягивающие напряжения в бетоне:

где – напряжения в бетоне, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона.

7.10. Коэффициент определяется по формуле

где – коэффициент, зависящий от установленной обеспеченности гарантированной прочности бетона и равный 1,64 при = 0,95 и 1,28 при = 0,90;

– коэффициент вариации прочности бетона производственного состава.

В проектах бетонных и железобетонныx конструкций гидротехнических сооружений следует принимать = 0,135 при = 0,95, = 0,17 при = 0,90.

7.11. Значение в зависимости от возраста бетона следует принимать для строительного периода по табл. 5 рекомендуемого приложения 2, для эксплуатационного периода, как правило, равным 1,0.

Для сооружений I и II классов коэффициент следует уточнять исследованиями на крупномасштабных образцах из бетона производственного состава.

7.12. Для сооружений I и II классов в технико-экономическом обосновании, а для сооружений III и IV классов – во всех случаях допускается расчет по образованию (недопущению) трещин от температурных воздействий производить по формуле

где – температурные напряжения в момент времени ;

– коэффициент, определяемый согласно указаниям п. 5.3;

– предельная растяжимость бетона, определяемая по табл. 6 рекомендуемого приложения 2;

– коэффициент, учитывающий зависимость от возраста бетона, определяемый по табл. 7 рекомендуемого приложения 2.

При определении коэффициента значения следует принимать равными длине участка эпюры растягивающих напряжений в пределах блока. В расчетах по формуле (79) следует принимать при см или при наличии на участке эпюры растягивающих напряжений зоны с нулевым градиентом напряжений.

Читать еще:  Бассейн в бане своими руками из бетона

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Усилия от внешних нагрузок и воздействий

в поперечном сечении элемента

М – изгибающий момент;

N – продольная сила;

Q – поперечная сила.

– расчетные сопротивления бетона осевому сжатию соответственно для предельных состояний первой и второй групп;

– расчетные сопротивления бетона осевому растяжению соответственно для предельных состояний первой и второй групп;

– расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний первой и второй групп;

– расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению для предельных состояний первой группы при расчете сечений, наклонных к продольной оси элемента;

– расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы;

– начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении;

– модуль упругости арматуры;

– отношение соответствующих модулей yпpугости арматуры и бетона .

Характеристики положения продольной арматуры

в поперечном сечении элемента

– обозначение продольной арматуры:

а) для изгибаемых элементов – расположенной в зоне, растянутой от действия внешних усилий;

б) для сжатых элементов – расположенной в зоне, растянутой от действий усилий или у наименее сжатой стороны сечения;

в) для внецентренно растянутых элементов-наименее удаленной от точки приложения внешней продольной оси;

г) для центрально растянутых элементов – всей в поперечном сечении элемента;

– обозначение продольной арматуры:

а) для изгибаемых элементов – расположенной в зоне, сжатой от действия внешних усилий;

б) для сжатых элементов – расположенной в зоне, сжатой от действия внешних усилий или у наиболее сжатой стороны сечения;

в) для внецентренно растянутых элементов – наиболее удаленной от точки приложения внешней продольной силы.

– ширина прямоугольного сечения, ширина ребра таврового или двутаврового сечения;

– высота прямоугольного, таврового или двутаврового сечения;

– расстояние от равнодействующей усилий соответственно в арматуре и до ближайшей грани сечения;

-рабочая высота сечения ( );

– высота сжатой зоны сечения (бетона);

-относительная высота сжатой зоны бетона, равная

– расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента;

– эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести приведенного сечения;

– расстояние от точки приложения продольной силы соответственно до равнодействующей усилий в арматуре и ;

– номинальный диаметр арматурных стержней;

– площадь всего бетона в поперечном сечении;

– площадь сечения сжатой зоны бетона;

– площадь приведенного сечения элемента;

– площадь сечений арматуры соответственно и ;

– площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

-площадь сечения отогнутых стержней, расположенных в одной наклонной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

– момент инерции сечения бетона относительно центра тяжести сечения элемента;

– момент инерции приведенного сечения элемента относительно его центра тяжести;

– момент инерции площади сечения арматуры относительно центра тяжести сечения элемента;

– момент инерции сжатой зоны бетона относительно центра тяжести сечения;

– статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно точки приложения равнодействующей усилий в арматуре ;

– статические моменты площади сечения всей продольной арматуры относительно точки приложения равнодействующей усилий соответственно в арматуре и .

– надежности по назначению сооружения;

– условий работы сооружения;

– условий работы бетона;

– условий работы арматуры;

– армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры к площади поперечного сечении элемента , без учета свесов сжатых и растянутых полок.

ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА ДЛЯ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ

Коэффициент линейного расширения бетона

Стеклопластиковая арматура использовалась ещё в советские годы. Правда, как это часто случалось с инновационными материалами (например, арболитовыми блоками) с распадом СССР тема сошла на «нет» и начала возраждаться только в начале двухтысячных годов.

Применение арматуры из стекловолокна довольно широко — армирование фундаментов, стяжки, иных бетонных конструкций, в качестве гибких связей, шпалер и приштамбовых кольев, ограждений, а также в производстве многослойных стеновых блоков для скрепления слоёв между собой. Её применяют, во-первых, для удешевления строительства, а во-вторых, из-за многочисленного списка преимуществ по сравнению с металлом.

Вес арматуры сказывается на общем весе строения, а также затратах на транспортировку. Стеклоарматура в несколько раз легче металлической. Соответственно, если закладывать её в кладку или в стяжку пола, то нагрузка на фундамент будет меньше. Это экономия на фундаменте.

Перевозить такую арматуру тоже проще. Во-первых, из-за формы выпуска в бухтах, во-вторых из-за лёгкого веса. Если для перевозки стальной арматуры понадобится фура, то в случае со стеклопластиковой будет достаточно и «Газели».

Вес одного метра стеклопластиковой арматуры в зависимости от диаметра в граммах (в скобках вес стальной арматуры А3):

  • Ø4 – 25
  • Ø6 – 56 (222)
  • Ø8 – 94 (395)
  • Ø10 – 144 (617)
  • Ø12 – 198 (888)
  • Ø14 – 280 (1210)
  • Ø16 – 460 (1580)
  • Ø18 – 560 (2000)
  • Ø20 – 630 (2470)
  • Ø22 – 730 (2980)
  • Ø24 – 850 (3850)

Арматура в бетонных конструкциях работает на изгиб и разрыв (в зависимости от типов конструкций). Предел прочности на разрыв — важнейшая техническая характеристика арматуры, определяющая её максимальное растяжение во время критических нагрузок.

Разрывная нагрузка — максимальное усилие, которое выдерживает материал до разрушения и характеризующее его способность воспринимать нагрузку. Разрывная прочность стеклопластиковой арматуры в несколько раз выше, чем у стальной. Поэтому, для конструкций, в которых арматура будет работать на разрыв, она подходит лучше.

Исходя из этого и появилась таблица равнопрочной замены полимерной арматуры на металл. То есть, вместо металла 12-го диаметра применяется стеклоарматура 8-го диаметра.

А вот если делать расчёт для конструкций, работающих на прогиб, то замена действует в обратную сторону. Об этом недостатке в следующем пункте.

Определение из Википедии: модуль упругости характеризует способность материала упруго деформироваться (т.е. не постоянно) при приложении к нему какой-либо силы. Проще говоря, от модуля упругости зависит раскрытие микротрещин бетонной конструкции.

По этому показателю стальная арматура превосходит неметаллическую. Армирование препятствует растрескиванию и обвалу всей конструкции. Соответственно, от модуля упругости зависит величина потенциальных трещин. НО! Расчёты по данной характеристике производятся для конструкций, который будут работать на прогиб. Это:

  • балки прямоугольного или таврового сечения;
  • бетонные плиты перекрытия;
  • оконные и дверные перемычки.

Для этих конструкций с учётом модуля упругости следует закладывать композитную арматуру большего диаметра ,чем металлическую.

Онлайн расчет температурного линейного расширения материалов, металлов, камней, пластиков

Если данный калькулятор был для Вас полезным, пожалуйста нажмите на одну или несколько социальных кнопочек. Благодарим за Ваш большой вклад в поддержку нашего проекта. Желаем Вам крепкого здоровья, счастья, успехов в профессиональной деятельности и дальнейшего процветания Вашего бизнеса. Огромное спасибо.

Больше интересного

Самым распространённым материалом, из которого изготавливают армирующую фибру, является полипропилен – синтетический полимер, обладающий водостойкостью

Читать еще:  Бетон м300 состав пропорции 1м3

В этой статье мы расскажем основные советы при окрашивании стен или других поверхностей.

Описание инновационной системы теплого пола от фирмы Rehau. Преимущества системы низкая высота при монтаже и быстрая укладка греющего контура трубы

Расчет температурного линейного расширения

Так же, как и здание после строительства может дать «усадку», некоторые материалы, напротив, со временем увеличиваются или удлиняются. Это явление в физике называется тепловым расширением, потому что возникает оно по мере того, как на твердое тело воздействует высокая температура. Оно становится причиной увеличения площади, поэтому фактор расширения необходимо принимать во внимание при строительстве автомагистралей и зданий.

К примеру, при возведении дома с железобетонными элементами в климатических условиях, близким к тропическим или южным, строители могут не учесть вероятность линейного расширения. Впоследствии увеличенные металлические конструкции могут привести к повреждению других механизмов и преждевременному разрушению всей конструкции.

Подобный пример можно привести и при строительстве железнодорожных рельс. Нагреваясь под прямыми лучами солнечного света, молекулы металла расширяются и удлиняются. В холодное время года рельсы напротив, укорачиваются. Хотя это сложно заметить невооруженным взглядом, с целью безопасности нужно учитывать это при строительстве с применением не только металла, но и камня, даже пластика.

Как определить температурное линейное расширение

Чтобы избежать негативных последствий расширения материалов, используются специальные термометры. Они чувствительны к малейшим изменениям температуры. Но лучше предусмотреть возможные изменения и перестраховаться еще на стадии планирования производства. Для этого разработан онлайн-калькулятор, который моментально демонстрирует:

  • коэффициент линейного теплового расширения;
  • удлинение по осям Х, Y и Z;
  • величину, на которую удлиняется материал при заданной температуре.

Все, что нужно сделать для этого – выбрать из выпадающего списка нужный материал, выбрать его параметры: толщину, дину и ширину. Если нужно конкретно узнать его состояние при той или иной температуре, можете выбрать и эту функцию на сайте. Отметим, расчеты проводятся относительно начальной температуры материала 0°C. Ответы выдаются на анализе коэффициентов линейного теплового расширения, и расчетам, которые уже проведены и запрограммированы на сайте. Система реагирует на изменения и самостоятельно выполняет подсчет.

Какие материалы чаще всего подвергаются расширению

Прежде всего, это – металлы: алюминий, купрум, медь. Среди камней можно отметить гранит базальт, кварцит и даже кирпич. Аналогично на высокие температуры реагируют дерево, сложные штукатурки и стекло. Из вышеперечисленных материалов наименьший коэффициент теплового расширения имеют:

  • клинкерный и стеновой кирпич;
  • дерево;
  • штукатурка;
  • базальт;
  • стеновой кирпич.

Для сравнения, наибольший показатель – у алюминия, стали и меди. К примеру, КТЛР алюминия составляет 24•10-6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали. Поэтому монтаж трубопровода невозможен без предварительных расчетов, особенно если планируется использовать алюминиевые трубы для горячего водоснабжения или отопления. Изменение длины трубопровода при перепадах температуры определяется по формуле

dL = a • l • (tmax – tc), мм, где:

  • а – КТЛР материала, из которого изготовлена труба или другое изделие;
  • tmax – наибольшая температура, которой достигает теплоноситель;
  • tс – температура окружающей среды на момент установки конструкции;
  • l – длина трубопровода.

Также есть специально составленные таблицы значений среднего температурного коэффициента линейного расширения различных материалов. Но прибегать к ним и сложным расчетам не обязательно, если под рукой есть интернет и безошибочное решение можно получить с помощью калькулятора за считанные минуты.

Температурные деформации бетона

Бетон, как и другие материалы, расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. В среднем коэффициент линейного расширения бетона составляет. Однако в действительности он колеблется в зависимости от состава бетона и свойств заполнителя и вяжущего [10]. С увеличением содержания цементного камня коэффициент линейного расширения увеличивается. Например, в одном из опытов раствор состава 1:3 имел , а цементный камень ? . Определённое влияние на коэффициент линейного расширения оказывает вид заполнителя. Например, бетон на граните в опытах показал, бетон на керамзите ?, бетон на известняке ?. Зависимость коэффициента линейного расширения бетона от коэффициента линейного расширения заполнителя приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Зависимость коэффициента линейного расширения бетона от коэффициента линейного расширения заполнителя: 1 – водное твердение; 2 ? воздушное твердение

Изменение температуры в пределах мало влияет на коэффициент температурного расширения сухого бетона, если при этом в бетоне отсутствуют физико-химические превращения. При изменении температуры влажного бетона температурные деформации складываются с влажностными усадками или расширением. При замерзании влажного бетона существенное влияние на его деформации оказывает образование льда в порах и капиллярах материала. В ряде случаев вместо деформаций сжатия при остывании бетона ниже могут наблюдаться деформации расширения, вызываемые давлением образующегося льда.

При нагревании температурная деформация бетона одновременно состоит из двух видов деформаций [9]: обратимая деформация – температурное расширение и необратимая – температурная усадка. Известная часть температурной деформации бетона является необратимой. Накапливающиеся при циклическом воздействии знакопеременные температурные остаточные деформации могут в несколько раз превышать предельную растяжимость бетона. Ко второй части температурной деформации относим соответственно деформацию полос бетона между трещинами.

Температурные деформации железобетонных элементов [9] не равны температурным деформациям бетона или арматуры, а являются функциями этих деформаций и зависят от степени армирования и вида арматуры и бетона, температуры и влажности бетона. Сначала рассмотрим влияние на деформации арматуры температурных деформаций бетона при частичном нарушении сцепления арматуры с бетоном. Это влияние проявляется двояко, из-за чего предварительно деформация бетона разделена на две части. Первая часть связана с расширением бетона по нормали к трещинам. Она влияет непосредственно на раскрытие трещин и через этот факт – на смещение арматуры относительно берега трещины.

С целью изучения влияния степени понижения температуры и увлажнения материала [9] на развитие температурных деформаций бетона при низких отрицательных температурах, были исследованы температурные деформации бетона в автоматической термокамере МПС-500, обеспечивающей температуру от 100 до . Температура в камере контролировалась по показаниям термометров сопротивления с автоматической непрерывной записью её и по показаниям ртутного термометра, дополнительно установленного в рабочем объёме камеры. Температура внутри образцов определялась по показаниям термопар, заложенных при формовании.

На предел огнестойкости изгибаемых элементов в условиях ограниченных продольных деформаций [9] существенное влияние оказывают температурные деформации бетона. Чем больше относительная величина температурных деформаций, то есть чем меньше усадка бетона, тем быстрее достигает своего максимального значения продольное усилие сжатия. Для статических расчётов необходимо иметь данные об изменении механических, упругопластических свойств и температурных деформациях бетона и арматуры при воздействии высоких температур и нагрузок, а также опытные предельные состояния железобетонных элементов при стандартном пожаре, которые можно получить только по результатам испытаний.

Читать еще:  Пропитка для бетонного пола в гараже

Деформации бетона, возникающие под влиянием изменения температуры, зависят от коэффициента линейных температурных деформаций бетона. Этот коэффициент зависит от вида цемента, заполнителя, влажностного состояния бетона и может изменяться в пределах 30%. Температурные деформации расширения пропаренного бетона и особенности бетона автоклавного твердения при одинаковой влажности и тех же составляющих значительно превосходят температурные деформации бетона нормального твердения.

При огневом воздействии происходят дополнительные потери предварительного напряжения от температурной усадки и ползучести бетона на уровне продольной арматуры, от релаксации напряжений в арматуре, разности температурных деформаций бетона и арматуры и снижения модуля упругости арматуры при нагреве.

Для предварительно напряжённых конструкций немаловажно сохранить предварительное напряжение в арматуре во время и после пожара, потеря которого происходит в основном за счёт усадки и ползучести бетона, релаксации напряжения в арматуре и разности температурных деформаций бетона и арматуры. При температуре от 450 до коэффициент температурного расширения уменьшается, с 550 до появляется огневая усадка керамзитоперлитобетона, вызванная дегидратацией гидрата окиси кальция и усадкой перлита при этих температурах. Коэффициент усадки керамзитоперлитобетона классов B25 и B30 достигает своего максимального значения при .

Для расчёта железобетонных сооружений, подвергающихся действию повышенных технологических температур с внутренней стороны и отрицательных температур с наружной, необходима также информация о температурных деформациях бетона при действии отрицательных температур. Причём температрные деформации следует определять для бетона, подвергавшегося нагреву, или без нагрева, но в процессе эксплуатации не подвергавшегося интенсивному водонасыщению. Г. И. Горчаковым, В. М. Москвиным и рядом других авторов установлено, что для свободно высыхающего старого бетона, не подвергавшегося увлажнению и предварительному нагреву, линейные температурные деформации бетона при замораживании до монотонно возрастают с понижением температуры.

В виде пара вода перемещается под влиянием градиента упругости паров [9]. Известно, что упругость пара у переохлаждённой воды выше, чем у льда, и с понижением температуры этот градиент возрастает. Поэтому процесс перегонки пара ко льду, находящемуся в крупных порах, от переохлаждённой воды в мелких порах, с понижением температуры должен ускоряться не исключая возможной миграции воды из твёрдой фазы (льда) от более мелких к более крупным кристаллам льда посредством сублимации по закону Томсона. Также путём плавления части льда в местах повышенного давления, отжатия и повторного замораживания образовавшейся воды в местах пониженного давления. Миграция воды из мелких пор и замерзанием её в более крупных порах при замораживании объясняется характером кривых температурных деформаций бетона и цементного камня при оттаивании.

Пары воды и воздух в бетоне [11] при нагреве движутся в основном вверх, в сторону открытой поверхности изделия, так как здесь, особенно у верхних слоёв, не ограниченных формой, требуется наименьшее усилие для их раздвижки и разрыхления. Поэтому визуально заметно вспучивание при нагреве и слоистая структура материала наблюдается только в верхних слоях. Для внутренних же зон вышележащие слои играют роль пригруза и препятствуют в какой-то степени развитию деструктивных явлений, которые можно было бы наблюдать визуально.

Изучение температурных деформаций бетона [11] при различных способах тепловой обработки показало, что, остаточные расширения, характеризующие степень структурных нарушений, зависят от скорости нагрева и начальной прочности, достигнутой бетоном до наложения теплового воздействия. Установлено, что бетон, имеющий определённую начальную прочность, приобретает в процессе термообработки только деформации, соответствующие температурному расширению затвердевшего материала. Объясняется это тем, что такой бетон воспринимает возникающие в результате нагрева внутренние напряжения, снижая тем самым их деструктивное воздействие. Исходя из этих представлений С. А. Мироновым и Л. А. Малининой введено понятие о «критической» прочности – минимальной прочности бетона, при которой наложенное тепловое воздействие не приводит к структурным нарушениям. Расширение бетона с такой прочностью практически равно температурному расширению затвердевшего бетона того же состава.

Деформации температурной усадки и ползучести бетона при нагреве определяются опытным путём в лаборатории. Результаты определения деформаций температурной усадки [3] при кратковременном и длительном нагреве оформляются в виде диаграммы, на которой по оси абсцисс откладывается температура, а по оси ординат – величина температурных деформаций при первом, втором и третьем нагреве и охлаждении. При первом нагреве вычисляется температурная деформация бетона, при втором и третьем нагреве – деформация температурного расширения бетона. Разность деформации температурного расширения и температурной деформации представляет деформацию температурной усадки при кратковременной и длительной нагрузках

Линейная относительная температурная деформация – относительное изменение линейных размеров образца, вызванная совместным действием температурной усадки бетона.

Линейная относительная деформация температурного расширения ? относительное увеличение размера образца, вызванное температурным расширением бетона при нагрузке.

Линейная относительная температурная деформация усадки ? относительное уменьшение размеров ненагруженного образца, вызванное испарением из него влаги при нагрузке.

Деструктивные процессы при замораживании и постепенное разрушение разнообразны [8]. При нагревании и охлаждении компоненты бетона – цементный камень, заполнители и вода в его порах изменяют объём в соответствии с присущими каждому материалу коэффициентами температурных деформаций. Различие в этих коэффициентах может служить одной из причин появления напряжения в зонах контакта материалов. Однако основной причиной разрушения бетона является давление льда, образующегося при фазовом переходе воды в лёд и с увеличением объёма до 9% или гидравлическом давлении воды, отжимаемой льдом. На морозостойкость бетона оказывает влияние степень его водонасыщения, минеральный состав цемента, от которого зависит структура цементного камня и его перового пространства, вид и крупность зёрен заполнителя, водоцементное отношение, введение пластифицирующих воздухововлекающих добавок.

Для железобетонных пролётных строений мостов характерны два типичных случая замораживания бетона. К первому случаю относится разрушение бетона на горизонтальных и наклонных поверхностях поясов балок, подверженных увлажнению атмосферными осадками. Накапливавшаяся влага может задерживаться на бетонной поверхности и проникать внутрь пояса железобетонной балки. Ко второму случаю относятся вертикальные поверхности стенок и поясов при эпизодическом увлажнении атмосферными осадками и замораживании на воздухе. Длительная служба железобетонных конструкций в условиях агрессивного воздействия природной среды может быть обеспечена коррозионной стойкостью, как бетона, так и арматуры.

Температурные деформации бетона близки к температурным деформациям стали, что обеспечивает их надёжную совместную работу в железобетоне при различных температурах окружающей среды.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector