Виды изменения объема бетона. - СТРОИТЕЛЬСТВО. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПОЛЫ
25.10.2021

Виды изменения объема бетона.

Суть усадки бетона непроста, потому что, помимо капиллярных явлений, в кристаллической решетке происходит потеря воды, миграция влаги между капиллярами разного размера в зависимости от давления водяного пара в окружающей среде. В то же время на границе между цементным камнем и поверхностью заполнителя действуют напряжения. Экспериментально подтверждено, что цементный камень изначально затвердевает поверхность заполнителя под действием силы в радиальном направлении. Ожидается снижение плотности цементного камня на поверхности заполнителя. Из-за капиллярных сил цементный камень сжимается, и поверхность зерен заполнителя сжимается. Точка перегиба этой зависимости примерно соответствует смене упругой деформации на остаточно-пластическую. Уменьшение деформации на поверхности зерен заполнителя не только снижает усадку, но и повышает механические свойства бетона. На усадку бетона влияют технологические факторы:

  • пористость цементного камня и его свойства,
  • бетонный состав,
  • размер и форма бетонной конструкции и ее арматуры,
  • внешние условия (температура и влажность) и время.

Усадка цементного камня вызывается физико-химическими процессами, и мы разделяем их на:

Усадка влаги из-за миграции влаги в капиллярах. Миграция влаги связана с пористостью капилляров и относительной влажностью внешней среды. Испарение воды из капилляров происходит до тех пор, пока не будет создан баланс между влажностью воздуха и влажностью цементного камня. Мелкая усадка размером от 0,36 до 0,5 нм существенно влияет на усадку.

Смачивание и высыхание пористой структуры цементного камня вызывает обратимую усадку, которая составляет около 2/3 общей усадки цементного камня, вызванной миграцией влаги. Усадка от влаги может составлять до 1 мм.м -1 .

Усадка при гидратации вызывается гидратацией минералов клинкера, которая сопровождается изменением объема. Объем системы (цемент + вода) уменьшается, а объем твердой фазы увеличивается (из 1 см 3 цемента образуется 2,2 см 3 геля). Гидратация происходит постепенно, и усадка зависит от времени от степени гидратации. Эта усадка больше у цементов с более высокой удельной поверхностью. Гидрационная усадка за 40-50 дней до 0,3 мм.м -1 .

Усадка карбонизации происходит из-за карбонизации цементного камня в долгосрочной временной зависимости, когда CaO + CO 2  => CaCO 3 . Он возникает на поверхности бетона при контакте с воздухом, содержащим CO 2 (обычно 0,03% по объему). Шкала времени — годы и принимает значения от 0,7 до 1,0 мм.м -1 .

Усадка под воздействием влаги, происходящая в период от установки до примерно 90 дней, значительно влияет на надежность бетонных конструкций, так как возникает ряд дефектов, которые возникают при проектировании.

Первые дефекты возникают в свежем состоянии сразу после того, как бетон уложен и уплотняется при затвердевании свежего бетона, то есть в аморфной массе, которая еще не подчиняется законам твердого тела. Дефекты, возникающие в этом случае, касаются бетонных поверхностей и вызваны пластической усадкой и пластическим осаждением, которые возникают в составе бетона, в способе уплотнения и, главным образом, в обработке. На поверхности бетонных конструкций могут возникать трещины как от пластической усадки, так и от пластического оседания. Они происходят одновременно, эффекты проявляются при разной толщине поперечного сечения или в месте выше размещенной арматуры. Неисправности, связанные с обоими явлениями, возникают в период от 30 минут до 8 часов после уплотнения бетона. Трещины на поверхности очень узкие, но после шлифовки поверхности они достигают ширины до 3 мм, имеют неправильную форму и их глубина может достигать 80 мм.

Пластическая усадка — бетон во время укладки должен иметь соответствующее содержание воды и температуру и должен предотвращать очень быстрое испарение воды с поверхности смеси, чтобы снизить риск оседания пластика. Источники пластической усадки и пластического осаждения схожи, хотя механизм их различен. В случае пластической усадки это дефекты, вызванные горизонтальной деформацией, вызванной быстрым высыханием нанесенного бетона, который находится в стадии схватывания, но все еще пластичен и не может передавать какие-либо напряжения растяжения и сдвига. Пластическое осаждение — это неспособность свежего бетона передавать растягивающие и касательные напряжения, возникающие из-за разницы в вертикальных деформациях, возникающих в результате переноса избыточной воды для смешивания на поверхность уплотненного бетона и последующего испарения.

На пластическую усадку существенно влияют величина водного коэффициента и температура при укладке свежего бетона. Высокий коэффициент воды и, следовательно, избыточная доза воды для затворения приводит к значительному уменьшению объема во время схватывания бетона и, таким образом, к образованию трещин из-за последующего испарения воды. На это явление отрицательно влияет ветер, в меньшей степени — температура окружающей среды. Поэтому необходимо поддерживать поверхность бетона во влажном состоянии и не допускать быстрого испарения воды с поверхности бетона (нанесение аэрозольных баллончиков на поверхность свежего бетона, что предотвращает быстрое испарение воды).

На образование пластичного осадка влияет значение водного коэффициента и плотность уложенного бетона. Значения размера пластикового поселения можно оценить только на собственном опыте. Существенное влияние оказывает разная толщина наплавленных слоев. Бетон не созревает по всему поперечному сечению из-за разной температуры, скорости избытка воды и столь же быстрого развития теплоты гидратации, что приводит к различным растягивающим напряжениям и, следовательно, к различным напряжениям по высоте поперечного сечения. Изменение сохраняемого сечения не должно превышать 40 мм.

Пластическое осаждение является результатом относительного движения цементной замазки и заполнителя в уплотненном бетоне и способствует увеличению трещин от пластической усадки или вызывает их, и их невозможно отделить друг от друга. В случае плитных неармированных конструкций, у которых высота поперечного сечения не изменяется, бетонная поверхность опускается равномерно по всему диапазону и нет видимых изменений. Эффект дифференциального пластического осаждения возникает при изменении толщины поперечного сечения либо из-за деформации поверхности, либо из-за образования трещин. В конструкциях с верхним армированием образуются трещины, которые обычно продолжаются даже под арматурой, которую они обходят.

Автогенная усадка — вызвана химической усадкой, которая вызвана тем, что объем компонентов, вступивших в процесс гидратации после гидратации, меньше объема компонентов до гидратации, а также внутренней сушки, которая зависит от того, насколько интенсивно может проникать вода. сохраненное сечение. Автогенная усадка вместе с развитием теплоты гидратации цемента определяет величину растягивающих напряжений в поперечном сечении. Автогенная усадка длится долго, наибольшее увеличение происходит примерно через 7 дней и достигает значений до 0,8 мм / м в зависимости от водного коэффициента.

Тепловое расширение заполнителя и стали немного отличается от расширения цементного камня. Линейное тепловое расширение цементного камня составляет ок. 15.10 -6 .К -1 , сталь 12.10 -6 .К -1 и агрегаты 12-20.10 -6 К -1 , за исключением известняка соответственно. доломитовый известняк, которые имеют значительно более низкие значения (0,9–1,8,0 −6 .K −1). Идеальное состояние — одинаковое тепловое расширение заполнителей всех фракций и цементного камня. В случае неровностей заполнители с более высоким тепловым расширением предпочтительнее цементного камня, так как объем твердеющего бетона увеличивается, тем самым снижая возникающее избыточное давление увеличивающегося объема воздуха и воды. Более высокое тепловое расширение цементного камня, чем заполнитель, вызывает растягивающие напряжения на поверхности заполнителя, которые могут вызывать микротрещины на границе раздела цементный камень-заполнитель (растягивающие напряжения достигают 1-3 МПа). Эти негативные явления проявляются в бетоне из некоторых известняков и доломитового щебня.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *