Книги по строительству

 Свойства бетона

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Факторы влияющие на ползучесть бетона

В большинстве исследований ползучесть изучалась эмпирически с целью выявления ее зависимости от различных свойств бетона. Сложность в интерпретации большинства имеющихся данных состоит в том, что трудно отделить влияние одного свойства бетона от других. Однако влияние основных факторов на ползучесть бетона удалось установить.

Одним из основных факторов, влияющих на ползучесть бетона, является относительная влажность окружающей среды. Для бетона определенного, рассматриваемого состава ползучесть увеличивается с уменьшением относительной влажности. Это отчетливо прослеживается на рис. 6.24, где приведены кривые ползучести бетонных образцов, твердевших при 100%-относительной влажности и затем загруженных и выдерживаемых при различной влажности. Эти условия испытаний приводят к значительному расхождению в значениях величин усадки образцов в начальные периоды времени после загружения. Интенсивность роста деформаций ползучести образцов, испытываемых при различных условиях, также соответственно отличается в начальные сроки испытаний, однако в более позднем возрасте становится близкой для образцов различных серий испытаний (рис. 6.24).

Возможно, это связано с тем, что высушивание образцов приводит к увеличению ползучести бетона в раннем возрасте, в случае же, когда устанавливается влажностное равновесие между средой и бетоном еще до загружения образцов, влияние относительной влажности окружающего воздуха сказывается в меньшей степени или не сказывается вовсе (рис. 6.25). Отсюда следует, что при загружении отвердевшего бетона влияние относительной влажности окружающей среды на ползучесть незначительно (рис. 6.26).

Бетон, который имеет высокую усадку обычно характеризуется и высокой ползучестью. Это не означает, что эти два явления протекают по одному механизму, однако они связаны с одинаковыми свойствами структуры гидратированного цементного камня. Не следует забывать, что бетон, твердевший и загруженный при постоянной относительной влажности, характеризуется ползучестью, которая не вызывает потерю воды из бетона в окружающую среду; при разгрузке бетона восстановление деформации ползучести не сопровождается увеличением веса образцов.

На рис. 6.27 приведены кривые, иллюстрирующие связь между ползучестью и усадкой бетона. Образцы, загруженные в течение 600 суток, были разгружены и после восстановления деформации ползучести погружены в воду. При этом величина набухания в воде оказалась пропорциональной напряжениям, которые были сняты около двух лет назад. Остаточные деформации после набухания подчиняются той же пропорциональной зависимости.

На рис. 6.28 показано изменение деформаций загруженных образцов при переменном хранении в воде и на воздухе с относительной влажностью 50%- Как видно из приведенных кривых, деформации ползучести образцов в воде зависят от величины набухания ненагруженных образцов; на воздухе характер изменения деформаций всех образцов одинаков. Увеличение деформации ползучести при погружении в воду старого бетона, очевидно, связано с разрывом некоторых связей, образовавшихся в период высыхания цементного камня. На рис. 6.29 приведены кривые, полученные на основе данных рис. 6.28, доформации которого отнесены к деформациям ненагруженных образцов. Из этих данных может быть сделан практический вывод, что попеременное увлажнение и высушивание бетона увеличивает величину деформации ползучести, т. е. результаты лабораторных испытаний не позволяют точно определить величину деформации ползучести в условиях эксплуатации конструкции.

Таким образом, ползучесть и усадка не являются слагаемыми одного процесса, однако часто бывает удобно рассматривать общую деформацию образцов, хранящихся при постоянной относительной влажности.   Величина  этой    деформации     пропорциональна   приложенной грузки позволяет косвенно   судить   о прочности   бетона в это    время а увеличение модуля — о продолжительности нагружения.

Из установленного факта влияния прочности бетона на его ползучесть следует, что ползучесть зависит в сильной степени от В/Ц смеси однако соотношение других компонентов смеси (рис. 6.32) для обычно применяемых бетонов влияет на ползучесть незначительно, хотя последними исследованиями установлено, что заполнитель сдерживает ползучесть так же, как и усадку. Вне сомнения, модуль упругости заполнителя влияет на величину деформации ползучести, которая может быть реализована при нагружении бетона, и, как следует из рис. 6.33, бетоны на различных заполнителях характеризуются различными величинами деформации ползучести.

Возраст бетона в момент приложения нагрузки также сильно влияет на величину ползучести (рис. 6.34), причем влияние  возраста сказывается сильнее, чем увеличение прочности бетона со временем. По этой же причине ползучесть бетона зависит от его зрелости в соответствие с графической зависимостью, приведенной на рис. 6.35. Влияние вида цемента на ползучесть бетона сказывается в той мере, в какой вид цемента влияет на прочность бетона в момент загружения. При сравнении величин ползучести бетона на различном связующем следует принимать во внимание зависимость прочности бетона в раннем возрасте от вида цемента. Поэтому величина ползучести бетона на портландцементе различных видов и на глиноземистом цементе примерно одинакова. Это относится к ползучести как на воздухе, так и в воде (рис. 6.36). Исключение составляет шлакопортландцемент, бетон на котором обладает большей ползучестью, чем на стандартных видах портландцемента.

Тонкость помола цемента влияет на рост прочности бетона в раннем возрасте и таким образом влияет на его ползучесть. Однако прямого влияния тонкости помола на увеличение ползучести не установлено, имеется множество противоречивых данных, которые могут быть объяснены косвенным влиянием гипса. Известно, что чем больше тонкость помола цемента, тем больше требуемое количество гипса. Поэтому дополнительный помол цемента в лабораторных условиях без добавления гипса приводит к получению неправильно отрегулированного по срокам схватывания цемента, который показывает более высокую усадку и ползучесть.

Многими испытаниями обнаружено, что ползучесть бетона уменьшается с увеличением размеров образцов. Это может быть обусловлено влиянием усадки, а также тем обстоятельством, что на поверхности ползучесть протекает в условиях высыхания и величина ее выше, чем в теле образца. Если со временем образец высохнет на всю глубину, этот процесс будет сопровождаться ростом его прочности, что приведет к снижению ползучести.

При повышении температуры выше нормальной ползучесть бетона увеличивается. Более высокая температура приводит к увеличению начальной скорости ползучести по сравнению с бетоном, испытываемым при нормальной (комнатной) температуре. Это обусловлено увеличением подвижности воды и активацией процесса деформирования. Однако рост ползучести со временем прекращается и становится одинаковым для всех температур. В случае испытаний бетона в раннем возрасте ползучесть при 90° С в три раза выше ползучести при 20° С.

Все данные по ползучести получены в основном при испытании бетона под постоянной нагрузкой. Бетон, подвергающийся циклическому нагружению и разгружению, также показывает прогрессирующий рост доформаций (рис. 6.37). Однако при испытании образцов, загруженных вначале длительно действующей постоянной нагрузкой, а затем циклической нагрузкой, было обнаружено только незначительное увеличение деформаций по сравнению с их уровнем, полученным при действии постоянной нагрузки.