Строительство

Строительные материалы и изделия

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 Высокая плотность бетона достигается рациональным подбором зернового состава заполнителей (с минимальной пустот-ностью), применением бетонных смесей с низким водоцементным отношением, интенсивным уплотнением, введением в бетонную смесь добавок (см. § 6.2). Даже выполнение указанных мероприятий не дает возможности получить абсолютно плотный бетон. Поры в бетоне образуются в результате испарения воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, а также вследствие неполного удаления воздушных пузырьков при уплотнении бетонной смеси. Поэтому бетон является материалом газопроницаемым.

•   Водопроницаемость бетона характеризуется небольшим давпением воды, при котором она еще не просачивается через образец. Плотный бетон при мелкопористой структуре и достаточной толщине конструкции оказывается практически водонепроницаемым. По водонепроницаемости бетон делят на шесть марок: В2, В4, Вб, В8, В10 и В12, выдерживающих соответственно давление 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 и 1,2 МПа. В более тонких конструкциях добиваются высокой водонепроницаемости бетона использованием гидрофобного цемента, а также применением водоизоляционных покрытий, наносимых на поверхность пневматическим способом  (торкретированием).

Плотный бетон может быть непроницаем не только для воды, но и для жидких нефтяных продуктов вязкой консистенции — мазута и тяжелой нефти. Легкие средние нефтяные фракции, например бензин и керосин, проникают через бетон легче, чем вода. С целью защиты бетонных и железобетонных сооружений, предназначенных для хранения тяжелых нефтепродуктов, поверхности сооружений покрывают жидким стеклом, а от проникания легких и жидких нефтяных продуктов (бензина, керосина и др.) применяют специальные бензинонепроницаемые мембраны, поверхностные покрытия — пленки из пластмасс — или изготовляют бетон на непроницаемом для указанных жидкостей расширяющемся цементе.

   Морозостойкость  бетона  характеризуется   наибольшим   числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые способны выдерживать образцы 28-суточного возраста без снижения предела прочности при сжатии более чем на 25% и без потери в массе более 5%. Морозостойкость является одним из главных требований, предъявляемых к бетону гидротехнических  сооружений,  дорожных  покрытий,  опор   мостов  и  других подобных конструкций. Морозостойкость бетона зависит от его структуры. Для конструкций, подверженных в увлажненном состоянии попеременному замораживанию и оттаиванию, установлены следующие марки бетона по морозостойкости: F50, 75, 100, 150, 200, 300,   400,   600.   Марку   бетона   по   морозостойкости   выбирают в зависимости от климатических условий (числа перемен уровня воды на омываемой поверхности бетона или числа смен замораживания   и   оттаивания   за   зимний   период).   Морозостойкими оказываются, как правило, бетоны высокой плотности. Способы получения таких бетонов рассмотрены ранее. Не менее важную роль в морозостойкости бетона играет морозостойкость заполнителей.   Марка   заполнителей   по   морозостойкости  должна   быть не ниже этого показателя для бетона.

• Бетон под нагрузкой ведет себя иначе, чем сталь и другие упругие материалы. Область упругой работы бетона идет от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по границе сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины, при дальнейшем нагружении микротрещины образуются уже в цементном камне и возникают пластические неупругие  деформации  бетона.   Развитию  пластических деформаций способствует также ге-левая составляющая цементного  камня.  Бетон  ведет себя

как упруговязкопластическое тело.

Опытами   установлено,   что при    небольших    напряжениях и кратковременном нагружении для бетона характерна упругая деформация. Если напряжение превосходит    0,2    от    предела прочности, то наблюдается заметная  остаточная   (пластическая)  деформация   ( 6.13). Полную    деформацию    можно представить как сумму упругой и     пластической    деформаций (еПл + еуПр).  Поэтому диаграмма деформирования  (зависимость напряжения а от относительной деформации е)  не прямолинейна, для каждого напряжения существует свой модуль упругости.  Принято за начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимать отношение нормального напряжения к относительной деформации при  значении  напряжения  не  более  0,2 от  предела  прочности. Следовательно, начальный модуль упругости представляет собой тангенс угла   наклона  касательной  ОА  и,  следовательно,  Е-л= =0,2R/so,2R- Для других точек кривой, лежащих за указанной границей,  модуль деформаций является  переменной  величиной, равной   отношению   соответствующего   напряжения   к   полной деформации.

Начальный модуль упругости растет при увеличении прочности бетона и уменьшается с увеличением пористости бетона. При одинаковом классе бетона модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе в 1,7...2,5 раза меньше тяжелого бетона. Модуль упругости ячеистого бетона еще ниже. Модули упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой.

Коэффициент Пуассона jx бетона изменяется в довольно узких пределах 0,13...0,22 и в среднем равен 0,167. Модуль деформаций легких бетонов на пористых заполнителях примерно в два раза меньше, чем у равнопрочных тяжелых бетонов, повышение предельной деформации "бетона увеличивает его трещиностой-кость.

Ползучесть — явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной нагрузки. Полная относительная деформация бетона при длительном действии нагрузки слагается из его начальной упругой и пластической деформации ползучести. Ползучесть проявляется при всех видах деформации. При растяжении бетона она в  1,5 раза выше, чем при сжатии.

Ползучесть бетона объясняют пластическими свойствами влажного цементного геля, а также возникновением и развитием микротрещин. Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, водоцементного отношения, влажности и условий твердения. Меньшая ползучесть у бетонов на высокомарочных цементах и плотных заполнителях. Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют большую ползучесть, чем тяжелые.

В процессе твердения происходят объемные изменения бетона. Твердение бетона на воздухе, за исключением бетонов на безусадочном и расширяющемся цементах, сопровождается уменьшением объема, т. е. усадкой. При твердении бетона в воде вначале объем его несколько увеличивается и в воздушно-сухих условиях бетон дает усадку. Значительную усадку имеют бетоны из жидких смесей (с большим расходом цемента, а также водо-цементным отношением). Наибольшая усадка в бетоне происходит в начальный период твердения — за первые сутки она составляет до 60...70% от месячной усадки. Объясняется это тем, что в указанный период особенно интенсивно обезвоживается тесто вследствие испарения и поглощения влаги гидратирующи-мися зернами цемента. В результате обезвоживания частицы сближаются между собой и цементный камень дает усадку.

Объемные изменения  в бетоне в  первый  период твердения вызываются расширением от нагревания (иногда до 50 °С внутри массивных конструкций)   в результате экзотермических реакций цемента   с   водой.   Объемные   изменения   бетона   могут   вызвать значительные деформации конструкций  и даже появление трещин. Для предотвращения их в массивных бетонных конструкциях устраивают специальные температурные швы. Чтобы уменьшить экзотермию бетона, применяют цементы с малым выделением тепла. Величина усадки бетона на портландцементе зависит от минералогического состава и тонкости помола цемента. Усадка бетона  возрастает с увеличением тонкости помола  цемента. •   Агрессивная среда и меры защиты от нее. Практика эксплуатации    водопроводно-канализационных    бетонных    сооружений показала, что в ряде случаев под влиянием физико-химического действия жидкостей и газов бетон может разрушаться. Коррозия бетона  вызывается  главным  образом   разрушением   цементного камня.  Физико-химические процессы,  происходящие при  коррозии цемента, изложены в гл. 5. Коррозия бетона возникает в результате проникания агрессивного вещества в толщу бетона, и она   особенно   интенсивна   при   постоянной   фильтрации   такого вещества. Поэтому основной мерой предохранения бетона от коррозии   является   придание   ему   возможно   большей   плотности и правильное конструирование элементов сооружений, обеспечивающее  равномерную   (без  образования  трещин)   деформацию бетона в процессе твердения.

Для  предохранения  бетона  от  коррозии  следует  применять Цементы   с   минимальным   выделением   гидроксида   кальция   и малым содержанием трехкальциевого алюмината. К таким це„ ментам относятся высокопрочный портландцемент, портландце. менты с гидравлическими добавками, шлакопортландцемент глиноземистый и расширяющийся цементы. С целью устранения пор в поверхностных слоях бетона применяют импрегнирование в бетон цементного раствора, силикатирование, флюатирование Защитить бетон от проникания агрессивных веществ можно с помощью поверхностных покрытий, облицовки их плотными керамическими плитками или камнями, выложенными на кислотоупорном цементе, созданием водонепроницаемой оболочки вокруг бетона из слоя жирной утрамбованной глины, покрытия гидроизоляционными битуминозными материалами и др. ф Отношение к действию высоких температур. Бетон — огнестойкий материал, выдерживающий высокие температуры во время пожара. Огнестойкость бетона позволяет применять его для устройства дымовых труб промышленных печей, их фундаментов.

Огнестойкость бетона зависит не только от вида цемента, но и природы заполнителей. Если в качестве заполнителей применяют горную породу, в состав которой входит кристаллический кварц, то при температуре около 600 °С в бетоне могут появиться трещины вследствие значительного увеличения объема кварца.

При проектировании бетонных конструкций, подвергающихся длительному воздействию температур, необходимо учитывать, что при температуре 150...250°С прочность бетона на портландцементе снижается на 25%. При нагревании бетона выше 500 °С и последующем увлажнении он разрушается. Вначале происходит дегидратация гидроксида кальция СА(ОН)г ->СаО + -f- H20, а затем при последующем увлажнении образовавшаяся СаО гасится с увеличением в объеме, что приводит к разрушению цементного камня и бетона.

Для строительных конструкций, подвергающихся длительному воздействию высоких температур (свыше 200 °С), применяют специальный жаростойкий бетон.