Зависимост на марката цимент от проектирания клас бетон
| Клас на якост на бетона | От 15/12 | От 20/25 | От 30/37г | От 35/45 | С 40/50 | С 50/60 |
| Клас цимент: | ||||||
| препоръчително | ||||||
| позволен | 500-600 | 500-550 |
Използването на висококачествени цименти в нисък бетон, от една страна, не позволява пълно използване на тяхната активност, от друга страна, разходът на цимент, изчислен по формулата, е толкова малък, че получената циментова паста не е достатъчна, за да обгърне и закрепи зърната на инертния материал, за да се получи хомогенна обработваема смес. В тази връзка минималната консумация на цимент за бетонни конструкции е 180 kg / m 3, стоманобетон - 220 kg / m 3.
За да се увеличи устойчивостта на изкуствения камък на напрежения на опън и огъване, се използва и дисперсна армировка, която е равномерно разпределение в целия обем на еластични, къси (10–50 mm), тънки (0,1–0,5 mm в диаметър) влакнести влакна, които могат да бъдат стъклени, метални, базалтови, полимерни.Фибробетон - това е името на този материал - той също има повишена устойчивост на удар и абразия.
Деформационните свойства на бетона зависят от неговата структура, състав, свойства на компонентите, условията на втвърдяване на бетона и експлоатацията на конструкциите. Деформациите в бетона могат условно да се разделят навътрешни, механични и термични. Наблюдават се естествени деформации в бетона по време на втвърдяване и промени във влагосъдържанието му. Намаляването на обема на втвърдения бетон се получава в резултат на изпаряването на водата и химическото взаимодействие на циментовите минерали с водата, т.к. продуктите на кристалната хидратация заемат по-малък обем от сумата на обемите на реагентите(контрактивно свиване). Поради взаимодействието в повърхностните слоеве на бетона на калциев хидроксид, продукт на хидратация на трикалциев силикат, с въглероден диоксид във въздуха, в порите на бетона се образува едрозърнест калциев карбонат, причиняващкарбонизиращо свиване. Промените на влажност могат да бъдат придружени от разширяване на циментовия камък при насищане с вода и свиване - в резултат на изпаряването му.
Деформациите на свиване и карбонизация се увеличават с увеличаване на съдържанието на цимент и вода в бетоновата смес, с използването на високоактивни цименти, чиято хидратация протича за по-кратко време с по-голямо отделяне на топлина.
Определящото влияние върху размера на свиването при свиване се оказва от условията на втвърдяване на бетона. Намаляването на влажността на околната среда под 90% в първия ден на втвърдяване причинява появата на повърхностни микропукнатини, които влошават експлоатационните свойства на бетона. Деформациите могат да бъдат намалени чрез осигуряване на нормални условия на температура и влажност за втвърдяване на бетона през първите 7 дни при получаване на монолитни конструкции на строителната площадка или чрез спазване на режимите на HME, особено по време на периода на предварително задържане, повишаване на температурата и охлаждане на бетона при производството на сглобяеми конструкции.Деформациите на влажност зависят от съдържанието на циментов камък в бетона, тъй като именно той, когато се насити с вода, има тенденция да набъбва , за разлика от твърдия плътен пълнител и последващо свиване, когато се изпари. За да се увеличи устойчивостта на пукнатини на бетона в конструкциите, е ефективно да се импрегнират до определена дълбочина с високомолекулни горещи смоли в специални запечатани камери под налягане (получаване на бетон-полимерни конструкции) и използването на дисперсна армировка. В първия случай, запълване на капилярни пориполимерният пластмасов материал по отношение на крехък изкуствен камък позволява на повърхностния слой бетон да възприема собствените си деформации, без да нарушава неговата цялост; във втория напреженията на огъване и опън се поемат от еластична дисперсна армировка, равномерно разпределена в обема на бетона.
В зависимост от продължителността на натоварването бетонът се държи различно. При малкократкотрайно натоварване проявява свойствата наеластично тяло. Ако напрежението надвишава 0,2 якост на натиск, тогава се наблюдаватостатъчни пластични деформации, свързани с появата на микропукнатини, както в самия циментов камък, така и в контактния слой. Характерът на нарастването на деформациите под действието на натоварване се влияе от скоростта на неговото прилагане, размерите на пробата, температурата и влажността на бетона и околната среда. Колкото по-ниска е скоростта на натоварване, толкова по-голяма е деформацията в бетона, увеличение на деформацията с 10% се наблюдава при изпитване на горещ бетон и бетон във водонаситено състояние. С намаляване на размера на пробите, поради увеличаване на тяхната еднородност, скоростта на нарастване на щамовете намалява, следователно по време на тестването в този случай се въвеждат коригиращи коефициенти, чиято стойност е по-малка от единица.
Продължителното действие на натоварването, което е постоянно по величина и посока, предизвиква нарастващи деформации в бетона, които избледняват едва след няколко години експлоатация на конструкцията. Това явление се наричапълзене. Основната причина за пълзене се обяснява с пластичните свойства на циментовия камък в началните етапи на втвърдяване, когато той все още не е напълно кристализирал, не е придобил достатъчна якост и твърдост. Следователно пълзенето се увеличава с увеличаване на консумацията на цимент, съотношението вода-цимент,намаляване на ситността на добавъчния материал и увеличаване на неговата деформируемост (лек добавъчен материал). Възможно е да се намали пълзенето на бетона чрез ограничаване на консумацията на цимент и увеличаване на обема на големия плътен добавъчен материал в бетоновата смес. С увеличаване на времето за втвърдяване на бетона този процес се стабилизира.
Термичните деформации в бетона възникват поради различни коефициенти на топлинно разширение на неговите компоненти. Температура от 0 до 50°C не предизвиква значителни деформации в сухия бетон. Температурните колебания, особено при наличие на влага в порите, водят до микродеструкции. Нарастването на деформациите е свързано при отрицателни температури с образуване на лед, придружено от увеличаване на обема на леда по отношение на замръзналата вода и прехода на водата в пара с увеличаване на обема на последния при нагряване. В първия случай се използват технологични методи за повишаване на устойчивостта на замръзване на бетона: увеличаване на плътността, създаване на микропореста затворена структура. Във втория, засягащ в по-голяма степен технологията за производство на сглобяем бетон чрез термична обработка, използването на меки режими с бавно повишаване и понижаване на температурата. За да се намалят температурните деформации в бетонни конструкции с голям повърхностен модул, се подреждат разширителни фуги, които се запълват с уплътнителни еластични уплътнения или мастики, които възприемат и амортизират получените деформации.
,
къдетоVBе количеството преминала вода, m3;S– повърхностна площ, m 2 ;t– време, h;(р1 – р2)– диференциално налягане, Pa.
В строителството пропускливостта на бетона се оценявачрез знака за водоустойчивостW2, W4 ... W20(GOST 12730). Числата показват най-високото налягане в атмосферата, при което бетонът не филтрира водата.Възможно е да се повиши водоустойчивостта на бетона чрез избор на състав на агрегатите, който осигурява тяхното плътно опаковане с минимален обем на кухините, запълнени за осигуряване на здравина с циментова паста; намаляване на потреблението на вода в комбинация с използването на добавки от пластификатори, суперпластификатори и интензивен метод за уплътняване на бетонната смес; използване на разширяващ се цимент и уплътняващи добавки; импрегниране и защита на бетонната повърхност с полимерни състави.
Способността на бетона да поддържа здравината си по време на алтернативно замръзване и размразяване във вода се наричаустойчивост на замръзване (GOST 10060). Това свойство се оценява отмаркаF15,F25.F1000,в който числата показват броя на циклите на замразяване при минус 16°C и размразяване във вода при плюс 18 ± 2°C без намаляване на якостта на натиск с повече от 5% и загуба на тегло с повече от 3%. Времето на излагане във вода и в замръзване е приблизително еднакво в зависимост от размера на тестовите проби и варира от 2,5 до 5 часа. Основните причини за разрушаването на бетона са налягането на замръзване и разширяване на водата върху стените на порите и микропукнатините, както и различни коефициенти на топлинно разширение на циментов камък, агрегати и лед. Повтарянето на замръзване и размразяване води до постепенно отслабване на бетонната конструкция, нейното разрушаване и оголване на армировката в стоманобетонни конструкции. Първо, ъглите и изпъкналите ръбове на продуктите започват да се ронят, концентрирайки напреженията, след това повърхностните слоеве се покриват с мрежа от пукнатини и постепенно разрушаването се разпространява в целия обем на материала. Бетонните тестове за устойчивост на замръзване се извършват върху пробни кубчета. Липсата на стандартни основни тестове (GOST 10060.1-95), чиято методология беше основноразработен от професор N.A. Белелюбски през 1887 г. - тяхната продължителност. Понастоящем се използват ускорени методи (GOST 10060.2-95, GOST 10060.4-95), които могат да бъдат класифицирани, както следва:
1. Методи, базирани на ускоряване на развитието на разрушителни процеси в бетона чрез използване на разтвор на сулфат и натриев хлорид вместо вода или чрез замразяване на наситени с вода проби при температура минус 50 ° C. Ускоряването на разрушаването в първия случай се постига поради допълнителното образуване на солни кристали по време на замръзване и увеличаване поради това общо кристално налягане. Във втория случай водата допълнително замръзва в микропорите, като по този начин се увеличава общото напрежение в бетона.
2. Методи за изчисление, базирани на връзката между показателите на структурата на бетона и неговата устойчивост на замръзване.
3. Белобългарски учени с ръководител проф. Н.П. Bleschik, въз основа на резултатите от изследването е установена връзка между устойчивостта на замръзване на бетона и температурните деформации на циментовия камък в първия цикъл на замръзване-размразяване. Според големината на деформациите, измерени със специален индикатор, се изчислява деформационният критерий за устойчивост на замръзване, който е основната експериментална стойност в емпиричната формула. Сравнителните тестове, проведени по основния (основен) цикличен метод и разработения структурно-механичен според критерия за деформация, показаха добра конвергенция на резултатите, ускорявайки определянето на устойчивостта на замръзване с 20 пъти, като същевременно значително намаляват разходите за енергия и труд. Основата на метода е заложена в разработения стандарт на Република Беларус „Бетон. Ускорен структурно-механичен метод за определяне на устойчивостта на замръзване при еднократно замразяване и размразяване.
Устойчивостта на замръзване може да се повиши или чрез увеличаване на нейната плътност и намаляване на обема на отворените капилярни пори, или чрез увеличаване на затворените, пълни с въздух резервни пори до 4–6%, което намалява налягането на леда, което възниква при замръзване на водата (фиг. 6.10). За увеличаване на обема на затворените пори се използват въздуховъвличащи добавки, чиято пенообразуваща способност се използва при смесване на бетонната смес. Като добавка от този тип най-широко използваната е неутрализирана въздуховъвличаща смола (SNV), получена от дървесна смола, която се въвежда в бетон в количество от 0,01 - 0,03% от теглото на цимента. Страничните продукти от нефтопреработвателната промишленост също могат да се използват за тази цел.
Неговатаустойчивост на корозия зависи от състава и естеството на бетонната конструкция, тъй като колкото по-голяма е порьозността на материала, толкова по-дълбоко проникват течни и газообразни агресивни среди, причинявайки сериозни щети на бетона, водещи до загуба на носещата способност на конструкцията. По време на втвърдяване и работа в бетона протичат и двата процеса, които повишават неговата якост - хидратация на цимента и го намаляват в резултат на прекристализация и разрушаване на вече образувани съединения. Като се вземе предвид факторът време, беше прогнозирана якостта на бетона на 100 години (фиг. 6.11). От графиката може да се види, че втвърдяването на бетона след достигане на класа под действието на киселинни агресивни среди с различна степен на активност води до намаляване на якостта още в годината на експлоатация, с десет години товапроцесът се засилва и на възраст от 100 години бетонът фактически губи структурните си свойства.
Агресивните среди могат да бъдаттечни, газообразни и твърди. Степента на агресивност по отношение на бетонни конструкции за течни среди се определя от наличието и концентрацията на агресивни вещества, температура, напор или скорост на течността спрямо повърхността на бетона; за газови среди - концентрацията на газовете, тяхната разтворимост във вода, влажност и температура на околната среда. Твърдите корозивни среди включват химически торове, хербициди, бои. Корозионни процеси в твърди среди не възникват, следователно опасността по отношение на структурите на прахообразни вещества се определя от степента на тяхното съдържание на влага, разтворимост и зависи от влажността на въздуха в помещението. Агресивността на въздействието върху бетона се оценява по специални стандарти за антикорозионна защита на строителни конструкции (SNiP 2.03.11-85). В зависимост от дълбочината на разрушаване на бетона по време на корозия се разграничават слабо, средно и силно агресивни среди (Таблица 6.4).