Защита арматуры от коррозии
Согласно действующим Еврокодам, установлена минимальная толщина защитного слоя бетона (cnom). Толщина такого слоя бетона — это наименьшее расстояние от внешней поверхности железобетонного элемента до первой арматуры. Для линейных элементов это хомут, а для поверхностных элементов — нижняя продольная арматура. Номинальный защитный слой определяется как: cnom = cmin + Δcdev
cmin — минимально предписанный защитный слой, величина которого зависит от условий сцепления бетона и арматуры, условий среды, покрытия на арматуре и т. д. Δcdev — величина, представляющая отклонение при выполнении. В зависимости от класса воздействия железобетонного элемента существуют различные значения номинального защитного слоя; он чаще всего составляет от 2,5 cm до 3,5 cm. Для фундаментов принимают, что он равен 5cm.
Поведение цементного раствора и бетона при частом нагреве и охлаждении
Прочность свежего бетона можно быстро повысить постепенным нагревом паром или выдерживанием в постепенно нагреваемой воде, а затем медленным охлаждением. Таким образом, после однодневной процедуры достигается прочность, которой при обычной технологии добиваются лишь через несколько недель. Степень воздействия зависит от цемента и вида заполнителя, однако с тощим бетоном достигаются гораздо лучшие результаты, чем с жирным бетоном.
Если нагрев и охлаждение производятся в широких пределах, в бетонном элементе возникнут значительные напряжения, если нагрев и охлаждение выполняются быстро. В таком случае, а особенно при частом повторении, следует рассчитывать на появление трещин, которые проникают снаружи кнутрь, влияя на механические характеристики бетона. При этом различные цементы ведут себя по-разному, поэтому для практического применения рекомендуется тщательный выбор цемента.
Теплопроницаемость бетона
Коэффициент теплопроводности бетона зависит от свойств заполнителя и цемента, от количества цемента, количества воды для приготовления, влажности бетона, а также от величины температуры. Испытаниями на плитах 10 cm толщины и из сильно высушенного бетона установлено, что коэффициент теплопроводности λ составляет 1,163 W/mK при 10 oC, а для плит из бетона, находившегося в воде, — до 2,326 W/mK. Более толстые плиты давали более высокие коэффициенты теплопроводности; наибольшее значение составляло 2,38 W/mK.
Тепловое расширение бетона
Расширение в значительной степени зависит от заполнителя, затем от влажности бетона, а также от самого цемента. До настоящего времени известные предельные значения при 0 до 40 oC составляют около 6 до 13*10-6 m/m на каждый градус.
Устойчивость к частому нагружению
1. Предел прочности при усталости на сжатие. Понятие прочности при усталости здесь использовано в общем значении; для технического применения всегда следует указывать прочность при усталости (сжатие, растяжение, попеременные сжатие и растяжение, изгиб, срез, чистый срез, потеря устойчивости), а также способ нагружения (только спокойное, только повторное, частично спокойное и частично стоячее).
Предел прочности на сжатие при усталости от постоянной нагрузки: следует ожидать, что сопротивление длительной нагрузке составит не менее ¾ от прочности, возникающей при обычном испытании сжатием.
Предел прочности при усталости от повторных нагрузок (основная динамическая прочность): было установлено, что основная динамическая прочность на сжатие бетонных столбов различного состава, особенно с разным количеством цемента и разной гранулометрией, составляет не менее 0,5 прочности призмы при обычной нагрузке до разрушения. При этом было выполнено 260 циклов нагружения в минуту; общее число циклов, по которым определялась эта основная динамическая прочность, составило два миллиона. С увеличением числа циклов в минуту (испытывали при 10 до 450 циклов в минуту) увеличивалось и число повторений, приводивших к разрушению.
Предел прочности при сжатии при усталости вследствие одновременного действия постоянных и повторяющихся нагрузок: Когда к повторяющимся нагрузкам добавлены постоянные нагрузки, то с увеличением постоянных нагрузок снижались значения амплитуд повторяющихся нагрузок, которые обычно повторялись два миллиона раз. Например, рис. 1 показывает, что амплитуды повторяющихся нагрузок S составляли:
- при спокойной нагрузке для σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- при спокойной нагрузке для σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- при спокойной нагрузке для σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
Рис. 1
Рис. 2
2. Прочность бетона на изгиб при усталости. Испытания, показанные на рис. 2 для балок, постоянно выдерживаемых во влажном состоянии, показали при основной динамической нагрузке, что прочность на изгиб при усталости составляет 28 kg/см2, тогда как обычная прочность на изгиб составляла 53 kg/см2, что соответствует соотношению 0,53.
Лёгкий бетон
Легкий бетон (бетон с объемной массой ниже 18 kN/m3) получают с применением легких, пористых заполнителей, таких как: пемза, доменный шлак, котельный шлак; кроме того, с применением растворов из природного или искусственного песка и муки с добавками, которые при приготовлении раствора выделяют газ (газобетон) или вызывают вспенивание раствора (пенобетон).
Легкий бетон, среди прочего, широко применяется для изготовления кладочных блоков и плит из пемзы для стен и крыш; в сухом состоянии он является плохим проводником тепла; прочность умеренная, но она легко регулируется, так что можно с уверенностью изготавливать легкие блоки для несущих стен жилых зданий.
В качестве средства для выделения газа в газобетоне используется алюминиевый порошок. В зависимости от количества примесей, а также от других условий, получают более или менее пористый материал, с сухой плотностью около 3 кН/м3 и выше.
1. Объемный вес легкого бетона. С природной пемзой можно гарантировать объемные веса — в высушенном состоянии при 105 oC — начиная с 7 кН/м3 и выше, при прочности на сжатие 2 MПа. Объемный вес, которого можно ожидать, составляет приблизительно сумму заполнителя и цемента в рыхлом состоянии. Газобетон с объемной массой свыше 8 кН/м3, как правило, технически непригоден.
2. Прочность легкого бетона на сжатие. Для засыпного бетона без каких-либо особых мер можно достичь прочности 8 MPa, а с гравием даже до 12 MPa. Необходимы постоянные испытания на пригодность. Пористый бетон (газобетон и пенобетон) пригоден для несущих стен только после твердения под давлением пара. При подходящем сырье могут быть обеспечены объемные массы 6 kN/m3 и прочность на сжатие 5 MPa.
3. Прочность лёгкого бетона на изгиб. Соотношение между прочностью на изгиб и на сжатие оказалось в пределах практических потребностей относительно большим, а по мере роста прочности это соотношение уменьшается.
4. Степень усадки легкого бетона. Степень усадки зависит главным образом от упругости заполнителя, а также от количества состава затвердевшего цемента; усадка легкого бетона больше, чем усадка бетона на гравии. Бетон из кирпичного щебня показал в течение одного года общую степень усадки около 0,65 mm/м. Свежепоставленные элементы из природной пемзы за 14 m месяцев сократились примерно на 0,8 mm/м. Образцы из ячеистого бетона и пенобетона, твердевшие на воздухе, показали еще значительно большую усадку, даже свыше 2 mm/м. Не следует забывать, что любой бетон при увлажнении дождем и тающим снегом набухает, а при последующем высыхании снова дает усадку.
Рис. 3
5. Коэффициент теплопроводности. Коэф. теплопроводности уменьшается с объёмным весом и при прочих равных условиях становится тем меньше, чем мельче и равномернее распределены его воздушные поры. Для воздушно-сухого насыпного бетона он составлял (λ = 0,4625 для 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 для 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 для 16 kN/m3). Для воздушно-сухого газобетона данные приведены на рис. 3.
ПРИМЕЧАНИЕ:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3