การป้องกันเหล็กเสริมจากการกัดกร่อน
ตามยูโรโค้ดในปัจจุบัน กำหนดความหนาขั้นต่ำของชั้นคอนกรีตหุ้มเหล็ก (cnom) ความหนาของชั้นคอนกรีตดังกล่าวคือระยะน้อยที่สุดจากผิวภายนอกขององค์ประกอบคอนกรีตเสริมเหล็กถึงเหล็กเสริมตัวแรก สำหรับองค์ประกอบเชิงเส้นคือเหล็กปลอก และสำหรับองค์ประกอบเชิงพื้นที่คือเหล็กเสริมตามยาวด้านล่าง ชั้นหุ้มเหล็กเชิงนามบัญญัติกำหนดเป็น: cnom = cmin + Δcdev
cmin คือชั้นปกป้องขั้นต่ำที่กำหนดไว้ ซึ่งมีค่าขึ้นอยู่กับสภาวะการยึดเกาะของคอนกรีตและเหล็กเสริม สภาพแวดล้อม การเคลือบผิวบนเหล็กเสริม ฯลฯ Δcdev คือค่าที่แสดงถึงความคลาดเคลื่อนในการก่อสร้าง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชั้นการรับสภาพแวดล้อมขององค์อาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก จะมีค่าชั้นปกป้องตามนัยที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 2,5 cm ถึง 3,5 cm สำหรับฐานรากถือว่าเป็น 5cm
พฤติกรรมของปูนซีเมนต์และคอนกรีตเมื่อได้รับความร้อนและความเย็นบ่อยครั้ง
กำลังของคอนกรีตสดสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างรวดเร็วโดยการให้ความร้อนด้วยไอน้ำอย่างค่อยเป็นค่อยไป หรือโดยการแช่ไว้ในน้ำที่อุ่นขึ้นทีละขั้น จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างช้า ๆ ด้วยวิธีนี้ หลังจากการบ่มหนึ่งวัน จะได้กำลังที่ตามปกติจะต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์ ระดับของผลกระทบขึ้นอยู่กับปูนซีเมนต์และชนิดของมวลรวม อย่างไรก็ตาม กับคอนกรีตผอมจะได้ผลดีกว่ากับคอนกรีตเข้มข้น
หากมีการให้ความร้อนและการทำให้เย็นในช่วงกว้าง จะเกิดความเค้นอย่างมากในองค์คอนกรีต หากการให้ความร้อนและการทำให้เย็นดำเนินไปอย่างรวดเร็ว ในกรณีเช่นนี้ และโดยเฉพาะเมื่อเกิดซ้ำบ่อยครั้ง ต้องคำนึงถึงการเกิดรอยร้าวที่ลามจากภายนอกเข้าสู่ภายใน ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกลของคอนกรีต ทั้งนี้ ซีเมนต์แต่ละชนิดมีพฤติกรรมต่างกัน ดังนั้นเพื่อการใช้งานจริงจึงแนะนำให้เลือกซีเมนต์อย่างรอบคอบ
ความสามารถในการผ่านความร้อนของคอนกรีต
ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของคอนกรีตขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของมวลรวมหรือหินและปูนซีเมนต์ ปริมาณปูนซีเมนต์ ปริมาณน้ำผสม ความชื้นของคอนกรีต ตลอดจนระดับอุณหภูมิ จากการทดสอบด้วยแผ่นคอนกรีตหนา 10 cm และคอนกรีตที่ทำให้แห้งอย่างมาก พบว่าค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน λ มีค่า 1,163 W/mK ที่ 10 oC และเมื่อทดสอบด้วยแผ่นคอนกรีตที่แช่น้ำ ค่าดังกล่าวสูงสุดถึง 2,326 W/mK แผ่นที่หนากว่าจะให้ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนสูงกว่า ค่าสูงสุดอยู่ที่ 2,38 W/mK
การขยายตัวของคอนกรีตเมื่อได้รับความร้อน
การขยายตัวขึ้นอยู่กับมวลรวมเป็นอย่างมาก จากนั้นจึงขึ้นอยู่กับความชื้นของคอนกรีต และรวมถึงซีเมนต์เองด้วย ค่าขีดจำกัดที่ทราบจนถึงขณะนี้ที่ 0 ถึง 40 oC อยู่ที่ประมาณ 6 ถึง 13*10-6 m/m ต่อทุกหนึ่งองศา
ความทนทานต่อการรับแรงซ้ำๆ บ่อยครั้ง
1. กำลังรับแรงอัดภายใต้ความล้า. คำว่ากำลังภายใต้ความล้านี้ใช้ในที่นี้ในความหมายทั่วไป; สำหรับการใช้งานทางเทคนิคควรระบุกำลังภายใต้ความล้าเสมอ (อัด, ดึง, อัดและดึงสลับกัน, ดัด, เฉือน, เฉือนล้วน, โก่งเดาะ) รวมทั้งวิธีการรับแรง (คงที่อย่างเดียว, ซ้ำ ๆ อย่างเดียว, บางส่วนคงที่และบางส่วนซ้ำ ๆ)
กำลังอัดภายใต้ความล้าจากการรับน้ำหนักคงที่: ควรคาดหมายว่าความต้านทานต่อการรับน้ำหนักระยะยาวมีค่าไม่น้อยกว่า ¾ ของกำลังที่เกิดขึ้นในการทดสอบแรงอัดตามปกติ
กำลังรับแรงอัดเมื่อเกิดความล้าเนื่องจากการรับแรงซ้ำบ่อยครั้ง (กำลังรับแรงแบบไดนามิกพื้นฐาน): จากกำลังรับแรงอัดแบบไดนามิกพื้นฐานของเสาคอนกรีตที่มีส่วนผสมต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีปริมาณปูนซีเมนต์ต่างกันและมีการคละขนาดเม็ดต่างกัน พบว่ามีค่าไม่น้อยกว่า 0,5 ของกำลังของแท่งปริซึมภายใต้การรับแรงตามปกติจนกระทั่งวิบัติ ระหว่างนั้นได้ทำการรับแรงซ้ำ 260 รอบต่อนาที; จำนวนรอบทั้งหมดที่ใช้กำหนดกำลังรับแรงแบบไดนามิกพื้นฐานนี้เท่ากับสองล้านรอบ เมื่อเพิ่มจำนวนรอบต่อนาที (ได้ทดสอบที่ 10 ถึง 450 รอบต่อนาที) จำนวนครั้งที่ทำซ้ำจนทำให้วิบัติก็เพิ่มขึ้นด้วย
ความแข็งแรงอัดเมื่อเกิดความล้าภายใต้อิทธิพลพร้อมกันของการรับน้ำหนักคงที่และการรับน้ำหนักซ้ำบ่อย: เมื่อเพิ่มการรับน้ำหนักคงที่เข้าไปพร้อมกับการรับน้ำหนักซ้ำบ่อย ค่าของแอมพลิจูดของการรับน้ำหนักซ้ำบ่อยซึ่งปกติจะทำซ้ำสองล้านครั้งจะลดลงเมื่อการรับน้ำหนักคงที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น รูป 1 แสดงว่าแอมพลิจูดของการรับน้ำหนักซ้ำบ่อย S มีค่า:
- เมื่อรับแรงคงที่สำหรับ σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- ภายใต้แรงนิ่งสำหรับ σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- ภายใต้ภาระคงที่สำหรับ σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
รูปที่. 1
รูปที่. 2
2. กำลังดัดของคอนกรีตภายใต้ความล้า. การทดสอบที่แสดงในรูป 2 สำหรับคานที่เก็บรักษาให้อยู่ในสภาพชื้นตลอดเวลา แสดงให้เห็นว่า ภายใต้ภาระไดนามิกพื้นฐาน กำลังดัดภายใต้ความล้าเท่ากับ 28 kg/cm2 ในขณะที่กำลังดัดปกติมีค่า 53 kg/cm2 ซึ่งสอดคล้องกับอัตราส่วน 0,53.
คอนกรีตน้ำหนักเบา
คอนกรีตมวลเบา (คอนกรีตที่มีน้ำหนักต่ำกว่า 18 kN/m3) ได้จากการใช้มวลรวมเบาที่มีรูพรุน เช่น พัมมิซ ตะกรันจากเตาสูง ตะกรันหม้อไอน้ำ นอกจากนี้ยังได้จากการใช้มอร์ตาร์ที่ทำจากทรายธรรมชาติหรือทรายสังเคราะห์และแป้งผสมสารเติมแต่งที่เมื่อทำมอร์ตาร์จะเกิดแก๊ส (คอนกรีตมวลเบาแบบแก๊ส) หรือทำให้มอร์ตาร์เกิดฟอง (คอนกรีตโฟม)
คอนกรีตเบาเป็นวัสดุที่ใช้กันมากในการผลิตบล็อกสำหรับงานก่อและแผ่นหินพัมมิซสำหรับผนังและหลังคา เป็นต้น; ในสภาพแห้งมีคุณสมบัติเป็นตัวนำความร้อนไม่ดี; ความแข็งแรงอยู่ในระดับปานกลาง แต่ปรับแต่งได้ง่าย จึงสามารถผลิตบล็อกน้ำหนักเบาสำหรับผนังรับน้ำหนักของอาคารพักอาศัยได้อย่างมั่นใจ
ผงอะลูมิเนียมใช้เป็นตัวก่อก๊าซในคอนกรีตมวลเบาแบบเติมอากาศ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณสิ่งเจือปนและเงื่อนไขอื่นๆ จะได้วัสดุที่มีรูพรุนมากหรือน้อย ซึ่งในสภาพแห้งมีน้ำหนักประมาณ 3 kN/m3 ขึ้นไป
1. น้ำหนักปริมาตรของคอนกรีตมวลเบา. สำหรับหินภูเขาไฟธรรมชาติ สามารถรับประกันน้ำหนักปริมาตรได้ – โดยถือในสภาพแห้งที่ 105 oC – ตั้งแต่ 7 kN/m3 ขึ้นไป พร้อมกำลังอัด 2 MPa น้ำหนักปริมาตรที่คาดหมายได้มีค่าประมาณเท่ากับผลรวมของมวลรวมและปูนซีเมนต์ในสภาพหลวม คอนกรีตมวลเบาที่มีน้ำหนักปริมาตรเกิน 8 kN/m3 โดยทั่วไปไม่เหมาะสมทางเทคนิค
2. กำลังอัดของคอนกรีตมวลเบา. สำหรับคอนกรีตเทถมสามารถได้ค่ากำลังรับแรง 8 MPa โดยไม่ต้องใช้มาตรการพิเศษ และเมื่อใช้กรวดสามารถได้ถึง 12 MPa จำเป็นต้องทดสอบความเหมาะสมอย่างต่อเนื่อง คอนกรีตพรุน (คอนกรีตก๊าซและคอนกรีตโฟม) เหมาะสำหรับผนังรับน้ำหนักได้เฉพาะหลังจากการทำให้แข็งตัวภายใต้แรงดันไอน้ำเท่านั้น ด้วยวัตถุดิบที่เหมาะสมสามารถรับประกันน้ำหนักจำเพาะปริมาตรได้ 6 kN/m3 และกำลังอัดได้ 5 MPa
3. กำลังดัดของคอนกรีตน้ำหนักเบา. ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังดัดและกำลังอัดปรากฏว่าอยู่ในระดับค่อนข้างสูงภายในขอบเขตความต้องการเชิงปฏิบัติ และเมื่อกำลังเพิ่มขึ้น ความสัมพันธ์นี้จะลดลง
4. ระดับการหดตัวของคอนกรีตมวลเบา. ระดับการหดตัวขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่นของมวลรวมเป็นหลัก ตลอดจนปริมาณของส่วนผสมซีเมนต์ที่แข็งตัวแล้ว การหดตัวของคอนกรีตมวลเบามากกว่าการหดตัวของคอนกรีตกรวด คอนกรีตจากเศษอิฐแสดงให้เห็นในช่วงหนึ่งปีว่ามีระดับการหดตัวรวมประมาณ 0,65 mm/m. ชิ้นงานจากหินพัมมิซธรรมชาติที่ส่งมอบใหม่ สำหรับ 14 m เดือน หดสั้นลงประมาณ 0,8 mm/m. ตัวอย่างคอนกรีตแก๊สและคอนกรีตโฟมที่แข็งตัวในอากาศแสดงการหดตัวมากยิ่งกว่านั้นอีก สูงกว่า 2 mm/m. ไม่ควรลืมว่าคอนกรีตทุกชนิดเมื่อเปียกชื้นจากฝนและหิมะละลายจะพองตัว และเมื่อแห้งในภายหลังก็จะหดตัวอีกครั้ง
รูปที่. 3
5. ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน. ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนจะลดลงเมื่อความหนาแน่นเชิงปริมาตรเพิ่มขึ้น และเมื่อเงื่อนไขอื่น ๆ เท่ากัน จะยิ่งมีค่าน้อยลงเมื่อรูพรุนอากาศมีขนาดเล็กลงและกระจายสม่ำเสมอมากขึ้น สำหรับคอนกรีตมวลเบาแห้งตามอากาศได้ค่าเป็น (λ = 0,4625 สำหรับ 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 สำหรับ 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 สำหรับ 16 kN/m3). สำหรับคอนกรีตมวลเบาแบบแก๊สที่แห้งตามอากาศ ข้อมูลแสดงในรูป 3.
หมายเหตุ:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3