Захист арматури від корозії
За сучасними Єврокодами встановлено мінімальну товщину захисного шару бетону (cnom). Товщина такого шару бетону — це найменша відстань від зовнішньої поверхні залізобетонного елемента до першої арматури. Для лінійних елементів це хомут, а для поверхневих елементів — нижня поздовжня арматура. Номінальний захисний шар визначається як: cnom = cmin + Δcdev
cmin — це мінімальний нормативний захисний шар, значення якого залежить від умов зчеплення бетону й арматури, умов середовища, покриття на арматурі тощо. Δcdev — це величина, що відображає відхилення під час виконання. Залежно від класу експозиції залізобетонного елемента існують різні значення номінального захисного шару; найчастіше він становить від 2,5 cm до 3,5 cm. Для фундаментів приймають, що він дорівнює 5cm.
Поведінка цементного розчину і бетону при частому нагріванні та охолодженні
Міцність свіжого бетону можна швидко підвищити поступовим нагріванням парою або витримуванням у воді, що поступово нагрівається, а потім легким охолодженням. Таким чином після однодобового процесу з’являються міцності, до яких при звичайному процесі доходять лише через кілька тижнів. Ступінь дії залежить від цементу та виду заповнювача, тоді як, однак, з тощим бетоном досягаються набагато кращі результати, ніж із жирним бетоном.
Якщо нагрівання і охолодження відбуваються в широких межах, у бетонному елементі виникатимуть значні напруження, якщо нагрівання й охолодження виконуються швидко. У такому разі, а особливо при частому повторенні, слід рахуватися з появою тріщин, які проникають ззовні вглиб, впливаючи на механічні характеристики бетону. При цьому різні цементи поводяться по-різному, через що для практичного застосування рекомендується ретельний вибір цементу.
Теплопровідність бетону
Коефіцієнт теплопровідності бетону залежить від властивостей заповнювача і цементу, від кількості цементу, кількості води для приготування, вологості бетону, а також від рівня температури. Випробуваннями з плитами 10 cm завтовшки і з сильно висушеного бетону було встановлено, що коефіцієнт теплопровідності λ становить 1,163 W/mK при 10 oC, а з плит з бетону, який лежав у воді, — до 2,326 W/mK. Товстіші плити давали більші коефіцієнти теплопровідності; найбільше значення становило 2,38 W/mK.
Розширення бетону під дією тепла
Розширення значною мірою залежить від заповнювача, далі — від вологості бетону, а також від самого цементу. Відомі до цього часу граничні значення при 0 до 40 oC становлять близько 6 до 13*10-6 m/m на кожен ступінь.
Стійкість до повторного навантаження
1. Міцність на стиск при втомі. Поняття міцності при втомі тут ужито в загальному значенні; для технічного застосування слід завжди зазначати міцність при втомі (стиск, розтяг, змінний стиск і розтяг, згин, зсув, чистий зсув, викривлення) а також спосіб навантаження (лише спокійне, лише часте, частково спокійне і частково усталене).
Міцність на стиск при втомі від тривалого навантаження: слід очікувати, що опір тривалому навантаженню становить щонайменше ¾ від міцності, яка виявляється під час звичайного випробування стиском.
Міцність на стиск при втомі внаслідок частих навантажень (основна динамічна міцність): основна динамічна міцність на стиск бетонних стовпів різного складу, а особливо з різними кількостями цементу та з різним гранулометричним складом, показала, що вона становить щонайменше 0,5 від міцності призми при звичайному навантаженні до руйнування. При цьому було виконано 260 циклів навантаження за хвилину; загальна кількість циклів, для яких визначалася ця основна динамічна міцність, становила два мільйони. Із збільшенням кількості циклів за хвилину (випробовували від 10 до 450 циклів за хвилину) зростав і кількість повторень, що призводила до руйнування.
Міцність на стиск при втомі внаслідок одночасної дії спокійних і частих навантажень: Коли до частих навантажень додавали спокійні навантаження, то зі зростанням спокійних навантажень зменшувалися значення амплітуд частих навантажень, які інакше повторювалися два мільйони разів. Наприклад, рис. 1 показує, що амплітуди частих навантажень S становили:
- при спокійному навантаженні для σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- при спокійному навантаженні для σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- при спокійному навантаженні для σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
Мал. 1
Мал. 2
2. Міцність бетону на згин при втомі. Випробування, показані на рис. 2 для балок, які постійно утримувалися у вологому стані, показали за основного динамічного навантаження, що міцність на згин при втомі становить 28 kg/см2, тоді як звичайна міцність на згин становила 53 kg/см2, що відповідає співвідношенню 0,53.
Легкий бетон
Легкий бетон (бетон вагою нижче 18 кН/м3) отримують із застосуванням легких, пористих заповнювачів, таких як: пемза, доменний шлак, котельний шлак, а також із застосуванням розчинів із природного або штучного піску та борошна з домішками, які під час приготування розчину утворюють гази (газобетон) або спричиняють у розчині спінювання (пінобетон).
Легкий бетон, між іншим, широко використовують для виготовлення блоків для мурування та плит із пемзи для стін і дахів; у сухому стані він є поганим провідником тепла; міцність помірна, але її легко регулювати, тож можна з упевненістю виготовляти легкі блоки для несучих стін житлових будинків.
Як засіб для утворення газів у газобетоні використовують алюмінієвий порошок. Залежно від кількості домішок, а також від інших умов отримують більш або менш пористий матеріал, масою в сухому стані близько 3 кН/м3 і вище.
1. Об’ємна вага легкого бетону. З природною пемзою можна гарантувати об’ємні ваги — маючи на увазі в стані, висушеному при 105 oC — починаючи від 7 кН/м3 і вище, за міцності на стиск 2 MПа. Об’ємна вага, яку можна очікувати, становить приблизно суму заповнювача та цементу в насипному стані. Газобетон з об’ємною вагою понад 8 кН/м3, як правило, технічно непридатний.
2. Міцність на стиск легкого бетону. Для насипного бетону без якихось особливих заходів можна досягти міцності 8 MПа, а з гравієм — навіть до 12 MПа. Потрібні постійні випробування на придатність. Пористий бетон (газобетон і пінобетон) придатний для несучих стін лише після тверднення під тиском пари. З відповідною сировиною можуть бути гарантовані об’ємні ваги 6 кН/м3 і міцність на стиск 5 MПа.
3. Міцність на згин легкого бетону. Співвідношення між міцністю на згин і міцністю на стиск виявилося в межах практичних потреб відносно великим, а зі зростанням міцності це співвідношення зменшується.
4. Ступінь усадки легкого бетону. Ступінь усадки головним чином залежить від пружності заповнювача, а також від кількості складу затверділого цементу; усадка легкого бетону більша, ніж усадка бетону зі щебеню. Бетон із цегляного щебеню протягом одного року показав загальний ступінь усадки близько 0,65 mm/m. Свіжо доставлені елементи з природної пемзи за 14 m місяців скоротилися приблизно на 0,8 mm/m. Зразки з газобетону і пінобетону, що тверднули на повітрі, показали ще значно більшу усадку, навіть понад 2 mm/m. Не слід забувати, що будь-який бетон під час зволоження дощем і талим снігом набухає, а при подальшому висиханні знову дає усадку.
Мал. 3
5. Коефіцієнт теплопровідності. Коеф. теплопровідності зменшується зі зростанням об’ємної ваги і за інших однакових умов стає тим меншим, чим дрібніші його повітряні пори та чим рівномірніше вони розподілені. Для повітряно-сухого насипного бетону він становив (λ = 0,4625 для 9 кН/м3; λ = 0,58 – 0,7 для 12 кН/м3; λ = 0,81 – 1,05 для 16 кН/м3). Для повітряно-сухого газобетону дані наведено на рис. 3.
ПРИМІТКА:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3