Учебное пособие 800523

По результатам исследований закономерностей развития ползучести

при длительном действии нагрузки величиной 0,3 Rb установлено следующее (табл. 20). Для микрозернистого бетона на золе-уноса характерны более высо-

кие начальные скорости ползучести, чем для мелкозернистого бетона на песке. Для одной и той же величины средней плотности ползучесть микрозернистого бетона больше, чем мелкозернистого в среднем на 20%, а мера ползучести - на 10 - 15 %. Соотношение долей деформаций ползучести и усадки в суммарной деформации составляет в среднем 0,74 к 0,26 для мелкозернистого бетона и 0,67 к 0,33 – для микрозернистого. Увеличение содержания макропор в струк-

туре бетона при снижении его средней плотности приводит к повышению его деформативности.

Таблица 20

Характеристики и свойства поризованного бетона

Кроме того, исследованы закономерности развития усадки и ползучести с более расширенными уровнями длительных нагрузок (0,15; 0,45; 0,6; 0,75; 0,9

от Rbm) и определены на их основании длительные сопротивления поризованного бетона разных составов и средних плотностей. Это было проведено с це-

лью установления зависимости между деформациями и напряжениями с учетом ползучести и старения бетона и решения вопроса о применении поризован-

ного бетона в несущих строительных конструкциях.

По результатам длительных испытаний установлено следующее.

Испытания на ползучесть при центральном сжатии материала со средней плотностью 1200-1600 кг/м3, продолжавшиеся 200 суток, показали, что поризо-

ванный бетон не обладает повышенной длительной деформативностью по

81

сравнению с другими видами ячеистых бетонов. Величина характеристики пол-

зучести к этому времени составляла соответственно 1,7-3,0 и 1,6-2,6 для поризованного бетона на песке и на золе-уносе, и тем она больше, чем ниже средняя плотность бетона и выше уровень напряжений (табл. 21.).

В целом, ползучесть поризованного бетона на золе-уносе больше ползуче-

сти бетона на песке на 30-50 % и это различие возрастает по мере увеличения относительного уровня напряжений. В то же время мера их ползучести в облас-

ти линейной ползучести отличается незначительно и с ростом средней плотно-

сти бетона стремится к уменьшению с 44,4 до 13,9 105 МПа-1 для мелкозерни-

стого бетона и с 47,3 до 16,2 105, МПа-1 - для микрозернистого. Развитие де-

формаций ползучести поризованного бетона зависит от интенсивности напряжения и продолжительности загружения (рис. 17,18). При продолжительности наблюдения в течение 200 суток и напряжениях до 0,3 Rbm деформации бетона

82

носят затухающий во времени характер, при напряжениях 0,45-0,75 Rbm – слабо затухающий. Ползучесть мелкозернистого поризованного бетона развивается во времени медленнее, чем у микрозернистых бетонов, и стабилизируется к бо-

лее поздним срокам.При уровнях напряжений > 0,75 Rbm в опытах через некоторый промежуток времени после загружения наблюдалось резкое увеличение скорости деформирования с последующим трещинообразованием и разрушением образцов. При относительном уровне нагружения (0,8÷0,95) Rbm разрушение образцов происходило в интервале от нескольких часов до 6,5 месяцев, а при уровне нагружения ≤ 0,75 Rbm разрушения не происходило в течение всего 200-

суточного срока наблюдения.

Отличительной чертой развития ползучести поризованных бетонов, осо-

бенно на песке, является более высокая, чем у традиционных тяжелых бетонов, граница, соответствующая началу образования микротрещин сжатия и сущест-

венно нелинейной ползучести. Так, граница перехода от практически линейной ползучести к существенно нелинейной находилась на уровне напряжений, со-

ответствующих 0,60Rb для мелкозернистого бетона и 0,45Rb – для микрозернистого. Причем увеличение средней плотности поризованного бетона практиче-

ски не влияло на эту границу.

Следует отметить, что для нормирования деформаций ползучести интерес представляют не удельные деформации ползучести, нарастающие к моменту окончания опытов, а предельные С*(∞, τ) при t → ∞ с учетом старения бетона (см.

табл. 20).

Исследование деформаций упругого последействия после разгрузки об-

разцов показало, что даже при напряжениях до 0,15 Rb наблюдается лишь частичная обратимость деформаций ползучести. Деформации упругого последей-

ствия поризованного бетона практически линейно зависят от напряжений, действовавших в образцах до их разгрузки, а степень обратимости деформаций пол-

зучести оказалась тем больше, чем выше была марка бетона по средней плотности, а также умелкозернистыхбетоновбольше, чем умикрозернистых(см. рис.17,18).

Как уже отмечалось, длительное действие нагрузки в диапазоне уровней (0,8- 0,95)Rbm приводило к разрушению образцов бетона. Как правило, чем больше уро-

вень относительной нагрузки, тем раньше наступало их разрушение. Предел длительного сопротивления поризованного бетона определялся экстраполяцией опыт-

ных точек по логарифмической зависимости до момента времени, соответствующемусрокуслужбысооружений (рис. 19, 20).

85

1 - аппроксимация опытных данных по логарифмической зависимости;

2 - теоретические кривые длительной прочности по [64]; точки - результаты непосредственного определения длительной прочности бетона

86

1 - аппроксимация опытных данных по логарифмической зависимости;

2 - теоретические кривые длительной прочности по [64]; точки - результаты непосредственного определения длительной прочности бетона

87

В нормативных документах таким сроком является 100 лет. В результате коэффици-

ентдлительнойпрочностиηдляобоихвидовбетонасоставил 0,68-0,73.

Таким образом, можно считать, что свойства цементного поризованного бето-

на на рассматриваемых видах наполнителя со временем улучшаются. Благодаря приросту призменной прочности и модуля упругости во времени повышается на-

чальная обеспеченность нормативного и расчетного сопротивлений. Это позволяет рассматривать поризованный бетон с оптимизированной структурой как перспек-

тивный к применению в строительстве не только в качестве стенового конструкци-

онно-теплоизоляционного, но и конструкционного материала. Полученные данные важны для нормирования характеристик материала при расчете конструкций по 1-й

группепредельныхсостояний.

Таким образом, цементный поризованный бетон по прочностным и деформа-

тивным показателям занимает промежуточное место между равнопрочными ячеи-

стыми и легкими бетонами на пористых заполнителях. Причем поризованный бетон на кварцевом песке приближается по этим свойствам к легким бетонам, а поризован-

ныйбетонна золе-уносе - кавтоклавнымячеистымбетонам.

Рекомендации (см. разд. 2.1) о возможных рациональных направлениях при-

менения поризованного бетона на различных видах наполнителей 61,62 подтвер-

ждаются полученными результатами комплексной оценки прочностных и деформа-

тивных свойств. Перспективным для монолитного возведения несущих и самонесу-

щих конструкций зданий (внутренних несущих стен, перекрытий, перегородок) мо-

жет быть использование мелкозернистого бетона средней плотности 1200...1600

кг/м3, так как при этом может быть обеспечено не только снижение материалоемко-

сти конструкций, но и их теплоемкости. На микродисперсных наполнителях рацио-

нальным представляется получение бетонов средней плотностью 800...1000 кг/м3,

которые можно рекомендовать к использования для монолитных ограждающих конструкций всочетаниисэффективными утеплителями.

88

2.6. Температурно-влажностные деформации

и морозостойкость поризованных бетонов

Морозостойкость материалов связана с их исходным влажностным состоянием, поэтому результаты исследований взаимодействия поризованных бе-

тонов с водяным паром и водой, изложенные нами ранее (см. разд. 2.3), имеют непосредственное отношение к проблеме морозостойкости. При этом с практи-

ческой точки зрения целесообразно характеризовать влажностное состояние материалов, наблюдаемое

а) при длительном пребывании их в среде насыщенного водяного пара

(p/po ≈ 1),

б) непосредственно после окончания технологического процесса, в) при их водонасыщении.

Такие варианты влажностного состояния материалов соответствуют наиболее неблагоприятным ситуациям и условиям, в которых они могут оказаться при эксплуатации.

Анализ полученных результатов (табл. 22) показывает следующее. Це-

ментный микробетон, являющийся матрицей материалов плотного и макропористого строения, может обладать такой структурой, что его поры в каждом из рассматриваемых вариантов влажностного состояния оказываются в значительной мере или нацело заполненными водой. Это свойственно микробетону,

поровое пространство которого сложено преимущественно порами с радиусом rэ < 15 нм. Одновременно твердая фаза характеризуется развитой удельной по-

верхностью (Sуд = 500-800 м2г), обладает повышенным запасом избыточной поверхностной энергии (теплота смачивания q = 6-15 кДж/кг). Это обусловлено преимущественным содержанием цементирующего вещества, представленного в основном гидросиликатами кальция С-S-Н(I) и наличием наполнителей с вы-

сокой активностью (оцененной по теплоте смачивания) по отношению к воде. Изменение структуры в направлении увеличения среднего радиуса пор при од-

новременном снижении удельной поверхности и поверхностной энергии твердой фазы (см. табл. 8, 9, разд. 2.3) за счет введения грубодисперсных, инертных по отношению к воде наполнителей сопровождается понижением степени заполнения пор водой (Vжф/Vпор , Vжф/Vмп), возрастанием величины не заполнен-

ного водой резервного объема пор.

89

Таблица 22

Показатели влажностного состояния цементного микробетона и поризованного бетона

Примечание:

Vжф/Vпор - степень заполнения пор водой, м3/м3,

Vжф/Vмп - степень заполнения микропор водой, м3/м3,

Vрп =1 - Vжф/Vпор - резервный объем пор, не заполненных водой, м3/м3.

90