11. Деформативные свойства бетона (усадка, набухание, температурные деформации, упругость, пластичность, ползучесть) Предельная деформативность бетона при сжатии и растяжении.

Бетон под нагрузкой ведет себя не как идеально упругое тело (например, стекло), а как упруго-вязко-пластичное тело. При небольших напряжениях (не более 0,2 от предела прочности) бетон деформируется как упругий материал. При этом его начальный модуль упругости зависит от пористости и прочности и составляет для тяжелых бетонов (2,2...3,5) • 104 МПа (у высокопористых ячеистых бетонов модуль упругости - около 1-10 МПа).

При больших напряжениях начинает проявляться пластическая (остаточная) деформация, развивающаяся в результате роста микротрещин и пластических деформаций гелевой составляющей цементного камня.

Усадка бетона. При твердении на воздухе происходит усадка бетона - сокращение линейных размеров до 0,3...0,5 мм на 1 м длины. Большие усадочные деформации - одна из причин образования трещин в бетоне. Особенно значительна усадка в начальный период твердения: в первые сутки она достигает 70 % от месячного значения.

Усадка бетона вызвана усадкой цементного камня; сжатия цементного камня капиллярным давлением, возникающим при испарении воды из бетона; уменьшения объема геля при его обезвоживании.

Усадка бетона увеличивается при повышении содержания цемента и воды, применении высокоалюминатных цементов, мелкозернистых и пористых заполнителей.

Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки. Таким образом, ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий твердения и влажности. Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя-щебня из изверженных горных пород. Пористый заполнитель усиливает ползучесть. С увеличением В/Ц ползучесть бетона при прочих равных условиях возрастает так как цементный гель становится менее вязким, а бетон - более пористым. При одинаковом В/Ц большая ползучесть наблюдается у бетона с более высоким содержанием цемента.

Температурные деформации бетона характеризуются температурным коэффициентом линейного расширения, который близок к коэффициенту расширения стали, что способствует совместной работе этих материалов в железобетонных конструкциях.

12. Легкие бетоны на пористых заполнителях («плотные», поризованные, крупнопористые). Виды природных и искусственных заполнителей. Особенности свойств легких бетонов в области их применения.

Легкие бетоны относят к наиболее распространенным материалам для изготовления несущих, ограждающих и теплоизоляционных конструкций.

Марки легких бетонов на пористых заполнителях по средней плотности — D800...D2000, классы по прочности на сжатие — от В2,5 до В40.

Прочность легкого бетона R зависит от марки цемента, цементного отношения, прочности пористого заполнителя и может быть определена по формуле: R=А R_ц (Ц/В - b)

Теплопроводность легких бетонов зависит в основном от плотности и влажности. Увеличение объемной влажности легкого бетона на 1% повышает теплопроводность на 0,016-0,035 Вт/(м°С).

По морозостойкости легкие бетоны делят на марки: F25...F500;

По водонепроницаемости W0,2...W2,5. Для наружных стен морозостойкостью не менее 15-25 циклов.

Легкобетонные смеси отличаются от обычных более низкой удобоукладываемостью как при недостатке, так и избытке воды затворения. Если расход воды меньше оптимального, то пластичность цементного теста недостаточна для сближения составляющих смеси и образования плотной (слитной) структуры. Избыток воды вызывает расслоение бетонной смеси и, как следствие, неоднородность свойств бетона в разных зонах бетонируемой конструкции. Так, для обеспечения удобоперекачиваемости смесей приходится предварительно насыщать пористый заполнитель водой.

Из такого бетона получают и более легкие конструкции. Теплопроводность легкого бетона гораздо ниже, чем тяжелого.

Легкие бетоны на пористых заполнителях приготовляют, используя минеральные вяжущие вещества, воду, добавки, крупные и мелкие заполнители — природные и искусственные пористые. Неорганические пористые заполнители отличаются большим разнообразием, их разделяют на природные и искусственные.

Природные пористые заполнители получают путем частичного дробления и рассева или только рассева горных пород (пемзы, вулканически туфа, известняка-ракушечника и др.).

Искусственные пористые заполнители являются продуктами термической обработки минерального сырья и разделяются на специально изготовленные и побочные продукты промышленности (топливные шлаки и золы, отвалы металлургические шлаки и др.). Топливные отходы (топливные шлаки и золы) образуются в качестве побочного продукта при сжигании антрацита, каменного угля, бурого угля и других видов твердого топлива. На основе золы выпускают зольный гравий.

Керамзитовый гравий получают путем обжига гранул, приготовленных из вспучивающихся глин. Это легкий и прочный заполнитель насыпной плотностью 250-800 кг/м³. В изломе гранула керамзита имеет структуру застывшей пены. Спекшаяся оболочка, покрывающая гранулу, придает ей высокую прочность. Керамзит, обладающий высокой прочностью и легкостью, является основным видом пористого заполнителя.Керамзитовый песок (зерна до 5 мм) получают при производстве; керамзитового гравия

Крупнопористый легкий бетон готовится из крупного заполнителя — гравия или щебня (плотного или пористого), цемента и воды без добавления мелкого заполнителя — песка. Это обусловливает его крупнопористое строение, поскольку цементное тесто лишь частично заполняет межзерновую пустоту. Использование крупнопористых бетонов недопустимо в районах с сильными ветрами и морозами, так как они легко продуваемы; кроме того, при сильных морозах крупные норы заполняются изморозью, что резко ухудшает теплоизоляционные свойства. Стены из крупнопористого бетона должны оштукатуриваться.

Поризованные бетоны готовятся из смеси вяжущего, крупных заполнителей, поризующей добавки и воды. Иногда в состав смеси добавляют мелкий заполнитель, причем столько, чтобы межзерновая пустота крупного заполнителя заполнялась не полностью. Поризация растворной составляющей производится для уменьшения плотности бетона, повышения связанности и удобо-укладываемости смеси. В результате поризации цементного камня или растворной части получается легкий бетон с хорошей структурой, когда вся межзерновая пустота заполнена поризован-ным цементным камнем или раствором. Требуемое количество поризованного цементного теста немного больше объема межзерновых пустот.