101. Стойкость бетона в среде радиоактивного излучения. Меры, обеспечивающие биологическую защиту

Залізобетон знаходить широке застосування при будівництві ядерних реакторів, рентген-кабінетів та ін. На нього впливають гамма-промені і нейт­рони, небезпечні для живих організмів. Тому залізобетон виконує роль не тільки матеріалу несучого, до якого пред'являються вимоги достатньої міц­ності, але і захисного - від дії на обслуговуючий персонал гама- і нейтронно­го випромінювання.

Запобігти проходженню гамма-променів може відповідна товщина бе­тонного огородження, однак воно не є перешкодою для нейтронів. Останні гасяться молекулами води: хімічно зв’язаної, напівзв’язаної і вільної. Тому всі заходи направлені на створення бетону, у якому рівномірно розподілена у всіх його складових вода. Такі бетони одержали назву гідратні. Носіями зв’язаної води в них є в’яжучі (глиноземний, магнезіальний портландцемент і ін.) і заповнювачі (барит, лимонит, гематит ). В таких заповнювачах містить­ся велика кількість вкраплень води: зв’язаної і напівзв’язаної. Як добавки за­стосовують легкі елементи (водень, літій, кадмій, гелій та ін.) або боровмі- щуючі речовини (двохводний борат кальцію та ін.).

Вода повинна тривалий час зберігатися в бетоні і не випаровуватися з нього. Для цього бетон з температурою до 60 С покривають смолами (перх­лорвініловими та ін.). У середовищі більш високих температур бетон експлу­атується в металевій опалубці.

При опроміненні нейтронами атом твердого тіла вибивається з рівнова­жного положення у вузлі решіток, стає зміщеним атомом і сам є причиною зсуву інших атомів. Структура цементного каменю порушується, утворю­ються крапкові вакансії і дефекти, що виявляється в розширенні його. Сту­пінь розширення залежить, в основному, від виду заповнювача і дози опро­мінення, що може значно знизити міцність бетону. Гідратні бетони не пови­нні спучуватися і тріскатися. Вони повинні зберігати в необхідних межах свою міцність і забезпечувати тривалу експлуатацію споруджень без погір­шення своїх властивостей.

102. Выносливость бетона. Определение. Факторы, улучшающие этот показатель.

Витривалість бетону

Залізобетонні конструкції експлуатуються в дорожньому (шпали, плити покрить тощо), мостовому (пролітні будівлі тощо.) будівництві, а також у машинобудуванні (фундаменти під устаткування та ін.). На них впливають динамічні і тривалі статичні навантаження. Тому проблема вивчення витри­валості їх актуальна. Витривалість - це здатність бетону зберігати або по­ліпшувати фізико-механічні властивості при впливі на нього багаторазових динамічних або тривалих статичних навантажень.

Усталісне руйнування бетону є наслідком розхитування його структури: формування і розвитку мікротріщин, а також руйнування структурних зв’язків. Практично процес руйнування включає три основні стадії: утворен­ня тріщин, їхній ріст і динамічне поширення. Виникати тріщини можуть в контактній зоні “цементний камінь-заповнювач”, в місцях дефектів структу­ри (пори, капіляри та ін.) і в кристалічних зростках цементного каменю. Швидкість формування і розвитку їх мінімальна при оптимальній структурі бетону. А структура бетону повинна бути неоднорідною, з дефектами, які знижують концентрацію напруг. І навпаки, у бетоні з однорідною структу­рою мікротріщини, що сформувалися, розвиваються значно швидше.

Процес усталісного руйнування починається з поверхні конструкції. То­му до поверхневого шару його повинні бути пред'явлені високі вимоги.

В’язкість матеріалів сповільнює процеси руйнування. Причина цього полягає в інтенсивному зникненні мікродефектів і мікротріщин, більш пові­льному формуванні і розвитку макротріщини. Можливо тому витривалість легкого бетону при багаторазовому повторюваному навантаженні приблизно на 10...15% вище границі витривалості важкого бетону.

Таким чином, абсолютна границя витривалості визначається міцністю пружних зв’язків і неоднорідністю структури, а швидкість усталісного руй­нування, крім того, і пластичними властивостями. Необхідно враховувати і залежність міцності від швидкості прикладення навантаження.

Витривалість бетону залежить від багатьох технологічних факторів, ос­новні з який викладені нижче.

Вологість бетону. Вода, яка знаходиться в капілярах бетону, швидше дифундує в знову виникаючих мікродефектів і прискорює їхній ріст. Це і ре­зультат адсорбційного зниження міцності. Зі збільшенням вологості бетону різко знижується його витривалість.

Ці процеси ще більше збільшуються спільним впливом води і темпера­тури: поперемінне заморожування і відтавання, зволоження і висушування. При цьому структура бетону ще більше розхитується.

Контактний шар цементного каменю з заповнювачем або арматурою повинен бути щільним і міцним. Для цього заповнювач застосовують чистим, шорсткуватим, з підвищеною спорідненістю його з цементним каменем.

Витрата цементу повинна бути оптимальною. Зменшення його кіль­кості нижче оптимального не дозволяє заповнити всі порожнечі, а надлишок сприяє розвитку небезпечних усадочних макротріщин, що прискорюють усталісне руйнування бетону.

Добавки ПАР підвищують пластичні деформації бетону і поліпшують однорідність його структури. Це призводить до підвищення усталісної міц­ності бетону.

Теплова обробка негативно позначається на усталісній міцності бетону. Причина цього криється в підвищеній неоднорідності структури, через вини­кнення додаткової кількості пор, капілярів, мікротріщин тощо, а також через різний розмір кристалічних новоутворень цементного каменю.