Билет №40. Усадка бетона.

Усадка бетона - это уменьшение размеров и объёма бетона вследствие потери влаги, уплотнения, затвердевания и др. процессов. Усадка бетона происходит во время его твердения на воздухе в результате испарения воды из капилляров цементного камня. Как правило усадочные деформации в сочетании с низкой прочностью бетона на растяжение приводят к появлению трещин в железобетонных конструкциях, особенно в поверхностном слое, повышают их деформативность, снижают долговечность.

В настоящее время используется множество методов для максимального предотвращения усадки бетона. Чтобы повысить характеристики бетона в настоящее время применяются минеральные добавки, которыми регулируется усадка бетона. При затвердевании бетона с применением таких добавок, происходит увеличение кристаллов цемента, а именно увеличиваются линейные размеры. Применение таких добавок позволяет обеспечить бетону высокую прочность, водонепроницаемость, а также долговечность конструкции. Кроме того, применение таких добавок позволяет уменьшать низкие показатели проницаемости бетона, растяжения бетона при изгибе, большие усадочные деформации бетона.

Билет №41. Деформации ползучести.

При нагружении бетонного образца до определенной величины напряжений и фиксировании нагрузки на длительное время, упомянутые выше деформации ползучести непрерывно будут нарастать с постепенно затухающей скоростью. Деформации ползучести могут в 3-4 раза превышать упругую деформацию. Деформации ползучести состоят из двух компонентов:

линейного, когда деформации ползучести прямо пропорциональны действующим напряжениям (этот компонент связан с особыми свойствами цементного геля);

нелинейного, связанного в основном с развитием трещин в структуре бетона (деформации, соответствующие нелинейному компоненту, становятся заметными лишь при относительно высоких напряжениях - порядка 0,5Rb).

Так называемое многократно-повторное нагружение бетона при напряжениях, не превышающих предела выносливости, приводит к постепенному накапливанию неупругих деформаций, но после достаточно большого числа циклов эти неупругие деформации как бы выбираются и бетон становится практически упругим. При напряжениях выше предела выносливости после некоторого числа циклов деформации начинают неограниченно расти, что свидетельствует о приближающемся разрушении бетона. Стальная арматура железобетонных конструкций может быть разделена по своему назначению на рабочую (устанавливаемую по расчету для восприятия действующих усилий) и монтажная арматура (устанавливаемую по конструктивным или технологическим соображениям). Стержни рабочей и монтажной арматуры объединяются в сварные (или вязаные) сетки и каркасы.

Деформация ползучести зависит от величины достигнутого в бетоне напряжения. Если оно составляет небольшую долю от разрушающего (0,2-0,3 Rnp), то деформация ползучести практически пропорциональна напряжению. При значительно больших напряжениях наблюдается нелинейная ползучесть.

Имеется ряд гипотез, объясняющих явление ползучести. Согласно современным представлениям физики твердого тела и теории структурообразования бетона, в кристаллической фазе цементного камня наблюдается не только сорбция паров воды на внешней поверхности кристаллов гидросиликатов кальция, но и проникание их в межплоскостном направлении. Под влиянием напряжений сдвига, действующих в нагруженном бетоне, возникает своеобразное «течение» тонких слоев межкристаллической воды и расстояние между кристалликами изменяется. В этот период на стадии линейной ползучести происходит деформация бетона.

При более высоких напряжениях наряду с псевдовязким «течением» наблюдается разрыв связей между микрокристаллическими составляющими цементного камня. В бетоне возникают микротрещины, и наступает стадия нелинейной ползучести.

Ползучесть с течением времени постепенно затухает. Объясняется это тем, что под нагрузкой наряду с ползучестью происходит перестройка кристаллогидратной структуры цементного камня: расстояние между микрокристалликами уменьшается и одновременно происходит релаксация напряжений, приводящая к уменьшению фактически действующего напряжения в бетоне.