14.2. Термонапряженное состояние блоков. Причины трещинообразования

Как и в любом физическом теле, изменение температуры бетона ведет к изменению его объема, и если свободному изменению объема и размеров что-то препятствует, то в этих блоках появляются сжимающие или растягивающие температурные напряжения. Главным требованием к техно­логии бетонных работ в этом плане является обеспечение таких условий бетонирования, которые не привели бы к появлению трещин.

Из теории прочности бетона и железобетона известны два вида тем­пературных напряжений – "собственные" и "вынужденные". Для тех и дру­гих напряжений имеются формулы для их определения. В функциональном виде эти формулы выглядят следующим образом:

, (14.1)

где: – приращение напряжений на i-м интервале возраста бетона в блоке; – приращение температурного перепада на этом интервале; – модуль упругости; – коэффициент защемления; – коэффициент релаксации; – коэффициент Пуассона; – коэффициент линейного расширения; – условная прочность бетона на растяжение; – коэффициент запаса на трещинообразование.

Для инженеров-технологов, занимающихся вопросами технологии бе­тонных работ, интерес представляют не столько сами напряжения, сколь­ко те перепады температур, которые вызывают опасные напряжения и при­водят к трещинообразованию. Поэтому, переходя к допустимым напряжени­ям и через них к допустимым перепадам температур [ ] и заменяя на , т.е. , получаем общую формулу для допустимых перепадов температур:

[ ] = , (14.2)

где: – предельная растяжимость.

Как показал опыт гидростроительства, непосредственные причины образования трещин зависят от условий "защемления" и от места положе­ния блока в теле плотины (рис. 14.3, а):

1) для блоков "защемленных" и расположенных в основании плотины основной причиной трещинообразования является перепад между осредненной температурой в блоке в период экзотермии и осредненной температурой в период эксплуатации (рис. 14.3.б)

; (14.3)

2) для блоков в свободной зоне – перепад между температурой в центре блока и температурой бетона на гранях блока в данный период (рис. 14.3.в)

; (14.4)

Рис. 14.3. Расположение блоков и опасные температурные перепады в них:

а – зоны расположения блоков: I зона – прискальная , II зона – переходная , III зона – свободная , б, в – графики изменения температур в блоке и опасные перепады температур для блоков "защемленных" и для "свободных", – изменение средних температур в блоках I зоны; – изменение температур на наружной части блоков III зоны; – изменение температур в центре блоков III зоны

Кроме того, образование трещин на наружных гранях всех блоков в раннем возрасте возможно от высокой интенсивности (скорости) остывания бетона на гранях:

, (14.5)

где: – перепад температуры; – продолжительность остывания по времени.