41. Усадка бетона и заполнителя

Процесс твердения бетона сопровождается изменениями его объема. Усадка бетона – уменьшение его объема при твердении в атмосферных условиях или при недостаточной влажности среды. Усадка вызывается физико-химическими процессами, происходящими в бетоне при твердении, и изменением его влажности. Суммарная величина деформаций усадки складывается из: влажностной, контракционной и карбонизационной деформаций.

Влажностная усадка вызывается изменением распределения, перемещением и испарением влаги в образовавшемся скелете цементного камня.

Контракционная усадка вызывается тем, что объем новообразований цементного камня меньше объема, занимаемого веществами, вступающими в реакцию (Уменьшается объем пор, занимаемых водой, возникают воздушные поры).

Карбонизационная усадка вызывается карбонизацией гидроксида кальция и развивается постепенно с поверхности бетона в глубину.

Усадка на прямую зависит от В/Ц. Для цементного камня усадка примерно составляет 2 мм/м², для тяжелого бетона – 0,5 мм/м².

42. Долговечность бетона и заполнителя

Во многом долговечность бетона зависит от способности компонентов противостоять многократному изменению температуры. Т.к. компоненты бетона имеют различные коэффициенты температурного расширения и разница заполнителя и цемента велика, то развиваются большие внутренние напряжения.

Коэффициент линейного температурного расширения цементно­го камня в интервале обычных эксплуатационных температур со­ставляет (10-18) 10^{-6 о}С. У природных плотных горных пород, используемых для производства заполнителей, коэффициент ли­нейного расширения обычно несколько меньше. Это значит, что при нагреве бетона в заполнителе могут возникать растягивающие напряжения, а в цементном камне - сжимающие. Напряженное состояние при этом аналогично случаю расширения цементного камня и может привести к нарушению сцепления между заполни­телем и цементным камнем.

Опасно для таких бетонов и охлаждение — в цементном камне могут возникнуть значительные растягивающие напряжения. Это возможно, в частности, после термообработки (пропаривания) бе­тонных изделий, т. е. когда температура эксплуатации ниже темпе­ратуры формирования структуры бетона.

Многократные колебания температуры в процессе эксплуата­ции, вызывая появление внутренних напряжений, иногда знакопе­ременных, могут привести к «расшатыванию» структуры, образо­ванию трещин в бетоне. Необходимо предвидеть возможные терми­ческие напряжения, уметь оценить последствия их действия.

Важным фактором долговечности бетона является его способ­ность противостоять многократному попеременному увлажнению и высушиванию, вызывающему разбухание и усадку цементного камня.

В ряде случаев на пористых заполните­лях можно получить менее водопроницаемый бетон, чем на плотных. Объясняется это тем, что вода просачивается не столько че­рез заполнители, сколько через микротрещины в цементном кам­не и в зоне контакта его с заполнителями, а такие микротрещины в бетоне на пористых заполнителях менее вероятны.

На способность бетона сопротивляться попеременному замора­живанию и оттаиванию в насыщенном водой состоянии решающее влияние оказывают морозостойкость самих заполнителей, свойства, определяющие их сцепление с цементным камнем, и модуль упру­гости заполнителей. Кроме того, при использовании пористых за­полнителей имеет значение следующий фактор. Свободные поры заполнителя при замораживании бетона являются резервуаром для оттесненной воды за фронтом расширяющегося льда. Воздух в по­рах сжимается и служит амортизатором возникающего давления. Поэтому легкие бетоны на доброкачественных пористых заполни­телях характеризуются высокой морозостойкостью.