книги из ГПНТБ / Баулин Д.К. Междуэтажные перекрытия из легких бетонов

вого или цементного раствора с щелью шириной до 2 мм посредине образца в месте заделки испытуемой грану­ лы заполнителя [18; 74];

раздавливанием отдельных гранул в специальных клещах;

испытанием на растяжение стандартных «восьме­

Проф. М. 3. Симонов получил в опытах более близ­ кие значения прочности при сжатии и растяжении:

10

Н. А. Попова по определению модуля упругости керам­ зита. По данным этих опытов, величина начального модуля упругости керамзита Ей в известной степени

средние размеры гранул крупного пористого заполните­ ля в бетоне обычно не превышают 10 мм, поэтому влия­ ние условий на их поверхности очень значительно. Кубы и призмы из керамзита лишены плотной и прочной кор­ ки, масса которой составляет около 50% массы средней гранулы (10 мм), что является существенной особенно­ стью этого вида заполнителя.

Исследования показали зависимость прочности за­ полнителей от их плотности, хотя для разных видов по­ ристых заполнителей с равной плотностью прочность различна.

11

Наиболее полное представление о механических свойствах заполнителя могут дать испытания его в раз­ личных модификациях легкого бетона.

Для относительной и весьма условной оценки проч­ ности пористых заполнителей ГОСТ 9758—69 преду­ сматривает испытание их сжатием в стальном цилиндре диаметром 120 мм на глубину 20 мм (при высоте слоя зерен 100 мм).

Усилие, при котором смесь керамзитовых зерен сжи­ мается на 20 мм, относят к площади цилиндра (113 см2) и таким образом получают нормируемую прочность.

дельную прочность керамзнтобетона: R^8Rn.

При испытании керамзитового щебня такой законо­ мерности не обнаружено. Следовательно, относительная прочность, определенная сжатием в цилиндре, по-разно­ му характеризует пористый гравий и пористый щебень. Это объясняется различными межзерновой пустотностью щебня и гравия и характером контактов между зернами. Пористый щебень хуже сопротивляется сжа­ тию в цилиндре, чем гравий, хотя прочности их в бето­ не могут быть и равны. Размеры гранул также оказыва­ ют большое влияние на показатели прочности, опреде­ ляемой в цилиндре.

I. О Б Ъ Е М Н А Я МАССА

Наиболее характерной особенностью легких бето­ нов является зависимость их объемной массы от проч­ ности. Причем эта зависимость может быть различной при использовании пористых заполнителей с разными свойствами.

На рис. 1 и 2 показана зависимость объемной массы бетонов, изготовленных на различных пористых заполни­ телях, от прочности. Чем легче пористый заполнитель, тем меньше объемная масса бетона заданной прочности. Однако по мере увеличения прочности бетона сужается диапазон значений объемной массы (рис. 2).

На величину объемной массы легкого бетона боль­ шое влияние оказывает вид мелкого заполнителя — пес­

12

тивных легких бетонах на этих видах заполнителей це­ лесообразно с технической и экономической точек зре­

практическое значение). Пористый песок, необходимый для изготовления наружных ограждающих конструкций из керамзитобетоиа, обычно получают дроблением

менение дробленого керамзитового песка при производ­ стве внутренних несущих конструкций из керамзитобе­ тоиа весьма ограничено. Для изготовления таких конст­ рукций обычно применяют кварцевый речной песок.

Замена пористого песка кварцевым приводит к по­ вышению объемной массы керамзитобетоиа заданной прочности на 300—400 кг/м3, несмотря на некоторое со­ кращение расхода цемента (рис. 1 и 2, кривые 2 и 4).

Применение кварцевого песка уменьшает деформативность керамзитобетоиа и значительно снижает его стоимость. Однако стоимость бетона далеко не всегда определяет экономическую эффективность конструкции в целом. Чтобы избежать стыкования монтажных эле­ ментов в пределах помещения и повысить заводскую го­ товность изделий при использовании имеющихся подъ­ емных механизмов, иногда необходимо уменьшить объемную массу керамзитобетоиа. Для достижения этой цели предусматривают частичное использование дро­ бленого керамзитового песка. Увеличение стоимости бе­ тона в данном случае компенсируется уменьшением трудоемкости монтажа и заделки стыков, а также зна­ чительной экономией арматурной стали при обеспече­ нии контурного опирания несущей плиты.

Частичное использование пористого песка преду­ сматривают иногда и для повышения вязкости бетонной смеси, чтобы избежать ее расслоения.

14

в соотношении ] : 1 (по объему). За счет улучшения гранулометрического состава мелкого заполнителя уда­ ется существенно снизить расход цемента и получить керамзитобетон с малой объемной массой и высоким модулем упругости.

Применять во внутренних ограждающих конструк­ циях керамзитобетон с использованием в растворной части только пористого песка можно лишь в особых случаях, например для снижения коэффициента теплоусвоения при устройстве бетонного основания под по­ крытие пола из полимерного материала.

2. П Р О Ч Н О С Т Ь ПРИ С Ж А Т И И

Основным показателем, характеризующим конст­ руктивные легкие бетоны, является их прочность при сжатии, от которой в 'известной степени зависят и дру­ гие физико-механические свойства бетона.

Если прочность тяжелого бетона в основном опре­ деляется прочностью цементного камня, то прочность легких бетонов зависит также и от прочности пористых заполнителей.

Прочность плотных заполнителей тяжелого бетона обычно превышает прочность растворной части; для легких конструктивных бетонов характерна обратная картина.

Многие исследователи отмечают, что каждой разно­ видности пористых заполнителей при определенном их содержании в бетоне (по объему) соответствует некото­ рое значение предельной прочности бетона.

Наиболее интересны в этом отношении исследования А. И. Ваганова, которые показали, что повышение проч­ ности растворной части керамзитобетона при прочих равных условиях повышает прочность бетона лишь до определенного предела. Следовательно, прочность лег­

растворной части на кварцевом песке. Из приведенных зависимостей следует, что при сравнительно невысоком содержании крупного пористого заполнителя прочность

15

бетона может быть в 2—3 раза меньше прочности рас­ творной части, составляющей 62% объема опытных об­ разцов.

Для того чтобы объяснить эти парадоксальные на первый взгляд результаты, необходимо рассмотреть причины разрушения образцов из легкого бетона. Раз­

ТО Ш Ш W ~Ж йр^кгфы!- 5 ~ т ° ж е , V H a c =310 кг/м'

заполнителях это разрушение может произойти только

го содержания заполнителей и определяется только прочностью растворной части. Такой характер разруше­ ния легких бетонов наблюдается сравнительно редко. Чаще разрушение происходит по зернам крупного пори­ стого заполнителя и расположенной между ними рас­ творной части. Поверхность раскалывания проходит обычно через средины гранул, центры которых располо­ жены вблизи этой поверхности. Суммарное сечение раз­ рушенных гранул составляет значительно больший про­ цент от всей площади поверхности раскалывания, чем объем крупного пористого заполнителя от общего объ­ ема бетона. Это вполне естественно, так как любая гео­ метрическая модель бетона дает следующую зависи­ мость относительной площади сечения гранул крупного заполнителя на поверхности разрушения от их объемно­ го содержания в бетоне:

16

заполнителя н растворной части. При определенном объемном содержании данного пористого заполнителя первое слагаемое — величина постоянная.

Между тем зависимости, приведенные на рис. 3, сви­ детельствуют о нелинейном возрастании прочности лег­ кого бетона при увеличении прочности растворной час­ ти. Следовательно, прочность заполнителя и растворной

Рис. 4. Зависимость отно­ сительной площади сече­ ния крупного заполните­ ля от его объемного со­

части используется в бетоне в разной степени — в за­ висимости от величин их деформативных характеристик.

Прочность всех каменных материалов зависит от однородности их строения, так как разрушение начина­

тельно большей степени влияет на прочность, определя­ емую наиболее слабым сечением, чем на деформативность, характеризующую свойства материала во всем объеме испытываемого образца. Поэтому увеличение прочности бетонов и растворов, как правило, не сопро­ вождается пропорциональным увеличением модуля де­ формаций.

С ростом прочности бетона уменьшается отношение модуля упругости к пределу прочности. Это отношение называется упругой характеристикой материала. Отно­ шение модуля полных деформаций при кратковремен­ ной нагрузке к пределу прочности при сжатии по ана­ логии можно назвать характеристикой деформативиости. Последняя всегда меньше упругой характеристики и численно равна обратной величине предельной сжи­ маемости.

Точное определение предельной сжимаемости мате­ риалов является сложной задачей, так как в экспери­ менте трудно уловить начало разрушения образца —

18

процесса, зависящего от времени действия сжимающей нагрузки.

Экспериментальные данные по определению пре­ дельной сжимаемости различных видов бетона указыва­ ют на тенденцию ее увеличения с ростом прочности. На­ пример, в опытах СоюздорНИИ предельная сжимае­ мость керамзитобетона марки 100 составила 1,38-Ю- 3 , марки 200 — 1,8-Ю-3 , марки 300 — 2,4-10"3. Эти данные показывают, что характеристика деформативности ке­ рамзитобетона прямо пропорциональна его упругой характеристике и эти характеристики мало отличаются одна от другой по величине.

Предельная сжимаемость пористых заполнителей обычно больше, чем цементного раствора на кварцевом песке той же прочности. Но с ростом прочности раствор­ ной части предельная сжимаемость ее увеличивается и может стать больше предельной сжимаемости заполни­ теля. Поэтому, если прочность растворной части незна­ чительно превышает прочность пористого заполнителя, то разрушение бетона начинается с разрушения раство­ ра между гранулами, сразу после чего разрушаются сами гранулы. Если прочность растворной части суще­

бетона. В первом случае к моменту разрушения недоис­ пользуется прочность заполнителя, во втором — рас­ творной части.

Таким образом, прочность бетона может быть связа­ на с прочностью его компонентов и их деформативными

меньше, чем растворной части).