Вся бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Будівництво та ремонт

 Високоміцний бетон


Побут. Господарство. Техніка

 

1. ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ВЕЛИЧИНУ УСАДКИ БЕТОНУ

 

 

Про осіданню важкого бетону є не менше експериментальних даних, ніж про його повзучості. Спроби використовувати ці дані для отримання загальних кількісних закономірностей явища містяться в ряді робіт.

При оцінці можливої величини усадки бетону [94, 96, 135, 167, 199] в практичних розрахунках враховують зазвичай вплив найважливіших факторів безпосередньо на величину деформацій. Найбільш повно відповідні методи оцінки розроблені в дослідженнях В. І. Улицького [94], а також у Рекомендаціях Європейського комітету з бетону [96]. Ці методи побудовані на основі досить широких узагальнень експериментальних результатів.

С. В. Олександрівський [1] запропонував оцінювати величину деформацій усадки виходячи з розгляду волого-фізичних властивостей бетону. Є спроби оцінювати цю величину [52 та ін] на підставі математичного опису різних варіантів моделей бетону як багатокомпонентного матеріалу.

Перелічені методи кількісної оцінки деформацій усадки в більшості випадків відносяться до важких бетонів низькою і середньою міцності (високоміцні бетони в зв'язку з цим спеціально не розглядалися).

Результати більшості досліджень, проведених раніше, дозволяють вважати, що усадка бетону визначається в кількісному відношенні впливом в основному тих же факторів, що і його повзучість. Виходячи з загальних вимог до якості та технології виготовлення описуваних важких бетонів (див. главу VI), можна обмежитися розглядом тих же головних факторів, які фігурували в оцінках величини деформацій повзучості

Поряд з цим результати аналізу експериментальних матеріалів, зробленого Е. Н. Щербаковим [110], вказують на те, що характер впливу одних і тих же факторів на повзучість бетону і його усадку загалом разі неоднаковий.



Насамперед не вдається виявити закономірною зв'язку між величиною усадки і активністю цементу R4, використаної раніше для оцінки впливу якості цементу на повзучість бетону (див. рис. 47). На рис. 57 показані результати великих дослідів [47] у вивченні усадки цементного розчину однакового складу, але виготовленого із застосуванням портландцементів, мінералогічні характеристики яких і активність змінювалися в досить широких межах. На відміну від рис. 47 взаємозв'язок розглянутих величин на рис. 57 відсутня, і спостерігається різниця у величині деформацій не пов'язаний з зміною характеристик міцності цементу в широкому діапазоні. Такі ж приблизно результати виходять при обробці даних Девіса (30], Гоннермана [142].

З іншого боку, спроби безпосередньо враховувати вплив компонентів мінералогічного складу клінкеру на усадку часто призводять до суперечливих результатів [130, 142] з-за великого числа цих компонентів. При розгляді деякого узагальненого параметра мінералогічного складу, наприклад співвідношення в цементному камені кристалічній і гелевою складових, запропонованої А. Е. Шейкіним [105], одержувані результати також не у всіх випадках знаходять чітке експериментальне підтвердження [102]. Для звичайних алитовых портландцементів у великій вибірці експериментальних даних вплив мінералогічного складу на величину усадки знаходиться в межах загального розкиду досвідчених точок. Лише у белитовых цементів і цементів з високим вмістом трьохкальцієвого алюмінату усадка помітно підвищена. Мабуть, з цієї причини вплив мінералогічної характеристики портландцементу на деформації усадки бетону іноді переоцінюється деякими авторами [32]. Але при цьому випускається з виду, що белитовые і высокоалюминатные цементи все рідше застосовуються в промислово-цивільному та транспортному будівництві, а більшість вітчизняних (зарубіжних) товарних цементів має переважно алитовую мінералогічну характеристику.

Е. Н. Щербаков [ЗА] показав, що при практичних оцінках можна нехтувати впливом властивостей цементу на величину деформацій усадки бетону, якщо мінералогічний склад і тонкість помелу цементу знаходиться в звичайних межах. При обробці результатів вимірювання усадочних деформацій важких бетонів на сучасних порт-ландцементах виявлено, що для незмінного складу суміші (прийнято, як і раніше, ВЩ = 0,5, зміст цементного тіста рт = 0,2) і деяких вихідних умов граничні значення усадочних деформацій незалежно від індивідуальних якостей цементу коливаються близько величини еут = 250 • 10~6, відхиляючись в межах ± 10%. Під вихідними умовами маються на увазі в даному випадку ті ж, що і прийняті раніше для повзучості (наведений. радіус перерізу г - 2,5 см, відносна вологість повітря 6 = 70%, в початковий період твердіння - в природних умовах).

Порівняння виразів (VI 1.4) і (VII.5) з відповідними формули для коефіцієнтів |3 і К (див. стор 115) показує, що вплив масштабного фактора на усадку бетону позначається більшою мірою, ніж на його повзучість. Це положення обумовлено також у Рекомендаціях ЕКБ. Що стосується впливу відносної вологості середовища, то такі відмінності спостерігаються переважно лише в зонах низької та високої вологостей.

Існуючі емпіричні методи прогнозування деформацій усадки важкого бетону (методика В. І. Улицького, ЕКБ, Іванс і Конга та ін) ґрунтуються на тому, що вплив кожного з перелічених головних факторів оцінюється незалежно від інших. Всі ці методи можуть бути зведені в кінцевому підсумку до оцінки величин деформацій у формі (VII. 1) розрізняються тільки рекомендованими значеннями відповідних коефіцієнтів, входять у цей вираз. В окремих випадках береться до уваги вплив тепловологісної обробки (методика Улицького), різного роду добавок (методика Іванс і Конга). У методиці Олександрівського по суті враховується вплив тих же факторів, однак не на величину деформацій безпосередньо, а опосередковано, через влагофизические параметри бетону.

Таким чином, перераховані способи не відрізняються принципі від зазвичай застосовуються для оцінки деформацій повзучості (див. главу VI). Їм властиві, отже, ті ж недоліки, про які йшлося в попередній главі. Незважаючи на помітно виражений вплив окремих факторів, враховують коефіцієнтами £У, як і раніше необхідно, зокрема, оцінювати і враховувати на стадії проектування велика кількість взаємопов'язаних технологічних параметрів бетонної суміші.

Ці методи, крім того, виключають можливість прямого зіставлення деформативних властивостей бетонів з різними міцнісними показниками. У більшості досліджень не приділялося належної уваги аналізу впливу на усадку різних комбінацій факторів (насамперед технологічного характеру), визначають індивідуальні якості бетону. Це часто призводить до явних суперечностей в оцінках деформативних здібності бетонів і, в першу чергу, високоміцних (див. стор 154).

Як і раніше (див. главу VI), звернемося до аналізу так званих нормативних значень деформацій ЕУ.Н, що належать до бетону з суміші довільного складу при збереженні інших рівних умов.

Вираз для ЕУ.Н У вигляді (VII.8), що відображає сумарне вплив технологічних факторів у функції вибраних незалежних параметрів (У і z), дозволяє простежити принципові зв'язку, зображені на рис. 58.

Як видно, за умови збереження сталості витрати води в суміші в залежність (VII.8) характеризується незначною зміною деформацій еу.н при будь-яких можливих значеннях цементоводного відношення z (і, отже, витрати цементу Ц = Bz). Оскільки це випливає з об'єктивного характеру спостережуваних експериментальних залежностей (VII.2) і (VI 1.3), слід розцінювати встановлену закономірність, як до деякої ступеня загальну. Можлива у певних межах мінливість числових коефіцієнтів (наприклад, показника ступеня Р) у виразах] (VII.2) і (VII.3) в принципі не змінює зроблений висновок.

Зазначена закономірність у переважній більшості випадків прямо підтверджується експериментальними даними. На рис. показано 59 відносна зміна величини деформацій усадки важких бетонів різних складів, але виготовлених із сумішей з приблизно однаковим витратою води в межах кожної групи випробувань. Як видно з рис. 59, якщо В ^ const, деформації усадки бетону змінюються, незважаючи на коливання інших технологічних параметрів у широких межах, як правило, не більше ніж на ±10% (заштрихована область). Аналогічний висновок був зроблений в Американській асоціації портландцементів [123], а також Карлсоном [124], Левьяном [167] і деякими іншими дослідниками.

Враховуючи це експериментально встановлене положення, методи прогнозу величин деформацій усадки можна значною мірою спростити. Функція змінної z, що входить у вираз (VI 1.8), при зміні аргумент у практично можливих межах змінюється дуже незначно, і її числове значення може бути прийнято в середньому рівним 0,525.

Представляє інтерес з'ясувати, в якій мірі виявлені закономірності відображені в інших пропозиціях по нормуванню деформацій усадки. Для цього слід порівнювати формули для еу.„, відповідні однаковим умовам, прийнятим за початкові.

У формулі (VII. 13) рекомендоване значення коефіцієнта р = 3 • 10~2лш/лш/р/р справедливо при відсутності градієнта вологості (і деформацій) по поперечному перерізу елемента, висихає тільки в напрямку поздовжньої осі. За умов всебічного висихання, стосовно до яких розроблені всі інші розглянуті пропозиції, за даними С. В. Олександрівського

(VII. 10)-(VII. 13) вплив технологічних параметрів бетонної суміші знаходить вираз в самій різній формі. І тим не менш залежно] (VII. 10) - (VII. 13) вдається зіставити між собою, якщо графічно представити кожну з них в координатній системі, використаної на рис. 58. Для цього слід обчислити значення еу.„ за формулами (VII. 10)-(VII. 13), відповідні будь-якому фіксованому витраті води в суміші, за різним значенням цементоводного відношення z (і, отже, витрати цементу Ц = Bz). В якості прикладу розглянемо результати підрахунків для випадку В = 160 л 1м3 = const (рис. 60). При будь-якому іншому значенні - const картина не змінюється.

Як випливає з рис. 60, формули, запропоновані Цюріхській лабораторією (VII. 10) і Європейським комітетом по бетону (VII. 12), в неявному і ускладненому вигляді по суті відображають те ж принципове положення, що і проста залежність (VII.9) на рис. 58: при незмінній витраті води в суміші в величина деформацій бетону еу.н мало залежить від решти технологічних параметрів (Ц і z) і практично зберігається на одному рівні. При цьому результати обчислень за методикою ЕКБ і пропонованої простою формулою (VII.9) для однакових умов (включаючи витрату води в суміші) чисельно близько збігаються

В тих же умовах із зростанням Ц і р деформації, розраховані за методикою Улицького, значно знижуються (майже в 3 рази), а за методикою Олександрівського, навпаки, помітно зростають (більш ніж у 2 рази). У першому випадку отримана залежність обумовлена, очевидно, неправильним допущенням, закладеним у формулі (VII. 11), оскільки, як зазначалося, вплив головних технологічних факторів на усадку бетону і його повзучість неоднаково. Закономірність ж, виявляється при обчисленнях за методикою Олександрівського, вимагає більш докладного аналізу (див. наступний розділ).

Таким чином, рис. 60 свідчить про принципові розходження, створюються різною оцінкою впливу головних технологічних факторів на усадку бетону. Судячи з цього рисунка, методика Улицького недооцінює, а методика Олександрівського переоцінює вплив витрати цементу Ц в порівнянні з В/Ц. Внаслідок цього і в тому і в іншому випадку на рис. 60 виявляються зв'язку, які не підтверджуються великою кількістю досвідчених результатів (див. рис. 59) і вступають у протиріччя з закономірністю на рис. 58.

Ця закономірність полягає в тому, що сумарний вплив на усадку бетону технологічних факторів вдається практично однозначно виразити через один параметр - витрата води незалежно від дозування інших складових бетонної суміші.

Підтвердженням служить рис. 61, на якому представлені результати лабораторних випробувань звичайних важких і дрібнозернистих (піщаних) бетонів на усадку. Оскільки тривалість більшості випробувань становила близько одного року, граничні значення деформацій були вирахувані шляхом множення виміряних величин на постійний коефіцієнт, прийнятий рівним 1,15. В окремих випадках використовувалася екстраполяція кривих наростання деформацій за тією ж методикою, яка застосовувалася при обробці даних про повзучості бетону

Граничні досвідчені значення деформацій наводилися далі до прийнятим вихідним розміром перерізу (р = 2,5 см) і вологості повітря (6 = 70%). Відповідні поправочні коефіцієнти й і £? приймалися (в залежно від умов досвіду) за формулами (VII.4) і (VII.5).

Обчислені таким шляхом величини деформацій еут - = 8у.н нанесені на рис. 61 залежно від фактичної витрати води в бетонних сумішах. Незважаючи на те, що інші технологічні параметри (витрата цементу, В/Ц, співвідношення між великою і дрібною фракціями заповнювача і т. д.) змінювалися в дуже широких межах, досвідчені точки закономірно розташувалися біля кривої, побудованої за формулою (VII.9).

Для всієї сукупності точок на рис. 61 з допомогою ЕОМ знайдено кореляційне рівняння кривої регресії, яке підтвердило степеневої характер залежності між еу.н і Ст. Крива, відповідна рівнянню регресії (з показником ступеня у = 1,38), мало відрізняється від кривої, побудованої за формулою (VII.9), значно більш зручною для практичного користування.

Отриманий коефіцієнт кореляції г = 0,818 менше встановленого раніше (див. главу VI) .при аналізі нормативних величин деформацій повзучості. Однак підвищений розкид досвідчених точок не виявляє в даному випадку ніякої закономірною зв'язку з коливанням таких технологічних параметрів, як витрати цементу (в межах від 220 до 1370 кг/м3) або водоцементне відношення сумішей (в межах від 0,27 до 1,07). Він обумовлений, ймовірно, дещо більшим порівняно з повзучістю впливом на усадку бетону характеристик застосовуваних матеріалів і методичних особливостей експерименту. Разом з тим для практичних оцінок надійність встановленої емпіричної зв'язку залишається задовільною.

Наявність однозначного зв'язку між єу,н і В, безпосередньо вираженої у формулі (VII.9), дозволяє встановити найпростіший критерій для оцінки величини деформацій усадки. Зміст розбіжностей між іншими пропозиціями (див. рис. 60) зводиться до того, що існування цієї зв'язку або визнається ними лише в непрямій формі (методика ЕКБ, формула Цюріхській лабораторії), або взагалі заперечується (методика Улицького і Олександрівського).

    

 «Високоміцний бетон» Наступна сторінка >>>

 

Дивіться також: Бетон і будівельні розчини Вихідні матеріали 1.1. Мінеральні в'яжучі речовини 1.2. Заповнювачі 1.3. Вода 1.4. Визначення необхідної кількості матеріалів Будівельні розчини 2.1. Властивості будівельних розчинів 2.2. Види будівельних розчинів 2.3. Приготування будівельних розчинів 2.4. Склади Бетони 3.1. Види бетону 3.2. Властивості бетону 3.3. Приготування бетонного розчину 3.4. Склади 3.5. Шлакобетон 3.6. Опілкобетон