» » Усадка легкого бетона

Усадка легкого бетона

20.04.2016

Наиболее отрицательным свойством бетона как на пористых, так и на плотных заполнителях является усадка. В изгибаемых конструкциях, работающих с трещинами, усадка бетона в сжатой зоне приводит к увеличению их кривизны и прогиба во времени. Усадка бетона в растянутой зоне приводит к увеличению в нем растягивающих напряжений, а при наличии трещин мало способствует уменьшению деформаций арматуры в бетоне. В напряженно-армированных конструкциях усадка увеличивает потери предварительного напряжения.
Вместе с тем величина усадочных деформаций еще не характеризует усадочных напряжений, которые являются следствием неравномерности усадки в объеме элемента. Так, более массивные образцы имеют меньшую усадку по сравнению с менее массивными, однако усадочные напряжения в более массивных образцах могут быть выше.
Процесс усадки неразрывно связан с твердением цемента и высыханием бетона. Пропаренные образцы показывают меньшую величину усадки, чем образцы нормального твердения, однако это не свидетельствует о развитии в последних более высоких усадочных напряжений. В процессе ускоренного твердения во время пропарки в бетоне развиваются очень высокие усадочные напряжения, которые могут привести к образованию трещин.
В связи с тем, что усадка в какой-то мере связана с высыханием образцов, усадочные явления на их поверхности развиваются более интенсивно, чем в центре. Это приводит к появлению растягивающих напряжений во внешней зоне сечения и сжимающих — в средней.
В малых образцах градиент влажности между их поверхностью и центром меньше, чем в массивных, а следовательно, меньше и усадочные напряжения. Этим можно объяснить значительно более высокую прочность бетона на растяжение при изгибе в балочках 4х4х16 см по сравнению с образцами, имеющими сечение 15х15 см.
При одинаковых сечениях большая скорость усадки в какой-то период времени свидетельствует о более высоких внутренних напряжениях. Окончательная величина усадки не отразится на величине внутренних напряжений, которые к тому моменту могут вообще исчезнуть.
Деформациям усадки цементного камня препятствуют зерна заполнителя, что также является одной из причин возникновения внутренних напряжений в бетоне. В связи с этим проф. М.З. Симонов высказывает предположение, что при использовании более податливых пористых заполнителей возникающие по указанной причине напряжения должны быть меньше, чем при использовании плотных заполнителей.
В самом деле, если предположить равномерные по всему объему элемента усадочные деформации, то большая суммарная величина усадки будет свидетельствовать о меньших напряжениях в бетоне, препятствующих этому процессу. Однако усадка неравномерно развивается по объему элемента, что является основным препятствием в деле создания экономичных ребристых конструкций. Вблизи массивных участков сечения (ребер) возникает высокая концентрация усадочных напряжений и образуются трещины. Для уменьшения такой концентрации внутренних напряжений можно рекомендовать плавное сводчатое очертание нижней поверхности ребристых плит.
По данным Г.А. Бужевича, величина усадки керамзитобетона на кварцевом песке прочностью при сжатии 200 кг/см2 и на керамзитовом песке прочностью 40 кг/см2 при хранении в обычных условиях в течение 540 дней составила 0,271—0,275 мм/м. Усадка тяжелого бетона марки 200 в тех же условиях составила 0,254 мм/м.
В других опытах Г.А. Бужевич, Я.Д. Понасюженков и В.А. Федоров получили значительно более высокие значения усадки: 0,34—0,54 мм/м при воздушно-сухом хранении в течение 150 дней и 0,45—0,72 мм/м при высушивании образцов до постоянного веса. Усадка бетона на гранитном щебне в тех же условиях составила соответственно 0,29—0,32 и 0,38—0,42 мм/м.
По данным М.З. Симонова, усадка пемзобетона при расходе цемента 250 кг/м3 за 192 дня составила 0,67—1,2 мм/м. Пластичный тяжелый бетон с тем же расходом цемента и в тех же условиях через 112 дней имел усадку 0,8 мм/м. Усадка пемзобетона к этому времени составляла 0,5—0,95 мм/м.
Усадка крупнопористого керамзитобетона с расходом цемента 300 кг/м3 через 500 дней составляла 0,68 мм/м, плотного керамзитобетона — 0,50 мм/м, тяжелого бетона —0,54 мм/м. В двух последних случаях расход цемента также был равен 300 кг/м3. Плотный керамзитобетон с расходом цемента 500 кг/м3 в тех же условиях имел усадку 0,62 мм/м.
По данным Г.Д. Цискрели, усадка туфобетона на артикском туфе при хранении 300 дней составила 0,73 мм/м
Усадка керамзитобетона при высушивании после 80 суток, по данным американских ученых В.А. Гордона и В.Г. Прайса, в зависимости от расхода цемента колебалась в пределах от 0,13 до 0,59 мм/м.
Все исследователи отмечают, что пластичные бетоны, особенно при высоком расходе цемента, имеют более значительные деформации усадки, чем жесткие.