Главная > Основы ФИЗИКИ БЕТОНА > УСАДКА И ПОЛЗУЧЕСТЬ БЕТОНА

УСАДКА И ПОЛЗУЧЕСТЬ БЕТОНА

УСАДКА И ПОЛЗУЧЕСТЬ БЕТОНА

EK-w ,мпа 6

0,8761 /,3 1 1,651,7 Хост

При твердении цементного геля внутри образующих­ся кристаллов молекулы воды группируются вокруг ио­нов кальция и других минералов; их количество растет

С увеличением давления паров воды; энергия связи их с кремнекислородными пластинами уменьшается, они раздвигаются, создаются новые сорбционные объемы и размеры кристаллов увеличиваются. При десорбции па­ров воды происходит обратное явление. Изменения, вы­званные адсорбцией и десорбцией паров воды в кристал­лической структуре цементного камня, приводят к изме­нению микроразмеров всей структуры. При адсорбции паров воды структурные элементы набухают, а вследст­вие десорбции они претерпевают усадку. При этом толь­ко 20% микродеформаций кристаллов превращаются в макродеформацию, остальная часть гасится внутри. От­сутствие прямой пропорциональности между количест­вом адсорбированной воды и деформацией цементного камня является следствием изменения пористости струк­туры в процессе усадки и набухания [73].

При опорожнении микрокапилляров удельная дефор­мация усадки сильно возрастает из-за малых потерь при микродеформировании структурных элементов; связь между кристаллами усиливается, количество обрывов уменьшается вследствие микроусадки новообразований в реакционных каемках и значительно увеличивается пористость цементного камня. Дальнейшее уменьшение размеров кристаллов и их сближение, происходящее в результате утоньшения полимолекулярных слоев до мо­нослоев, сопровождается трансформацией большой час­ти микродеформаций в макроусадку.

Максимальная усадка наблюдается в случае выделе­ния мономолекулярного слоя адсорбированной воды, кристаллы предельно сближаются, не вызывая увеличе­ния пористости, и вся микродеформация трансформиру­ется в макродеформацию.

В условиях естественной влажности воздуха дефор­мации усадки в ненагруженных образцах приближаются по величине к суммарным деформациям от усадки и пол­зучести нагруженных образцов бетона. Через некоторое время в образцах возникают деформации расширения; в пропаренных они появляются раньше, нежели в об­разцах водного твердения. Влажностные деформации могут протекать без заметного увеличения массы образ­цов; начальные деформации набухания пропаренных об­разцов и твердевших в воде сопровождаются потерей их массы. Этим подтверждается механизм кинетики сорб - ционного влагопереноса и процесс трансформации мик­роструктурных изменений в объемные деформации усад­ки и набухания, свидетельствующие об отсутствии пря­мой зависимости между микродеформацией и "количест­вом поглощенной воды [73, 161].

С прекращением влагообмена с наружной средой де­формация усадки полностью затухает и, наоборот, с во­зобновлением влагообмена объемные деформации про­являются вновь. Испарение межкристаллической воды усиливается с увеличением температуры, а поэтому ин­тенсифицируется усадка бетона, сопровождающаяся большим количеством обрывов в микроструктуре це­ментного камня; обратимые процессы не протекают. По­сле охлаждения бетона в течение определенного време­ни идет процесс восстановления деформации.

Температурная усадка бетонных образцов при нагре­ве их до 473 К достигает своего наибольшего значения в интервале (333—363) К и чем выше температура, тем быстрее затухают деформации. Таким образом, дефор­мации усадки и набухания цементного камня обуслов: ливаются микроструктурными изменениями в цементном камне, выражающимися уменьшением или увеличением размеров кристаллов и расстояния между ними при ад­сорбции или десорбции паров влаги. Эти явления сопро­вождаются изменениями пористости из-за микроусадки или микронабухания новообразований. В процессе ста­билизации внутренних структурных превращений микро­деформации трансформируются в макродеформации це­ментного камня.

При усадке цементного камня в местах, где расстоя­ния между зернами заполнителя и в прилегающих к ним поверхностных слоях цементного камня наименьшие, возникают тангенциальные растягивающие и радиаль­ные сжимающие напряжения, уменьшающие его усадку. Растягивающие напряжения способствуют образованию в цементном камне микротрещин. Чем ближе располо­жены друг к другу зерна заполнителя, тем значительнее напряжения, меньше деформации усадки цементного камня и больше вероятность появления микротрещин между смежными зернами [26].

Влияние заполнителей на усадочные деформации це­ментного камня вызывается возникновением растягива­ющих напряжений в местах наибольшего сближения зе­рен заполнителя. При значительных расстояниях между зернами заполнителей собственная усадка цементного камнй проявляется в большей мере; Ойа зависит от плотности упаковки частиц цемента и толщины каемок гидратных новообразований. В цементном камне — мик­робетоне величины напряжений растяжения изменяются также от расстояния между цементными ядрами, а имен­но: чем больше (ВЩ)Г0СТ и меньше /Сн. г, тем значитель­нее усадка; при (В/Ц)оСТ = const усадка тем значитель­нее, чем больше Ки. т - При появлении микротрещин нару­шается «сплошность» цементного камня. Вследствие это­го происходит перераспределение внутренних напряже­ний, замедляется развитие деформаций усадки, процесс образования трещин и изменяется их направленность. В этом проявляется «армирующая роль» заполнителей.

С уменьшением размера заполнителей деформация усадки бетона возрастает, а микротрещины распреде­ляются дискретнее во всем его объеме. В микробетоне эти явления проявляются в еще большей степени.

При набухании цементного камня в бетоне на участ­ках наибольшего сближения зерен заполнителя возни­кают напряжения сжатия, которые уменьшают напряже­ния растяжения, вызванные усадкой, и способствуют за­крытию трещин, образовавшихся в процессе усадки бе­тона.

В бетоне на пористых заполнителях сохраняется ана­логичный механизм деформации усадки, однако из-за относительно низкого модуля упругости заполнителей легким бетонам присущи при прочих равных условиях большие усадочные деформации и относительно высо­кая трещиностойкость. При насыщении зерен водой тен­денция легкого бетона к усадке снижается. В случае от­дачи влаги цементному камню заполнитель сжимается до исходного объема и, как следствие этого, усадка бето­на возрастает, а трещиностойкость цементного камня в нем повышается [64].

Таким образом, при уменьшении деформации усад­ки снижается трещиностойкость цементного камня в бе­тоне, и, наоборот, в случае увеличения усадки трещино­стойкость бетона повышается. Подбирая состав бетона и уплотняя бетонную смесь, можно в какой-то мере из­менить деформацию усадки и трещиностойкость мате­риала.

Усадочные деформации бетона на плотных и порис­тых заполнителях можно значительно снизить или вов-

Рис. 11.12. Фрагмент кристал - лизадионно-коагуляционной структуры цементного камня

1 — цементное ядро; 2 — кристал - логидратные образования; 3—мик­ропоры; 4 — включения гелевых структур; 5 — жидкая фаза

Се устранить, если на завершающей стадии формирова­ния коагуляционной структуры псевдоразжижить це­ментный гель. В этом случае после восстановления его структурной связности деформации (контракционного происхождения), способствующие зарождению микро­трещин в цементном камне при его твердении, вновь не возникают, так как основная часть энергии активизации усадочных деформаций проявилась в стадии коагуляци - онного структурообразования цементного геля.

При «полной» гидратации высокодисперсных частиц цемента образуется структура, являющаяся разновид­ностью гелевой (рис. 11.12), «упрочнение» (слежива­ние) которой происходит при ее обезвоживании. Коль скоро в современных цементах содержится значитель­ное количество высокодисперсных фракций (размером 1 мкм и ниже), усадка микроструктуры цементного кам­ня будет обусловливаться тремя видами связей, и чем выше дисперсность цемента, тем больше будут превали­ровать вторичные ван-дер-ваальсовы силы взаимодейст­вия, ведущие к неуклонному повышению усадки цемент­ного камня.

УСАДКА И ПОЛЗУЧЕСТЬ БЕТОНА

-J

Из приведенного можно заключить, что причина, вы­зывающая усадочные деформации цементного камня, заключается в структурных трансформациях, происходя­щих при превращении вязкопластического цементного геля в камневидное состояние и в нарушении гигромет - рического равновесия в его порах вследствие колебаний влажности окружающей среды. Отсюда следует, что усадка цементного камня вызывается изменениями вла - госодержания и свойств воды в кристаллогидратных об­разованиях на различных стадиях их формирования и упрочнения.

Полагая, что усадочные деформаций цементного кйм - ня линейно зависят от изменений влажности среды, в ра­боте [130] предложена зависимость, связывающая от­носительную объемную усадку еуС с внешней влагоотда­чей W0 цементного камня, следующего вида:

(11.44)

Согласно данным работы [2], количество удаленной воды, вызывающей усадку, оценивается 3% полного ко­личества испаряющейся влаги из бетона, а в работе [39] оно составляет 2,47%; в среднем можно принять его рав­ным 2,74%. При измерении влагоотдачи Wq, на 1 см3 и объемной массе цементного камня в бетоне Yk (г/см3) Коэффициент внешней влагоотдачи рус=2,47- 10~2/7к (см3/кг).

Полагаем, что масса влаги, испаряющейся из цемент­ного камня, пропорциональна объему кристаллогидрат­ных образований. Максимальное количество химически связанной (кристаллической) воды составляет 0,63 Кн. г Унорно, а начальное содержание ее в коагуляционной структуре цементного геля равно Х0СтКи. г-^норно- Следо­вательно, массу воды, которая может испаряться из це­ментного камня, можно выразить зависимостью:

Wo - (Хост - 0,63) Ки. г Умо Рно. (11.45)

Объем кристаллогидратных образований определяет­ся равнозначными формулами (5.26) и (5.27); подстав­ляя их в (11.44) и внося туда же значения из (11.45), соответственно получим:

^=-2,74.10-^-0,63) X

Рно, (Н.47)

X

Е«с =-2,74.10-* (Л-ост-0,63) Кн. г [L -MZ^Ho]

Рно»

Г рн Ртф

Рц — Рно

(11.46)

„о _ о ™ 1 л-2 _ _ o,63} К„ „ Vk'9ix

I рХф

Ртф-- Рно

Рц — Рно

Анализируя выражения (11.46) и (11.47), замечаем, что объемная деформация усадки цементного камня (микробетона) зависит от пористости (плотности) коа­гуляционной структуры цементного геля, расхода це­мента или объема цементного камня и условий его твер­дения. Чем меньше значения Х0Ст, плотнее упакованы частицы цемента и меньше пористость цементного геля,

ТАБЛИЦА 11.6. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТ0РО& НА УСАДКУ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ

Технологические параметры цементного камня

Объемная усадка,

Еус'103

Линейная усадка,

БуС - КР

X

Кн. г

Ег

Рц, г/смз |рТф, г/см"5

1

0,25

0,475

3,15

2,40

—1,450

—0,484

1,4

0,25

0,745

3,15

2,39

—2,580

—0,860

1

0,27

0,504

3,10

2,27

—1,680

-0,560

1,4

0,27

0,785

3,10

2,27

—3,300

—1,100

1

0,30

0,524

2,95

2,25

—2,050

—0,680

1,4

0,30

0,823

2,95

2,25

—3,540

—1,180

Тем плотнее и прочнее связи в кристаллогидратных об­разованиях, меньше их объем в цементном камне, а сле­довательно, меньше деформация усадки.

Проследим изменения объемной усадки цементного камня при твердении его в течение 180 сут в среде с от­носительной влажностью 80—85% и T= 295 К. Резуль­таты расчета по формуле (11.47) при FK=1, двух зна­чениях X и трех значениях /СН.г= 0,25; 0,27 и 0,30, при­ведены в табл. 11.6. Линейная усадка определена в соответствии с известным положением, что она составляет 7з объемной усадки, т. е. гуС=7з £ус.

Из табл. 11.6 видно, что при Х=const деформация усадки возрастает с увеличением значений /Си. г, а при данном Кн. г и прочих равных условиях усадка растете увеличением содержания воды в цементном геле, т. е. значения X. Характер изменения во времени деформа­ций линейной усадки цементного камня при Х= и /Сн г=0,24; 0,26; 0,28, определенный расчетным путем по формуле (11.47), и экспериментальные данные приведе­ны на рис. 11.13 (кривые У, 2 и 3) при Х=1 и Кит = = 0,24; 0,25 и 0,28.

Кривые, представленные на рис. 11.13 хорошо согла­суются с экспериментальными измерениями линейной усадки образцов (призм) цементного камня [147] и на­глядно иллюстрируют весьма важное положение о том, что усадочные деформации определяются качественны­ми и количественными изменениями, происходящими при формировании кристаллогидратной структуры цемент­ного камня в зависимости от массо - и теплообменных процессов.

В этой связи не менее важно отметить, что функция °ус F (Цу X) выражается для каждого значения Кп. т Прямолинейной зависимостью, т. е. для различных зна­чений Ян. г, еус = X) может быть представлена се­мейством параллельных прямых [117].

При ион-ионном взаимодействии в кристаллогидрат­ной структуре прослойки воды между ними отсутствуют, т. е. возникают «сухие» контакты (связи). Такая струк­тура может образоваться при надлежащем уплотнении цементного геля, в котором количество воды соответст­вует J=0,63. В этом случае, согласно формулам (11.46) и (11.47), усадка не должна вызывать деформации це­ментного камня (бетона), так как еуС = 0.

С другой стороны, при Х<0,63 образование кри­сталлогидратов должно сопровождаться расклиниваю­щим их давлением, как бы разбуханием цементного камня. Это иллюстрируется тем, что в формулах (11.46) и (11.47) знак еуС изменяется с минуса на плюс. Это может привести не только к значительному снижению прочности, но и к разрушению цементного камня. На возможность полной деструкции гидратационно тверде­ющего материала при критическом водосодержании бы­ло впервые обращено внимание в работе [40].

Во

KO

Если после проявления в течение определенного времени усадочной деформации при ее стабилизации це­ментный камень насыщать водой, то в таком случае про­изойдет обратный процесс — новообразования будут раз­
бухать, т. е. увеличиваться в объеме. Однако это явле­ние не вызовет деструкции цементного камня, так как структура с ион-дииольными связями способна претер­певать обратимые вязкопластические деформации без признаков разрушения.

Бетон деформируется от усадки кристаллогидрат­ной структуры цементного камня меньше, так как это­му препятствуют зерна заполнителя, воспринимающие часть внутренних напряжений. Для того чтобы оценить меру усадочных деформаций бетона, можно воспользо­ваться формулой (11.46) или (11.47), введя дополни­тельный параметр, учитывающий разгружающее влия­ние заполнителя. Параметром, выполняющим такую

Функцию, может служить соотношение Е. Наэтом

Основании относительную объемную деформацию бето­на в зависимости от крупности и вида заполнителей мо­жно выразить аналитически следующим образом:

8об___ о ___ !ЁРс______________ /и 48

Ус Ус р j- р • I11'*0

ЕфС ^кз

При прогнозировании усадочной деформации мелко­зернистого бетона на плотном или пористом песке вмес­то £Рс надо брать Ек (модуль упругости цементного камня) и вместо fcкз — значение емз»

Результаты вычисления по формуле (11.48) показы­вают, что значения усадочных деформаций легкого бе­тона выше, чем на плотных заполнителях, а на песке они больше, чем на крупном заполнителе. По абсолютным величинам вычисленные деформации усадки достаточно хорошо корреспондируются с экспериментальными.

В зависимости от плотности структуры цементного камня, величины и вида механических воздействий, а также влияния внешней среды (влаги и температуры) деформация ползучести во времени может проявляться различно.

При испытании образцов на ползучесть под задан­ной нагрузкой и в ненагруженном состоянии из-за вла - жностных напряжений деформации протекают так, как если бы опыты велись при знакопеременном нагруже - нии. Это связано с колебаниями относительной влажно­сти окружающей среды, способствующей ослаблению структуры цементного камня, поэтому на долговечность бетона большое влияние оказывает абсолютная проч­
ность и плотность бетона, а также пористость цемент­ного камня в нем.

Явления, связанные с течением тонких слоев жид­кости с аномальной вязкостью и деформированием кри­сталлической структуры, очень сложны и пока еще пред­ставляется возможным проанализировать их, в основном с качественной стороны.

При относительно небольших напряжениях возника­ет мгновенная деформация из-за смещений кристалло­гидратных образований. С течением времени деформа­ции нарастают. Это определяет линейную ползучесть. Восстановительные процессы, сопутствующие указанным явлениям, способствуют возникновению избыточной энергии и мгновенному возрастанию числа смещений в направлении силового поля. Скорость деформации зна­чительно увеличивается и разрываются связи между кристаллами. В этот период влияние внешней нагрузки столь велико, что нарушенное равновесие не может уже восстанавливаться. Таким образом, физическая приро­да релаксации и ползучести заключается в способности кристаллогидратных образований взаимно перемещаться по прослойкам воды между ними, что сопровождается возникновением деструктивных процессов. В случае ре­лаксации остаточных напряжений эти силы являются внутренними.

Из-за наличия пор количество межструктурных свя­зей в цементном камне значительно уменьшается, и вследствие неравномерности распределения усилий от внешней нагрузки возникает концентрация напряжений на границе пор. Это может вызвать разрушение весьма прочных связей в зоне концентрации напряжений, а вда­ли от нее менее прочные связи могут еще оказаться в со­стоянии нести нагрузку. Такое перераспределение на­пряжений приводит к образованию микротрещин и обу­словливает хрупкое разрушение материалов [135].

449

Поскольку структура межкристаллических водных прослоек мало чем отличается от кристаллического твердого тела, вполне обоснованно рассматривать де­формацию ползучести цементного камня как псевдовяз­кое течение, сопровождающееся разрывами упругих связей между субмикрокристаллами. В отличие от пор, заполнители препятствуют течению новообразований, замедляют процесс возникновения трещин, изменяют напряженное состояние и тем самым уменьшают дефор-

29—634
Мацию ползучести бетона. Чем компактнее упаковка зерен заполнителя, тем меньший объем занимает цемент­ный камень и в большей мере указанные факторы вли­яют на уменьшение деформации ползучести бетона. Жесткие (плотные) заполнители (в силу причин, рас­смотренных при усадке бетона) снижают деформацию ползучести, а пористые — способствуют большему ее проявлению и в несколько раз повышают трещиностой­кость легкого бетона.

Взаимосвязь усадки и ползучести имеет сугубо фор­мальный характер, поскольку оба показателя в опреде­ленной степени предопределяются содержанием жид­кой фазы и ее свойствами в цементном камне.

В отличие от усадочных деформаций, явление ползу­чести бетона, связанное, по мнению автора, с течением тонких слоев жидкости в кристаллогидратной структу­ре цементного камня под влиянием постоянной нагруз­ки и нарушения вследствие этого межионного взаимо­действия (образования микротрещин), может быть ин­терпретировано как перемещение кристаллогидратов в пределах занимаемого ими объема.

В соответствии с теоретическими представлениями физики твердого тела в работе [74] показано, что де­формация ползучести структурно однородного материа­ла может быть описана уравнением

Где о — напряжение в материале от внешней нагрузки; Е0 — мгно­венный модуль упругости; г0 — возможные перемещения атомов (ионов): Wo — потенциальная энергия атомов, необходимая для пре­одоления барьера при перемещении их из потенциальной ямы на но­вый уровень; Tx — время, в течение которого происходит деформация ползучести; т — время релаксации напряжения.

В уравнении (11.49) произведение Е0го имеет раз­мерность энергии и ' характеризует ее предельное значение, когда все атомы совершают максимально воз­можные перемещения в объеме материала. Не нарушая физического смысла, энергию Е0 го можно выразить произведением V2EKKk Вк(ЕЦ и ек — мгновенные модуль упругости и относительная деформация цементного кам­ня), т. е. работой, затрачиваемой на деформацию мак­роструктуры материала,

Потенциальная энергия атомов (ионов), необходи­мая для перемещения их из одного равновесного поло­жения в другое, эквивалентна потенциальной энергии кристаллогидратных образований, реализуемой в про­цессе деформирования мезоструктуры цементного кам­ня. На этом основании W0 можно выразить через про­изведение V2ES0 VhoBOh (где Ено и вно—мгновенные мо­дуль упругости и относительная деформация кристал­логидратов). Не допуская сколько-либо существенной погрешности, можно записать:

Е°„о = Т^-. (П.50)

1 — тк

Где пористость тк цементного камня, согласно формуле [5. 18], равна:

^=1-71—Ч------------ • О1-51)

(1 — ег) рТф

Внося в выражение (11.50) значение тк, получим

Ено = 1 рТф Ек. (11.52)

Рц

При известных Ено и Уно, определяемых уравнением (5.26), Wo можно выразить следующим, образом:

Г 1/2V fiOfiLZM.^. (Ц.53)

Рц - Рно

Учитывая, что деформация цементного камня обуслов­ливается деформацией новообразований, т. е. ек = ено, после подстановки соответствующих величин в уравне­ние (11. 49) получим:

Рк_____ 1 ! Рд — Рно

П" 4 Рц — Ртф Т ' (11.54)

Вычисления показывают, что время «оседлой жизни» атома—релаксацию напряжений т в кристаллогидрат­ной структуре—можно с некоторым приближением при - нять~равным 105с, что несколько менее, чем это уста­новлено для ряда кристаллов (от 106 до 107)с.

451

По экспериментальным данным деформация ползу­чести цементного камня графически описывается лога­рифмической закономерностью, в связи с чем можно принять, что Tx изменяется в пределах от 0 до EGt.

29*


Где T — время, сут.

В бетоне проявлению деформации ползучести це­ментного камня препятствуют зерна заполнителя и тем значительнее, чем лучше подобран гранулометрический состав, выше модуль упругости и прочность каменных пород, из которых состоят заполнители, и больше кон­центрация их в бетоне.

ОбП .

-рс

1 + 1,17

Lg*

Ерс + Е

Если рассматривать бетон как двухкомпонентную систему, состоящую из заполнителей и растворной ча­сти, то влияние их на деформацию ползучести цемент­ного камня в бетоне может быть учтено введением в уравнение (11.55) соответствующих параметров. С уче­том их деформация ползучести бетона будет выра­жаться следующими уравнениями: на плотных заполнителях

Рц — Рно

-X

Рц-

- Ртф

X

_бл.

X

Кб Ерс -1-Е;

Якз

(11.56)

ЯК3 + Яре на пористых заполнителях

_M1 + lil7Ј«=E-!Llg

Е^ L Рц — Ртф

Яре__

R +R (1L57)

^рс I Акз

КаМйя получит

Деформация ползучести цемёнтйбго следующий окончательный вид:

(11.55)

Е,, L

Рц — Ртф

Из анализа формул (11. 56) и (11. 57) следует, что деформация ползучести бетона в основном зависит от условий формирования структуры цементного камня до приложения сжимающей (постоянно действующей) нагрузки и возникающего напряжения после нагруже­ния, вида заполнителя и технологических особенностей бетона, предопределяющих его прочность и плотность.

Судя по кривым (рис. 11.14), построенным по фор­муле (11.56), деформация ползучести бетона особенно интенсивно нарастает в течение первых 90—100 сут, а затем темп роста ее снижается и после 1-го года кри-

X

УСАДКА И ПОЛЗУЧЕСТЬ БЕТОНА

Рис. 11.14. Кинети­ка деформации ползучести бетона

1,2 и 3 — при пред­варительном тверде­нии в течение 30 сут в воде и в условиях 100 и 70% относитель­ной влажности соот­ветственно {о^ 4,2 МПа); 4 — то же, что и кривая 2 при 0=8,4 МПа

Вые принимают асимптотический вид. При прочих рав­ных условиях пористые заполнители, характеризую­щиеся низким модулем упругости, увеличивают дефор­мацию ползучести бетона по сравнению с заполните­лями из плотных каменных пород.

В основу вывода зависимости (11.54) положена предпосылка, что деформация ползучести цементного камня обусловливается течением прослоек жидкости в его кристаллогидратной структуре, поэтому логично было бы ожидать большую деформацию ползучести бетона при твердении в воде. Проникновение влаги в кристаллогидратные образования должно вызывать утолщение прослоек жидкости и, как следствие, повы­шать подвижность (деформативность) структурных элементов под действием внешней нагрузки.

Согласно результатам многочисленных эксперимен­тальных исследований, выполненных в СССР и за ру­бежом, деформация ползучести бетона при вызревании в воде, наоборот, снижается. Это объясняется тем, что при твердении в воде достигается равномерная гидра­тация цемента, интенсифицируется ионообменный про­цесс, способствующий формированию более плотной и прочной кристаллогидратной структуры, чем в услови­ях пониженной относительной влажности. Вместе с этим уменьшается пористость, возрастают модуль уп­ругости цементного камня Ек и растворной составляю­щей, при некотором уменьшении его прочности, и, как это следует из формул (И. 56) и (И. 57), снижается деформация ползучести бетона.

При определении деформаций ползучести мелкозер­нистого (песчаного) бетона в формулы (11.56) и (11.57) вместо Ерс и $рс надо подставлять Ек и кк, вместо Ёкз и ^кз —модуль упругости и прочность песка, т. е. Емз и /?мз.

Сравнивая отправные положения теории усадки и ползучести бетона, а также зависимости, описывающие кинетику этих двух видов деформаций, можно заклю­чить, что, несмотря на одновременное их проявление, физические сущности деформаций усадки и ползучести различны. Усадка обусловлена стяжением объема кри­сталлогидратных образований при частичном обезво­живании материала, а ползучесть — сдвиговыми дефор­мациями в кристаллогидратной структуре вследствие «течения» в ней прослоек жидкости под влиянием по­стоянно действующей нагрузки.

Значения 8п, определенные расчетные путем, доста­точно хорошо согласуются с многочисленными экспери­ментальными изменениями стабилизированной дефор­мации ползучести бетона [135, 147], что свидетельст­вует о возможности ее прогнозирования на стадии под­бора составов бетона.

Удовлетворительная сходимость расчетных значений деформации ползучести цементного камня с экспери­ментальными данными достигается также по форму­ле, приведенной в работе [140], которая получена при несколько иных отправных положениях о механизме ползучести материала.

* * *

Далеко не все вопросы, рассмотренные в книге, ис­черпывают содержание физики бетона. Не получили от­ражения физические аспекты, касающиеся влияния знакопеременной и динамической нагрузок на проч­ность и деформативность бетона, процессов деструкции его при отрицательных и высоких температурах, воз­действия воды, солевых растворов и других реагентов на коррозионную стойкость и долговечность бетона, сцепления его с арматурой при различных напряженных состояниях и т. п.

Должным образом эти вопросы можно будет осве­тить, используя современные представления соответст­вующих областей науки, в том числе атомно-кинетичес - кой теории прочности реальных твердых тел.

Однако автор полагает, что вскрытые в книге зако­номерности, обусловливающие формирование струк­туры и свойств бетона, могут служить в качестве основ­ных предпосылок для дальнейших исследований в указанном научном направлении. Они могут быть ис­пользованы при решении технологических задач, свя­занных с изготовлением бетонных и железобетонных из­делий.

[1] В соответствии с общепринятой терминологией, концентриро­ванные структурированные системы с присущими им обратимыми ти - ксотропными и прочими свойствами называются гелями, а не «тес­том», как это принято в настоящее время в технологии бетона.

[2] Такими условными знаками принято обозначать только внеш­ние (валентные) электроны, не показывая внутренних связей.

[3] Максимальное проявление магнитного последействия в цемент­ном геле наблюдалось при напряженности магнитного поля Н= 320 Эрстед.

[4] Впервые в СССР исследования реологических свойств цемент­ного геля как тела Шведова—Бингама были проведены в ТНИСГЭИ в 1936—1939 гг. В. В. Михайловым и Г. 3. Лохвицким.

[5] Экспериментальные исследования выполнены под руководством автора канд. техн. наук Э. JI. Каплан в ИСиА Госстроя БССР.

11—634

[6] «Свободная» жидкость, заключенная в порах цементного геля, представляет собой ионный раствор и обладает большей абсолют­ной вязкостью и плотностью, чем обычная вода. В формуле (3.54) это учитывается величиной тост, а в остальных — отношением ДУж/АT, определяемым экспериментально.

[7] Связанная вода может отжиматься из цементного геля при редеформации ее дипольной структуры. В этом случае равно

0,01 п,

[8] Знак минус в формуле (3.75) показывает, что направление скорости фильтрации противоположно направлению увеличения дав­ления.

[9] Автокомпенсирующее устройство.

[10] Адсорбция жидкой фазы сопровождается вытеснением возду­ха (газов) с поверхности цементных частиц.

[11] Формула (4.25) получена Дерягиным и Ландау.

[12] Это явление впервые описано Грэмом.

[13] Старение коагуляционных систем — это самопроизвольно про­текающий процесс, направленный в сторону достижения «пассивно­сти» системы по отношению к внешним воздействиям и различным превращениям.

[14] Отрицательно заряженные цементные частицы служат источ­ником того, что положительно заряженные зародыши кристаллов и кристаллогидраты располагаются в непосредственной близости от поверхности исходных частиц, образуя вокруг них оболочки.

[15] Показания модернизированного прибора примерно в 2,2 раза превышают показания обычного прибора этого же типа.

[16] Подразумеваются электроны, взаимодействующие с электро­нами — антиподами.

[17] Исследования были проведены в ИСиА Госстроя БССР канд. техн. наук Э. Л. Капланом под руководством автора.

[18] Центрифугирование с горизонтально направленным вибрирова­нием разработано в НИИСП УССР (Одесский филиал) Л. Н. Лив - шиным и Я. Д. Диордиенко.

[19] Релаксационные колебания предопределяют характер разруше­ния материалов зернистой структуры в связи с возникновением ре­зонанса при динамическом приложении внешней нагрузки,

[20] Приведенные ниже расчетные зависимости получены В. В. Кап­рановым.

[21] Подразумевается отношение массы заполнителя к его истинной объемной массе, т. е. с учетом структурных пор зерен.

Т

Основы ФИЗИКИ БЕТОНА

  1. Пока что нет комментариев.