Долговечность бетонных и железобетонных изделий

Долговечность бетонных и железобетонных изделий

Бетон

• Бетоном называют искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рациональной по составу, тщательно перемешанной и уплотненной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и заполнителей.
• До затвердевания данная смесь называется – бетонной смесью.

Бетон

3

Классификация бетона

• По плотности:
  • особо тяжелые со ρ0 более 2500 кг/м3;
  • тяжелые со ρ0 от 2200 до 2500 кг/м3;
  • облегченные со ρ0 от 1800 до 2200 кг/м3;
  • легкие со ρ0 от 500 до 1800 кг/м3;
  • особо лекгие со ρ0 менее 500 кг/м3.

4

Классификация бетона

5

Классификация бетона

• По виду вяжущего вещества:
  • Цементные;
  • Силикатные;
  • Гипсовые;
  • Шлакощелочные;
  • Полимербетоны;
  • Полимерцементные;
  • Специальные.

6

Классификация бетона

• По крупности заполнителя:
  • крупнозернистые с максимальным диаметром зерна до 80 мм;
  • среднезернистые с максимальным диаметром зерна до 40 мм;
  • мелкозернистые с максимальным диаметром зерна до 10 мм.

7

Железобетон

• Железобето́н — строительный композиционный материал, состоящий из бетона и стали.
• Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений.

Изгиб и армирование железобетонной балки

• Элементы конструкции:
• Верхняя (сжатая) арматура
• Нижняя (растянутая) арматура
• Поперечная арматура
• Распределительная арматура
• Верхняя арматура может быть растянутой, а нижняя сжатой, если внешняя сила будет действовать в противоположном направлении.
• Основные параметры конструкции:
• L — пролёт балки или плиты, расстояние между двумя опорами. Обычно составляет от 3 до 25 метров
• H — высота сечения. С увеличением высоты прочность балки растёт пропорционально H²
• B — ширина сечения
• a — защитный слой бетона. Служит для защиты арматуры от воздействия внешней среды
• s — шаг поперечной арматуры.

Разрушение ж/б элемента по нормальным сечениям

Разрушение ж/б элемента по наклонным сечениям (схема)

Работа и армирование сжатой колонны

1 — продольная арматура 2 — поперечная арматура

Долговечность цементного камня

• Разрушение бетона обычно начинается с разрушения цементного камня, стойкость которого ниже стойкости плотных каменных заполнителей.
• Оно может происходить под влиянием физических явлений (насыщения водой, попеременного замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания и т.п.), а также при химическом взаимодействии цементного камня с агрессивными веществами, содержащимися в воде или воздухе, поэтому при выборе цемента учитывают требуемую морозостойкость, воздухостойкость и химическую стойкость цементного камня.

Морозостойкость

• Морозостойкость цементного камня определяется не общей, а капиллярной П, поскольку вода, содержащаяся в порах цементного геля, не переходит в лед даже при сильных морозах.
• В/Ц для морозостойких бетонов – 0,4-0,55,
• С3А – 5...8 %, т.к. он образует в цементном камне «рыхлые нестойкие структуры»,
• АМД – не более 8 %.
• Применение гидрофобного или пластицифированного портландцемента, воздухововлекающих добавок.

Классификация разрушений бетона под действием воды и мороза (Горчаков Г.И.)

• 1. Поверхностные разрушения бетона, начинающиеся в виде шелушения, переходящего в отслаивание. Связано с миграцией влаги в бетоне, направленной к охлажденной поверхности.
• 2. Постепенное разрыхление бетона, сопровождающееся увеличением его объема, повышением водопоглощения, снижением прочности и модуля упругости.
  • В начальной стадии не всегда появляются внешние признаки такого разрушения. Этот вид разрушения характерен для бетона с С3А = 10...14 %, а также на ППЦ и ШПЦ.
  • Разрыхление бетона объясняется большой капиллярной пористостью ЦК бетона.

Классификация разрушений бетона под действием воды и мороза (Горчаков Г.И.)

3. Внезапное («взрывное») разрыхление бетона, который вначале хорошо противостоял замораживанию и оттаиванию. При этом через 100...120 циклов резко снижаются прочность и модуль упругости, что указывает на ухудшение структуры бетона. Такой вид разрушения связан с большой усадкой тонкомолотых цементов.

Классификация разрушений бетона под действием воды и мороза (Горчаков Г.И.)

4. Местное (очаговое) разрушение бетона, вызванное расслоением бетонной смеси, наличием неморозостойких зерен и комков глины в заполнителе.

Воздухостойкость

• Воздухостойкость – способность цементного камня сохранять прочность в сухих условиях, при сильном нагреве солнечными лучами, а также в условиях попеременного увлажнения и высыхания.
• Цементы с АМД осадочного происхождения, имеют низкую морозостойкость и низкую воздухостойкость.
• Объясняется это большой усадкой и дегидратацией низкоосновных гидросиликатов Са, которые образовались при взаимодействии аморфного кремнезема с гидроксидом Са, следовательно пуццолановые портландцементы (ППЦ) не рекомендуется применять для надземных конструкций, работающих в сухих условиях.

Стойкость цементов против действия химических, физических агрессивных факторов

• Коррозия происходит под действием мягкой воды, растворов кислот