Главная » Як зробити » Температурне розширення бетону і арматури

Температурне розширення бетону і арматури

Поняття про звичайний залізобетоні. Фактори, що забезпечують спільну роботу бетону і сталевої арматури

залізобетон - Це пов'язаний штучний матеріал, чия несуча здатність досягається за рахунок спільної роботи стали і бетону. Сталеві вкладення, звані арматурою, можуть складатися з арматурної сталі або арматурних сіток. Арматура сприймає розтягуючі зусилля, підвищує міцність на стиск бетону і обмежує утворення тріщин в конструкції. Бетон може сприймати тільки зусилля стиснення. Він утворює форму будівельної конструкції, здійснює захист від корозії арматури і служить для пожежозахисту.

Передумовами для довговічною спільної роботи стали і бетону, наприклад, є:

- Приблизно однакова температурне розширення стали і бетону в області

- Міцне з'єднання між бетоном і арматурою внаслідок зчеплення (адгезії), зчеплення за рахунок тертя (опір тертя) і зчеплення зрізу (дюбелеподобное зубчасте зчеплення сталевий поверхні і бетону).

- Захист арматури від корозії оточуючим її бетоном (бетонне покриття).

- Слід враховувати мінімальні класи бетону по міцності на стиск в залежності від класів експозиції.

- Слід дотримуватися граничних значень вмісту цементу і водо-цементного відношення.

- Найбільше зерно заповнювача не повинна перевищувати 1 / з найменшого розміру будівельної конструкції.

- Переважна частина заповнювача повинна бути менше, ніж відстань між стрижнями арматури або відстані між арматурою і опалубкою.

- Поверхня арматури повинна бути вільна від незв'язаної іржі, масла, жиру та інших забруднень, а також вільна від льоду.

Так як конструкції в спорудженні схильні до різних навантажень (діючим силам), то, відповідно, виникають різні напруги від сил реакцій.

Більшість залізобетонних конструкцій, наприклад балки, плити і балочні плити, працюють на вигин. При цьому на основі зовнішнього навантаження виникають згинальні моменти і поперечні сили, які викликають всередині балки напруги розтягнення при вигині, напруги стиснення при вигині і напруги зсуву. Ці напруги часто виступають спільно, їх розподіл може бути представлено лініями головних напрямків напруг (траєкторій). Арматура повинна бути розташована відповідно силовому потоку по лініях головних напруг, що можливо тільки приблизно.

Для призначення розмірів в будівництві із залізобетону виходять з припущень, на яких засновані методи статистичних розрахунків. При чистому вигині утворюється стисла і розтягнута зони. У розтягнутій зоні сталь працює на розтяг. У стислій зоні бетон працює на стиск

Міцність зв'язку в бетоні забезпечує однакові деформації при зовнішньому навантаженні. Так як здатність стали до розтягування значно більше, ніж у бетону, то він при перевищенні його міцності на розтяг в зоні розтягнутої арматури починає розтріскуватися. Для того щоб це не впливало на захист арматури від корозії і на зовнішній вигляд конструкції, пропонується обмеження ширини розкриття тріщин. Це може бути досягнуто, наприклад, шляхом призначення мінімального армування, зменшення допустимого напруги в стали, обмеження діаметра стрижнів арматури і відстані між стрижнями.

Несуча здатність і довговічність залізобетонних конструкцій може бути підвищена за рахунок застосування більш високих класів міцності бетону.

Лінійне і об’ємне температурне розширення тіл

Напевно, багато хто в житті стикалися з температурним розширенням різних тел. Наприклад, домогосподарки знають, що перед тим, як закрити банку з консервацією капроновою кришкою, її треба помістити в гарячу воду, а потім швидко надіти на банку. Коли кришка охолоне, вона герметично закриє банку.

Кажуть, що при нагріванні твердих тіл відбувається їх лінійне розширення (відповідно, при охолодженні – їх стиснення).

Tкон, Тнач – кінцева і початкові температури;

Lкон, Lнач – кінцева і початкова довжина тіла.

Таким чином, можна стверджувати, що зміна довжини тіла ΔL пропорційно зміні температури Т.

Слід знати, що дані співвідношення дотримуються не завжди. Наприклад, деякі тверді тіла при нагріванні можуть стискатися, наприклад, лід.

Різні матеріали розширюються по-різному, маючи свій коефіцієнт теплового розширення, який позначається символом α (не плутати з прискоренням) і вимірюється в ° C-1. Коефіцієнти теплового розширення визначені експериментально, і зведені в довідники. Формула зміни довжини матеріалу в залежності від зміни температури, з урахуванням його коефіцієнта теплового розширення, має такий вигляд:

Застосуємо отримані теоретичні знання на практиці. Спробуємо розрахувати мінімальний тепловий зазор між залізничними рейками, за умови, що коефіцієнт лінійного теплового розширення сталі рівна 1,2 · 10-5 ° C-1, довжина рейок – 10 м; максимальний перепад температур 25 ° C.

Вирішити завдання нескладно, необхідно лише підставити відповідні числові значення в формулу:

ΔL = 10 · 1,2 · 10-5 · 25 = 3 · 10-3 м

Будівельники залізничного полотна повинні залишити зазор на стику рейок не менше 3 мм.

Розглянуте нами вище лінійне розширення відбувається тільки уздовж одного виміру тіла. Але, як відомо, ми живемо в тривимірному світі, а будь-яка фізична тіло має три виміри: довжину, ширину і висоту. Тому, при зміні температури тіла відбувається не тільки його лінійне розширення, але і об’ємне розширення.

Тут можна провести повну аналогію з лінійним розширенням, і пропускаючи проміжні пояснення, відразу привести формулу об’ємного розширення тіла, з урахуванням коефіцієнта об’ємного розширення β, який вимірюється також в ° C-1.

У тих випадках, коли температурні зміни і зміни довжини досить малі, можна допустити, що β = 3α. Наприклад, для стали α = 1,2 · 10-5 ° C-1; β = 3,6 · 10-5 ° C-1.

Покажемо на реальному життєвому прикладі, як можна витягти реальну особисту вигоду, добре знаючи фізичні закони (ні в якому разі не закликаємо до подібних дій).

Наприклад, водій бензовоза заливає рано вранці при температурі повітря 15 ° C в свою цистерну об’ємом 3 кубометра 3000 літрів бензину, який має коефіцієнт об’ємного теплового розширення β = 9,5 · 10-4 ° C-1.

До місця призначення водій приїжджає в полудень, коли температура повітря піднялася на 20 ° C.

Згідно фізичним законам, обсяг бензину в цистерні повинен збільшитися:

ΔV = 3000 · 9,5 · 10-4 · 20 = 57 л

Таким чином, слив з цистерни 57 літрів бензину, водій до місця призначення привезе все ту ж повну цистерну бензину.

Справедливості заради, треба сказати, що таке навряд чи можливе здійснити на практиці, бо рідке паливо враховується в подібних випадках не за обсягом, але за масою. Тому, обдурити начальство подібним чином навряд чи вийде.

Корозія бетону і арматури, види та методи захисту

Захист бетонних і залізобетонних конструкцій від корозії

Бетон являє собою дуже популярний в сучасному будівництві штучний матеріал, що володіє відмінними характеристиками міцності. Бетон виготовляють з частин цементу, піску, води і щебеню. Матеріал утворюється при затвердінні густої суміші в’яжучих компонентів, цементу з заповнювачем. У ролі заповнювача може використовуватися пісок, щебінь або гравій.

В даний час бетон вважається самим затребуваним матеріалом у сучасному будівництві. Корозія бетону являє собою процес, який часто псує позитивні якості цього матеріалу і перешкоджає його повноцінному використанню.

Корозія бетону являє собою незворотний процес, в ході якого руйнується його структура. Під впливом різних факторів впливу навколишнього середовища, а також від впливу води, періодичної розморожування і заморожування, матеріал набуває крихкість і руйнується. Крім того, корозія бетону може мати місце, коли матеріал починає контактувати з різними агресивними матеріями, які постійно присутні в навколишньому середовищі.

Види корозії

Суть корозійних процесів у бетоні була визначена завдяки цілому ряду досліджень, в ході яких були знайдені і найефективніші методи боротьби з процесами руйнації. Були визначені основні види корозії бетону:

  • вимивання важливих елементів структури;
  • вплив агресивних речовин і кислот, які містяться у воді;
  • біокорозія.

Крім основних видів руйнування, існує ще корозія арматури в бетоні. Суть цього процесу краще всього розглядати окремо.

Вимивання компонентів

Це найпоширеніша різновид незворотного руйнування бетону. Велика частина виробів з цього міцного матеріалу експлуатується в умовах відкритого повітря, і відповідно знаходиться під постійним впливом атмосферних опадів і рідких середовищ різного типу.

Складовою частиною основи є гідрат окису кальцію, який в першу чергу розчиняється під дією вологи і води. Гідроксид кальцію поступово руйнується і змивається, змінюючи і руйнуючи при цьому структуру виробу.

Корозія при взаємодії з кислотами, що містяться у воді

У процесі впливу кислот, відбувається збільшення обсягів матеріалу або вимивання вапняних сполук легкорастворимого типу. Цей вид руйнування, виникає внаслідок впливу різноманітних агресивних речовин, в процесі зіткнення з якими утворюється два різновиди з’єднань:

Солі, що утворюються в ході даних процесів, можуть легко розчинятися і швидко вимиваються водою. А аморфні маси і зовсім не володіють абсолютно ніякими сполучними характеристиками.

Корозія бетону кислотного типу виникає під впливом будь-якої з кислот, крім поликремниевой і кремнефтористоводородної. Виникнення цих кислот стає причиною появи гідроалюмінатов, гидроферитов, гідросилікатів, які в процесі руйнування створюють легкорозчинні солі та інші маси аморфного типу.

Корозія бетону вуглекислотного типу являє собою тип общекислотной корозії, який виникає внаслідок впливу води, що містить вільні вуглецеві діоксиди, на бетон. Перевищення обсягів змісту негативною вуглекислоти, стає причиною руйнування раніше утворилася карбонатної плівки.

Біокорозія

Цей вид корозії виникає, коли в порах і капілярах бетону утворюються солі нерозчинного характеру, поступове накопичення яких стає причиною ущільнення каменю і подальшого його руйнування.

Крім того, бактерії, гриби та деякі види водоростей можуть проникати вглиб цементного каменю і розвиватися там. Результати їх метаболізму, які потрапляють в пори і стають причиною поступового руйнування каменю.

Процеси руйнування арматури в бетоні

У разі якщо у бетонній конструкції присутня залізна арматура або залізобетон, можливо, поява ще одного різновиду псування цього матеріалу, який виникає внаслідок руйнування арматури.

Арматура в середині цементного каменю іржавіє або відбувається утворення продуктів корозії заліза, внаслідок впливу на бетон води або наявності в повітрі сірководню, хлору і сірчистих газів. За обсягом ці матеріали перевищують оригінальний обсяг, який був заданий залізобетонної конструкції, а це в свою чергу, стає причиною появи внутрішньої напруги і як наслідок розтріскування бетону.

Повітря і волога проникає у внутрішні шари виробу до арматури завдяки наявності пір в цементному камені. Їх підводка до поверхні є нерівномірною і з цієї причини на різних ділянках може виникати електрохімічна корозія арматури, швидкість протікання якої залежить від рівня вологопроникність і розмірів пористості цементного каменю.

Якщо бетон був схильний довгому витримуванню на повітрі, під впливом вуглекислоти на поверхні може утворитися найтонший шар плівки захисного типу. Таке покриття не розчиняється у воді і не піддається впливу солей. Цей процес називається карбонізація. Він забезпечує протекцію від корозії цементного каменю, але може стати причиною такого явища, як корозія арматури.

Методи захисту арматури

На сьогоднішній день використовується кілька способів, завдяки яким забезпечується захист арматури від корозії. Серед них можна виділити:

  • облагородження навколишнього метал середовища, за допомогою використання якісних різновидів бетону зі спеціальним складом або введення ингибридов;
  • використання додаткових методів захисту арматури бетону від корозії;
  • поліпшення характеристик використовуваного металу.

Сам бетон є середовищем, якою оточений метал, так як саме він знаходиться навколо арматури. Для того, щоб продовжити термін використання арматури, потрібно просто постаратися і поліпшити вплив бетонного каменя на сталеву арматуру. Перш за все, необхідно виключити або зменшити вміст в складі цементу речовин, які можуть сприяти посиленню руйнівних процесів.

Якщо вироби з бетону використовуються в умовах вологості періодичного характеру, їх необхідно просочувати спеціальними просоченнями бітумного або петролатумного типу, які значною мірою знижують проникність бетону. І якщо насичувати бетонний камінь таким чином постійно, то можна звести всі процеси руйнування до мінімуму.

Методи захисту бетону

Первинна захист бетону від корозії здійснюється завдяки використанню різноманітних мінеральних добавок, які збільшують його щільність. Цей метод є максимально ефективним, але слід завжди пам’ятати про те, що його неправильне використання може стати причиною абсолютно протилежного результату. Спеціально для таких цілей можуть використовуватися стабілізуючі, пластифікуючі або вологоутримуючі добавки.

Підвищити якість експлуатаційних характеристик цього матеріалу можна завдяки використанню різних добавок хімічного типу, які дозволяють збільшити рівень його міцності. Завдяки збільшенню останньої, зменшується рівень потрапляння всередину бетонних конструкцій різних речовин і сполук агресивного характеру.

Вторинна захист цементного каменю передбачає використання спеціальних покриттів, які запобігають попаданню на його поверхню різних агресивних речовин. Для цього найчастіше використовуються різноманітні лаки і фарби або захисні суміші. Відмінним способом вторинної захисту може стати карбонізація бетону або додаткова гідроізоляція.

Покриття з акрилу, лаки та спеціальні фарби, нанесені на поверхню бетону, не дають потрапляти на поверхню частинок твердого та газоподібного типу які часто стають причиною незворотних процесів пошкодження. Завдяки таким покриттям можна достатньо надійно захистити бетон від впливу вологи і шкідливих мікроорганізмів.

Не менш ефективним вважається метод захисту цементного каменю за допомогою унікальних мастик, які утворюють на його поверхні захисний бар’єр, який захищає її від вологи та інших твердих середовищ.

Біоцидні добавки внутрішнього і зовнішнього типу захищають бетон від потрапляння та впливу мікроорганізмів, бактерій і грибків як всередині виробу, так і зовні.

найефективнішим методом захисту цементного каменю від виникнення незворотних руйнівних процесів, які викликає корозія бетону, фахівці вважають комплексне використання первинної і вторинної захисту. Тільки комплексний підхід дозволить зберегти вироби і забезпечить їм тривалий термін служби.

Короткий опис статті: корозія бетону Корозія бетону вважається поширеною проблемою його використання. Для того, щоб забезпечити збереження всіх характеристик цього міцного цементного каменю можна використовувати різні ефективні способи боротьби.

Ротару:и даже после 45 лет Ваша кожа будет свежей и подтянутой, если...

Добавляю 1 каплю и СЕКС с мужем длится по 2-3 часа. Потенция железная!

Почему все аптеки молчат? Грибок ногтя боится как огня дешевого...

При простатите и вялой потенции никогда не трогайте свой...

Вам кричу! Если ноют колени и тазобедренный сустав cразу убирайте из рациона...