Водонепроницаемость, термические свойства и химическая стойкость бетона

Железобетон представляет комплексный материал, состоящий из бетонной массы и распределенного внутри нее в соответствии с законами строительной механики металлического скелета, или арматуры.

Идея сочетать в конструкции работу каменного материала и металла возникла вероятно еще в начале 19 веке, но свое развитие она смогла получить лишь после изобретения портландского цемента, введением которого в строительную практику было обеспечено широкое применение бетона.

Водонепроницаемость бетона

Железобетон находит широкое применение в устройстве водохранилищ различного типа, в гидротехнических сооружениях, в судостроении. Во всех случаях особую важность имеет плотность бетона. Для повышения плотности бетона служат следующие мероприятия.

  1. Тщательный гранулометрия, подбор заполнителя, достаточное количество вяжущего и хорошее уплотнение бетона при его укладке; последнее осуществляется теперь путем вибрирования. Большой пользы можно ожидать от реализации недавнего предложения приготовлять бетон в разреженной среде (вакуум-бетон) с целью уменьшить его пористость.
  2. Уплотнение бетонной массы соответствующими добавками. Сюда относятся инертные добавки, как например каменная мука, и добавки, обладающие вяжущими свойствами, как трасс, трепел, измельченный гранулированный шлак и др. При этом понижается расход цемента, а вместе с тем и опасность возникновения трещин от усадки бетона. Сюда же относится и ряд уплотняющих эмульсий, большая часть которых представляет смесь извести с различными производными минеральных масел. Опыты показывают однако, что уплотняющее действие эмульсий временное, — они выщелачиваются водой.
  3. Уплотнение поверхностного слоя, непосредственно соприкасающихся с водой во время эксплуатации оштукатуривание, железнение, покрытие поверхности непроницаемыми материалами. Те же мероприятия помогают уменьшению воздухопроницаемости бетона, но наилучшим средством для этой цели является поддержание бетона во влажном состоянии.

определение водонепроницаемости бетона

Термические свойства бетона

Теплопроводность бетона определяется качеством заполнителя и степенью его плотности.

Коэффециент теплопроводности

  • обыкновенного армированного бетона равен 1,20;
  • при бетоне на кирпичном щебне 1,00;
  • для легких армированных бетонов 0,80— 0,50
  • при соответственном уменьшении объемного веса от 1 800 до 1 200 кг/м3.

Процессы схватывания и твердения цементного раствора являются экзотермическими, то есть сопровождаются выделением некоторого количества тепла. Тепловыделение зависит от активности цемента, интенсивно в первый период твердения и довольно быстро затухает. Этим обстоятельством пользуются при организации зимнего бетонирования конструкций. С другой стороны, в массивных сооружениях (например плотины) различие в температуре ядра массива и на его поверхности является причиной возникновения внутренних напряжений, которые при малом сопротивлении бетона разрыву могут повлечь за собой образование трещин.

В таком случае полезно применять цементы с медленным процессом тепловыделения, что понижает температурный максимум внутри бетона.

Коэффициент линейного расширения бетона

Коэффициент линейного расширения бетона при температуpax ниже 100°, хотя и зависит от его состава, но незначительно и в среднем принимается равным α = 10 в степени (-5).

Замечательно, что в указанных пределах коэффициент линейного расширения железа весьма близко подходит к только что названному среднему значению а для бетона. Это обстоятельство позволяет не опасаться нарушения сцепления между железом и бетоном в конструкциях при незначительных колебаниях температуры. Однако эта картина меняется при действии на железобетон более высоких температуp.

Для большинства каменных материалов коэффициент α возрастает с температурой и для кварцевых пород резко увеличивается при 500— 600°. Между тем цементный раствор расширяется с ростом температуры примерно только до 300°, а затем обнаруживает сокращение объема.

Это обстоятельство может служить причиной нарушения связи между составляющими бетона и в результате понижения его прочности. Несмотря на это обстоятельство железобетон можно считать материалом практически огнестойким, т. к. вследствие малой теплопроводности бетона и наличия в цементном камне кристаллизационной воды кратковременное действие огня обычно не успевает вызвать в бетоне глубоких повреждений.

испытание бетона на водонепроницаемость

С другой стороны, даже небольшой слой бетона (в 2—3 см), покрывающий арматуру, достаточен, чтобы предохранить последнюю от сильного нагревания и происходящего вследствие этого падения прочности железа. Поэтому при непродолжительном действии пожара повреждения от огня й тушения водой имеют обычно поверхностный характер и легко исправимы.

Лучшими заполнителями для повышения огнестойкости бетона являются вулканические породы и обожженные искусственные камни, худшими — кварцевые породы. Действие низких температуp на бетон и железобетон может являться опасным только в том случае, когда бетон содержит значительное количество влаги.

Сухость и плотность бетона являются лучшими защитниками бетона от разрушительного действия мороза. Действие мороза на еще неокрепший бетон отрицательное. При низкой температуре процесс твердения приостанавливается, однако наблюдения показывают, что он может восстановиться под влиянием тепла и поливки водой, если при замораживании бетон не получил значительных механических повреждений, нарушивших связность его структуры. В неразрезных железобетонных конструкциях большой протяженности колебания температуры, а также неравномерное нагревание вследствие малой теплопроводности бетона могут вызывать значительные температурные напряжения.

Во избежание их устраивают температурные швы, обеспечивающие сооружению свободные деформации. Для восприятия растягивающих напряжений в массивных элементах, подвергающихся местному нагреванию, ставится специальная арматура. Полезно также предохранять конструкции от непосредственного действия высоких температуp теплоизолирующими покрытиями, экранами и т. п. Согласно нормам температуpa нагревания бетона в конструкциях не должна превышать 70°.

Действие тока на железобетон

Сухой бетон имеет высокое электрическое сопротивление; последнее падает с повышением влажности бетона. На неармированный бетон протекающий ток не оказывает влияния. В железобетонных сооружениях в случае соединения арматуры с электрической проводкой или при плохой изоляции последней возможно вредное влияние постоянного электрического тока: разложение влаги бетона, освобождение кислорода, ржавление арматуры и появление трещин в бетоне от проникновения в его поры ржавчины. Вредное действие электрических разрядов во время грозы могут быть устранено присоединением громоотвода к арматуре при условии, что последняя пронизывает все сооружение и доходит по стойкам до влажного грунта.

Химическая стойкость бетона

Химическая стойкостьбетона в железобетонных сооружениях обеспечивается большой плотностью бетона и отсутствием поверхностных трещин, через которые могут проникать пары и газы вредно влияющих химических агентов. Применение вяжущих, бедных известью, оштукатуривание поверхностей сооружения, подвергающихся химическим воздействиям, облицовка их химически стойкими плитами представляют дополнительные мероприятия.


Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями