В книге излагаются результаты исследования морозостойкости бетонов при низких и сверхнизких отрицательных температурах. Приводятся физико-механические характеристики бетонов в связи с фазовыми превращениями, протекающими в бетоне при замораживании. Рассматриваются вопросы долговечности железобетонных конструкций применительно к районам Крайнего Севера и северо-восточной части Сибири. Излагаются требования к бетону по морозостойкости в зависимости от условий работы. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников промышленности строительных материалов.

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований
§ 1. Исследования механизма разрушения бетона под нагрузкой в связи с современными теориями строения и механизма разрушения твёрдого тела
§ 2. Характеристики процесса микротрещинообразования бетона в практике проектирования бетонных и железобетонных конструкций
§ 3. Влияние напряжённого состояния бетона на его морозостойкость
§ 4. Исследования прочностных и деформативных характеристик бетона при отрицательных температурах

Глава 2. Методика исследований прочностных и деформативных характеристик областей напряжённого состояния бетона
§ 1. Основы для разработки методики
§ 2. Характеристики исследуемых составов бетона и опытных образцов
§ 3. Низкотемпературные испытания бетона в термокамере
§ 4. Специфика испытания бетона под нагрузкой при отрицательных температурах
– Общий характер и последовательность испытаний
– Измерение деформаций бетона
– Ультразвуковой метод определения начала процесса трещинообразования бетона

Глава 3. Низкотемпературные прочностные и деформативные характеристики бетона
§ 1. Линейные деформации
– Сопротивляемость бетона развитию деформаций, статистический модуль упругости, призменная прочность бетона
– Сжимаемость и растяжимость бетона
§ 2. Объёмные деформации
– Сопротивляемость бетона развитию объёмных деформаций
– Объёмная сжимаемость бетона
§ 3. Коэффициент поперечной деформации
– Анализ современных представлений о коэффициенте поперечной деформации бетона
– Результаты исследований
§ 4. Прочностные характеристики областей напряжённого состояния бетона
– Результаты ультразвукового метода исследований

Глава 4. Прочностные и деформативные характеристики бетона при знакопеременных температурных воздействиях
§ 1. Линейные деформации
§ 2. Объёмные деформации
§ 3. Коэффициент поперечной деформации
§ 4. Прочностные характеристики областей напряжённого состояния бетона
§ 5. Анализ влияния некоторых технологических факторов на морозостойкость бетона по изменению исследованных прочностных и деформативных характеристик
– Влияние фактора В/Ц
– Влияние фактора добавки ГКЖ–94

Глава 5. Некоторые прочностные и деформативные характеристики бетона при глубоком охлаждении (до —196°C)
§ 1. Общие сведения
§ 2. Прочностные и деформативные характеристики бетона в замороженном до —196°C состоянии
§ 3. Температурные деформации бетона и железобетона при охлаждении до —196°C
– Температурные деформации бетона
– Температурные деформации железобетона
§ 4. Прочностные характеристики бетона при многократном циклическом глубоком охлаждении

Глава 6. Мероприятия по обеспечению долговечности бетона и железобетона сооружений в суровых климатических условиях

Литература

Введение

Темпы развития народного хозяйства, определенные Директивами XXIV съезда КПСС, требуют вовлечения все новых и новых естественных ресурсов. По пятилетнему плану развития народного хозяйства 1971-1975 гг. намечены большие объёмы работ по освоению природных богатств и развитию производительных сил зоны Севера.

На обширной территории Крайнего Севера и северо-востока СССР, где температура наружного воздуха нередко понижается до —50 и даже —70°C, в больших масштабах осуществляется строительство зданий и инженерных сооружений различного назначения. Детальные обследования, проведенные за последние десять лет, показали, что в значительной части этих сооружений имеются признаки разрушения бетонных и железобетонных конструкций уже после непродолжительного периода эксплуатации. Установлено, что основной причиной является воздействие низких отрицательных температур (под низкими отрицательными температурами имеются в виду температуры ниже —20°C), многократное попеременное замораживание и оттаивание бетона. Наиболее интенсивно разрушительный процесс протекает в гидротехнических сооружениях, где имеет место наиболее суровый комплекс температурно-влажностных воздействий.

Изучению стойкости бетона воздействию естественно низких отрицательных температур посвящено большое количество работ. Наиболее значительные из них выполнены в нашей стране О.Е. Власовым, Г.И. Горчаковым, Г.Г. Еремеевым, Ф.М. Ивановым, В.С. Лукьяновым, С.А. Мироновым, Н.А. Мощанским, Ю.А. Нилендером, А.М. Подвальным, Б.Г. Скрамтаевым, В.В. Стольниковым, Б.Д. Тринкером, С.В. Шестоперовым и др. Среди зарубежных исследователей в этой области известны Т. Пауэрс, А. Коллинз, Р. Валоре, М. Валента, В. Шульц, В. Альтнер, А. Лентц, У. Кордон и др.

Этими работами, а также работами авторов были установлены основные факторы, от которых зависит морозостойкость бетона. К ним следует отнести структуру материала, величину и характер пористости, степень водонасыщения и температуру замораживания, Было изучено влияние водоцементного отношения, минерального и вещественного состава цемента, тонкости помола цемента, вида и крупности заполнителей, добавок поверхностно-активных веществ, условий твердения и др.

На основе результатов проведенных исследований составлен ряд нормативных документов и рекомендаций. Анализ же результатов работ по влиянию на морозостойкость бетона его напряженного состояния, а также по влиянию отрицательных температур на изменение некоторых расчетных характеристик бетона приводит к следующему выводу.

Для обеспечения долговечности бетона в конструкциях сооружений, эксплуатирующихся в суровых климатических условиях, недостаточно ограничиться использованием рекомендаций только технологического характера. Необходимо внести соответствующие коррективы в существующие методы расчета бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для данных условий службы, установить расчетные критерии, определяющие истинное предельное состояние конструкций (по долговечности). Такими критериями в условиях попеременного воздействия на бетон воды и мороза могут быть прочностные и деформативные характеристики, определяющие процесс микротрещинообразования бетона под нагрузкой.

Действительно, проникновение воды в бетон в образовавшиеся под действием внешней нагрузки микро- и макротрещины может привести при дальнейшем ее замерзании к развитию деструктивных процессов в материале конструкции при напряжениях существенно ниже расчётных.

Таким образом, требования долговечности бетона при расчёте по несущей способности бетонных и железобетонных конструкций сооружений, предназначенных для районов Крайнего Севера, могут быть учтены, если предельно допустимые напряжения в этих расчетах ограничить величинами напряжений, определяющими границы области микротрещинообразования бетона.

Следовательно, для комплексного решения рассматриваемой проблемы стойкости бетона к воздействию отрицательных температур непосредственно в конструкциях требуются данные по прочностным и деформативным характеристикам, определяющим в соответствующих температурно-влажностных условиях различные этапы деструктивных процессов в бетоне под нагрузкой. Получение этих данных требует проведения соответствующих исследований.

Значение характеристик процесса микротрещинообразования бетона в практике проектирования бетонных и железобетонных конструкций требуемой долговечности помогает понять тот факт, что эти характеристики, по существу, определяют основные зоны или области напряжённо-деформированного состояния бетона. Рядом работ отечественных и зарубежных исследователей установлена непосредственная связь между указанными характеристиками бетона и его долговременной и усталостной прочностью.

Анализ имеющихся данных по изменению при отрицательных температурах таких характеристик бетона, как его кубиковая и призменная прочности, статический модуль упругости, позволяет предположить, что в этих условиях будут изменяться и величины напряжений, определяющих область трещинообразования бетона, а следовательно, и величины долговременной и усталостной прочности.

Таким образом, все вышеизложенное приводит к выводу о необходимости определения при отрицательных температурах прочностных и деформативных характеристик, соответствующих основным этапам процесса деформирования и разрушения бетона под нагрузкой. Эти данные необходимы для проектирования железобетонных конструкций требуемой долговечности, предназначенных для работы в суровых климатических условиях.