Файл: Лысенко Е.Ф. Армоцементные конструкции учеб. пособие.pdf

тате чего значительно возрастают напряжения тсц, а их влияние на трещиностойкость и жесткость сечения становится заметнее.

В теории железобетона обычно принимают криволинейную эпюру напряжений сцепления тсц. Для армоцемента при армировании, осо­ бенно дисперсном, распределения (эпюры) напряжений сцепления часто расположенных проволок совмещают и накладывают одна на другую. Такая суммарная эпюра тсц будет близка к прямоугольной форме без выраженного пика, где тсц достигают тсц max.

Считалось, что усадка бетона (объемная) способствует силе сцеп­ ления арматуры с бетоном. В соответствии с последними исследова­ ниями прочность сцепления определяется микроусадкой новообра­ зований, в процессе физико-химических фазовых превращений. Величина микроусадки зависит от условий твердения бетона и в значительной степени обратима. Поэтому в каждом отдельном случае сцепление может нарушаться. Оно связано со структурообразованием и твердением цементного камня. Попеременное замораживание и оттаивание бетона нарушает сцепление.

3. Влияние стальной арматуры на усадку и ползучесть армоцемента

Стальная арматура в бетоне выступает как внутренняя связь, препятствующая свободе деформаций усадки и ползучести. Кроме того, она сообщает сечению статическую неопределимость.

Усадка вызывает растягивающие напряжения в бетоне, что осо­ бенно нежелательно для растянутой зоны изгибаемых элементов, так как в этом случае поля напряжений, вызванные усадкой и силовым воздействием, суммируются. Усадка также снижает предварительное напряжение арматуры.

Ползучесть приводит к перераспределению усилий в сечении между бетоном и арматурой, снижает устойчивость конструкции и вызывает потери предварительного напряжения арматуры.

Усадка железобетона по данным опытов примерно вдвое меньше, чем усадка обычного бетона. В отношении армоцемента автором уста­ новлено, что, начиная с семидневного возраста, в образцах с 4-мя

= 0,0213) (рис. 6), т. е. на деформацию усадки армоцемента влияет сетчатое армирование.

Напряженное состояние в сечении армоцементного элемента, вы­ званное усадкой мелкозернистого бетона, можно определить, поль­ зуясь аналитическими зависимостями, предложенными И. И. Улицким.

Как пример рассмотрим случай центрального растяжения от усадки армоцементного элемента, симметрично армированного тка­ ными сетками (по данным исследований автора).

Площадь поперечного сечения образца F6 = 45,5 см2\ площадь продольных проволок 4 тканых сеток № 10 — Fa = 1,28 смг и про-

29

Проделанные расчеты свидетельствуют, что усадка может вызвать в сечениях армоцементных конструкций значительные растягиваю­ щие напряжения, близкие к пределу прочности мелкозернистого бе­ тона на растяжение. Нужно отметить, что в приведенном примере учтены только продольные проволоки тканых сеток. Наличие в свар­ ных и тканых сетках поперечных проволок может вызвать в армоце­ менте дополнительное растяжение от усадки бетона. Так же надо учи­ тывать, что большинство армоцементных конструкций армируют ком­ бинировано, а величина модуля упругости стержневой арматуры выше, чем тканых сеток, и сварные сетки менее податливы, чем тканые. Таким образом, в сечениях армоцементных конструкций, армиро­ ванных стержневой арматурой и сварными сетками, от усадки бетона

могут возникнуть напряжения более высокие, чем получены в рас­ четах.

Автором при испытаниях наблюдалось значительное разбухание мелкозернистого бетона. При этом относительная деформация разбу­ хания была близка к величине усадки. Учитывая проделанные рас­ четы, становится очевидным, что попеременные высушивания и увлаж­ нения могут вызвать в сечениях армоцементных конструкций суще­ ственное знакопеременное напряженное состояние, что весьма важно для процессов трещинообразования в армоцементе.

Армоцементные конструкции, как правило, проектируют больших пролетов. Поэтому умение оценить жесткость тонкостенного армоцементного сечения на различных стадиях работы конструкции очень существенно. Эксперименты показывают, что в железобетонных кон­ струкциях полные прогибы изгибаемых элементов в 2—4 раза пре­ восходят упругие (мгновенные).

30

Автором исследовалась ползучесть армоцемента при осевом сжа­ тии, растяжении и сжатии при изгибе. Напряжения в образцах, выз­

28 и 55 суток с момента их изготовления. К концу испытаний (200 су­ ток) полные относительные деформации сжатых элементов увеличи­ лись в 1,3 — 2 раза по сравнению с первоначальными деформациями. На рис. 10 приведены кривые относительных деформаций ползучести армоцемента при сжатии и растяжении, из которых видно, что дефор­ мации ползучести быстро растут в течение первых 28 суток. Даль­ нейшее замедление роста деформаций ползучести объясняется тем,

Рис. 10. Кривые относительных деформаций ползучести армоцемента при сжатии (средние опытные значения из 2-х образцов) и растяже­ нии (средние опытные значения из 3-х образцов).

что процесс старения мелкозернистого бетона длится недолго. При­ веденные кривые относительных деформаций ползучести армоцемента при сжатии и растяжении образцов нельзя сравнивать в количествен­ ном отношении, так как сжатые и растянутые образцы находились в различных по направлению и величине напряженных состояниях; при сжатии напряжения были в пределах осж = 182 ч- 200 кгс/см2, а при растяжении — не превышали аР = 20 кгс/см2. Из представлен­ ного на рис. 10 сопоставления видно, что в армоцементе линейная ползучесть при сжатии и растяжении протекает примерно одинаково. Величина коэффициента упругости армоцемента при сжатии находится в пределах ус = 0,43-^0,5 и зависит от коэффициента сетчатого арми­ рования. При растяжении величина коэффициента упругости колеб­ лется от 0,41 до 0,48. В изгибаемых элементах, по результатам иссле­ дований автора и В. С. Басова, ползучесть армоцемента протекает аналогично сжатым сечениям.

Исследования показывают, что для армоцемента справедлива ли­ нейная зависимость между напряжениями и деформациями ползу-

31

чести. С повышением напряжений ползучесть армоцемента увели­ чивается. Тканые сетки препятствуют свободной деформации ползу­ чести мелкозернистого бетона в армоцементе, но, в силу их значи­ тельной податливости, сопротивление тканых сеток деформации пол­ зучести меньше, чем сварных сеток и стержневой арматуры.

У армоцемента после снятия напряжений упругие деформации

ческих деформаций способ армирования. При сетчатом армировании и, особенно, сварными сетками деформации восстанавливаются зна­ чительнее, чем при комбинированном армировании. • Преобладание стержневой арматуры и наличие трещин препятствует восстановлению деформаций.

4. Морозостойкость

Долговечность армоцементных конструкций в значительной степени зависит от морозостойкости мелкозернистого бетона. Одна из главных причин этого — сравнительно небольшая толщина армоцементных элементов, из-за чего влага быстро пропитывает сечение и оно скорее замерзает и оттаивает.

Ю. М. Баженов отмечает, что повышенное содержание цемента способствует образованию большого количества наименее долговеч­ ного компонента — цементного камня, обладающего из-за повышен­ ного влагосодержания большой пористостью, отчего возрастает пористость и мелкозернистого бетона. От пористости зависит и водопоглощение — у мелкозернистого бетона оно составляет 8— 12% про­ тив 1—4% у обычного бетона. Наименьшее водопоглощение наблюда­ ется у мелкозернистого бетона составов 1 : 2 — 1 : 3 с водоцементным отношением В/Ц = 0,25 -г- 0,3. На морозостойкость мелкозернистого бетона особенно влияет плотность структуры бетона. Опыты свидетель­ ствуют о том, что разрушение мелкозернистого бетона наступает вслед­ ствие нарушения сцепления между песком и цемейтным камнем. Умень­ шение водоцементного отношения пропорционально повышает морозо­ стойкость мелкозернистого бетона. Улучшению морозостойкости армоцемента заметно содействуют тонкость помола цемента и введение поверхностно-активных добавок (СДБ и др.). На морозостойкость армоцемента также положительно влияет технология приготовления и укладки, и особенно, хорошее уплотнение и благоприятные условия вызревания бетона.

5. Водонепроницаемость армоцемента

Водонепроницаемость определяется объемом и характером пор в бетоне. Чем меньше пористость бетона, тем выше его водонепроницае­ мость. Уменьшить количество и объем пор можно применением мало­ усадочных и расширяющихся цементов, добавок (гипс, алюминат и др.), подбором состава бетона, уменьшением водоцементного отно­ шения и использованием высокоэффективных средств уплотнения

32

бетонной смеси. В качестве добавки можно также использовать бен­ тонит, который следует вводить в бетонную смесь с водой затворения в виде суспензии. По данным опытов М. Д. Свищевской, И. Я. Якуба, А. И. Голубкова, введение добавок повышает водонепроницаемость мелкозернистого бетона в 2—3 раза.

Вопрос водонепроницаемости мелкозернистого бетона очень ва­ жен для армоцемента, так как повышение плотности бетона способ­ ствует защите арматуры тонких сеток от коррозии.

На водонепроницаемость армоцемента влияет количество и номер тонких сеток. Чем больше количество и меньше номер сеток, тем выше показатели водонепроницаемости армоцемента. Проведенные на водо­ непроницаемость опыты показали, что растянутые армоцементные образцы, находящиеся не более 2 ч под гидростатическим давлением от 2 до 6 атм, стали пропускать воду только после раскрытия трещин на величину более 0,01—0,015 мм.

6. Сопротивление армоцемента динамическим воздействиям

В некоторых случаях наблюдается тенденция к применению армо­ цемента в конструкциях, работающих при динамических или сейсми­ ческих воздействиях.

Опыты Ю. М. Баженова и В. С. Удальцева свидетельствуют, что с уменьшением времени нагружения прочность мелкозернистого бе­ тона повышается. Объясняется это тем, что при динамическом воздей­ ствии пластические деформации в бетоне развиваются медленнее, чем при его статическом нагружении.-

Марка бетона влияет на динамические характеристики, если проч­ ность его менее 300 кгс/см2. С увеличением возраста бетона с 14 до 28 суток его динамический модуль увеличивается на 25%, а к 9 меся­ цам — на 10%.

Прочность проволоки сеток не сказывается на динамических харак­ теристиках армоцемента, но увеличение количества сеток почти пропор­ ционально влияет на сопротивление армоцемента динамическим воз­ действиям.

Коэффициент сетчатого армирования в конструкциях, подвер­ гающихся ударным нагрузкам или истиранию, а также в облицовоч­ ных слоях конструкций, должен быть максимальным (р = 0,025). Сварные сетки в армоцементе лучше тканых сопротивляются динами­ ческим нагрузкам.

Предел выносливости армоцемента выше, чем железобетона, и объяс­ няется это, в основном, повышенным сцеплением арматуры с бетоном за счет дисперсного армирования.

7. Огнестойкость армоцемента

Так как армоцемент используется в конструкциях покрытий, стен и других элементах, он должен быть огнестоек.

Вследствие значительного насыщения армоцемента металличе­ скими тонкими сетками сравнительно небольшой толщины сечений