Файл: Баулин Д.К. Междуэтажные перекрытия из легких бетонов.pdf

заполнителя н растворной части. При определенном объемном содержании данного пористого заполнителя первое слагаемое — величина постоянная.

Между тем зависимости, приведенные на рис. 3, сви­ детельствуют о нелинейном возрастании прочности лег­ кого бетона при увеличении прочности растворной час­ ти. Следовательно, прочность заполнителя и растворной

Рис. 4. Зависимость отно­ сительной площади сече­ ния крупного заполните­ ля от его объемного со­

части используется в бетоне в разной степени — в за­ висимости от величин их деформативных характеристик.

Прочность всех каменных материалов зависит от однородности их строения, так как разрушение начина­

тельно большей степени влияет на прочность, определя­ емую наиболее слабым сечением, чем на деформативность, характеризующую свойства материала во всем объеме испытываемого образца. Поэтому увеличение прочности бетонов и растворов, как правило, не сопро­ вождается пропорциональным увеличением модуля де­ формаций.

С ростом прочности бетона уменьшается отношение модуля упругости к пределу прочности. Это отношение называется упругой характеристикой материала. Отно­ шение модуля полных деформаций при кратковремен­ ной нагрузке к пределу прочности при сжатии по ана­ логии можно назвать характеристикой деформативиости. Последняя всегда меньше упругой характеристики и численно равна обратной величине предельной сжи­ маемости.

Точное определение предельной сжимаемости мате­ риалов является сложной задачей, так как в экспери­ менте трудно уловить начало разрушения образца —

18

процесса, зависящего от времени действия сжимающей нагрузки.

Экспериментальные данные по определению пре­ дельной сжимаемости различных видов бетона указыва­ ют на тенденцию ее увеличения с ростом прочности. На­ пример, в опытах СоюздорНИИ предельная сжимае­ мость керамзитобетона марки 100 составила 1,38-Ю- 3 , марки 200 — 1,8-Ю-3 , марки 300 — 2,4-10"3. Эти данные показывают, что характеристика деформативности ке­ рамзитобетона прямо пропорциональна его упругой характеристике и эти характеристики мало отличаются одна от другой по величине.

Предельная сжимаемость пористых заполнителей обычно больше, чем цементного раствора на кварцевом песке той же прочности. Но с ростом прочности раствор­ ной части предельная сжимаемость ее увеличивается и может стать больше предельной сжимаемости заполни­ теля. Поэтому, если прочность растворной части незна­ чительно превышает прочность пористого заполнителя, то разрушение бетона начинается с разрушения раство­ ра между гранулами, сразу после чего разрушаются сами гранулы. Если прочность растворной части суще­

бетона. В первом случае к моменту разрушения недоис­ пользуется прочность заполнителя, во втором — рас­ творной части.

Таким образом, прочность бетона может быть связа­ на с прочностью его компонентов и их деформативными

меньше, чем растворной части).

В этих зависимостях а 3 и а Р . ч — характеристики деформатпвиости заполнителя и растворной части. По­ скольку в приведенных формулах фигурируют только их отношения, характеристики деформатнвпостп могут в приблизительных расчетах быть заменены упругими ха­ рактеристиками:

учитывая возможность разрушения бетона по поверхно­ сти, не проходящей через зерна крупного пористого за­ полнителя, расчетная прочность бетона должна быть принята равной прочности растворной части: R=RV.4.

Результаты проведенного сопоставления показывают достаточно близкую сходимость расчетных значений

тельно, учет деформативных свойств пористых заполни­ телей, их предельной сжимаемости позволяет объяснить нелинейный характер зависимости прочности легкого бе­ тона от прочности его растворной части.

Приблизительная оценка прочности керамзита в бе­ тоне показывает, что даже при малой плотности запол­ нителя она может быть значительной. Однако полное использование прочности пористого заполнителя в бето­ не возможно лишь в том случае, если его предельная сжимаемость не превышает предельной сжимаемости растворной части.

Таким образом, в легком бетоне в разной степени используется прочность заполнителя и растворной ча­ сти. Этим объясняется отмечаемая многими исследова­ телями характерная особенность легких бетонов: увели­ чение расхода цемента, повышение его активности и со­ ответствующее снижение водоцементного отношения после определенного предела не приводит к существен­

деления напряжений между заполнителем и растворной частью весьма ограничены и что полное использование прочности обоих компонентов легкого бетона достигает-

20

ся лишь при близких значениях их предельной сжимае­ мости.

Таким образом, пористые заполнители имеют повы­ шенную хрупкость.

На повышенную хрупкость керамзита указывают также результаты опытов А. И. Ваганова по определе­ нию работы удара, необходимой для разрушения плиты, лежащей на песке. Результаты этих опытов показали, что сопротивление удару керамзитобетона на 25—30% ниже, чем тяжелого бетона такой же прочности на гра­ нитном щебне.

Широкое разнообразие свойств пористых заполните­ лей и бетонов на их основе ограничивает возможности теоретических обобщений. Поэтому теория легких бето­ нов вполне закономерно носит эмпирический характер и направлена преимущественно на разработку методики поисков оптимальных решений поставленных задач.

Прочность тяжелого бетона довольно четко связана с водоцементным отношением, имеются достаточно точ­ ные рекомендации по назначению расхода воды затворення при заданной удобоукладываемости смеси; для легкого бетона такие рекомендации носят весьма ориен­ тировочный характер.

Прочность легкого бетона, хотя и в меньшей степени, но тоже зависит от плотности цементного камня, а сле­ довательно, и от водоцементного отношения. Но здесь невозможно расчетным путем определить содержание воды в цементном тесте, так как значительная часть во­ ды поглощается заполнителем, увлекая за собой цемент

воткрытые поры и капилляры.

Впроцессе схватывания цемента происходит обрат­ ная миграция воды из заполнителя в практически неоп­ ределимом количестве. При нагревании бетонной смеси эта миграция интенсифицируется и может привести к снижению прочности бетона, если термообработка нача­ та до окончания схватывания цемента.

Величина поглощения воды из цементного теста за­ висит от размера зерен заполнителя и характера их по­ верхностной пористости, а также от водоцементного от­ ношения.

Все это приводит к тому, что свойства растворной части в легком бетоне могут значительно отличаться от свойств отдельно взятой растворной части, особенно ес­ ли учесть различные условия уплотнения. Это различие

21

возрастает с увеличением пористости применяемых за­ полнителей. Есть основания полагать, что в результате влияния заполнителей прочность растворной части с вы­ соким водоцементным отношением увеличивается, а с низким — уменьшается.

Следовательно, свойства крупного заполнителя мо­ гут в известной степени предопределять наибольшую прочность растворной части при заданных способе уп­

Анализ и теоретическое обобщение результатов ис­ следований позволяет на основе выявленных закономер­ ностей наметить наиболее рациональное направление по­ иска нужного решения и тем самым сократить объем

уменьшить предельную крупность зерен пористого щеб­ ня или гравия, используя увеличение их плотности и прочности с уменьшением размеров, и одновременно снизить объемное содержание крупного заполнителя. Относительное увеличение объема растворной части в легком бетоне уменьшает влияние крупного пористого заполнителя на ее свойства. Поэтому уменьшение до из­ вестного предела расхода крупного заполнителя обычно позволяет повысить прочность и жесткость растворной части;

2) применение пористого песка вместо кварцевого обеспечивает более полное использование прочности крупного пористого заполнителя, уменьшая таким обра­ зом влияние его объемного содержания на прочность бе­ тона. Это объясняется тем, что при равной прочности модуль упругости растворной части на пористом песке ниже, чем на кварцевом, на 30—40%. Соответственно больше предельная сжимаемость легкого раствора. Пре­ дельная сжимаемость раствора на пористом песке, как правило, выше предельной сжимаемости крупного запол­ нителя, дроблением которого получен этот песок. Таким образом, при использовании пористого песка целесооб­ разно максимальное увеличение расхода крупного за­ полнителя;

3) замена кварцевого песка пористым приводит к сии-

22