8.4.5.Теплофизические свойства.

Для эксплуатационной надежности конструкций и сооружений важное значение имеют его теплофизические свойства: теплопроводность, теплоемкость, и температурные деформации (последние рассмотрены ниже). Теплофизические свойства материала ограждающих конструкций определяют тепловую защиту зданий, теплофизические свойства несущих конструкций - их поведение при пожаре и при воздействии других факторов. Эти свойства учитываются при проектировании производства изделий и конструкций на заводах сборного железобетона, при зимнем бетонировании и при ряде других технологических расчетов.

Теплопроводностьюназывают свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой. Теплопроводность материала характеризуется количеством теплоты (в джоулях), которое способен передать материал через 1поверхности при разности температур в 1°С в течение 1 с.

Структура бетона включает твердую фазу и систему воздушных или водяных пор. Теплопроводность воздуха = 0,023 Вт/(м • °С), что во много раз меньше теплопроводности твердой фазы, поэтому, чем больше воздушная пористость бетона или ниже его плотность, тем меньше его теплопроводность (табл.7.1). При заполнении пор влагой теплопроводность бетона возрастает, так как теплопроводность воды= 0,58 Вт/( м • °С), т.е. в 25 раз выше теплопроводности воздуха. При замораживании бетона его теплопроводность возрастает еще в большей степени, так как теплопроводность льда= 2,3 Вт/(м • °С) в четыре раза выше теплопроводности воды. Теплопроводность бетона несколько увеличивается с повышением его температуры. Бетон с очень мелкими закрытыми порами имеет более низкую теплопроводность за счет уменьшения количества тепла, передаваемого излучением и массопереносом в теле бетона. Степень изменения теплопроводности бетона при его увлажнении и замерзании будет зависеть от его плотности: с понижением плотности влияние этих факторов возрастает.

Теплоемкость бетона, используемая в технических расчетах, зависит от его состава, структуры и плотности и может изменяться в пределах 0,75...1,1 кДж/(кг•°С). Вода имеет более высокую теплоемкость 4,19 кДж/( кг•°С), поэтому с повышением содержания воды в бетонной смеси или влажности бетона их теплоемкость возрастает.

8.5.Деформативные свойства бетона.

8.5.1. Первоначальная усадка бетонной смеси

В процессе приготовления, твердения, эксплуатации в бетоне происходят объемные изменения, возникают деформации материала. Величина их зависит от структуры бетона, свойств его составляющих, особенностей технологии и ряда других факторов. Деформативные свойства бетона учитывают при проектировании конструкций; они оказывают большое влияние на качество и долговечность бетонных и железобетонных сооружений.

Условно деформации бетона можно разделить на следующие виды:

а) собственные деформации бетонной смеси (первоначальная усадка) и бетона (усадка и расширение);

б) возникающие под действием физико-химических процессов, протекающих в бетоне; в) деформации от действия механических нагрузок, причем различают деформации от кратковременного действия нагрузок и от длительного действия - ползучесть бетона;

г) температурные деформации бетона.

После укладки бетонной смеси может происходить седиментационное осаждение твердых частиц и постепенное ее уплотнение. Этот процесс наиболее ярко проявляется в пластичных и литых смесях. При этом на поверхности смеси может выделяться вода, изменяться объем смеси. При значительной высоте изделия осадку можно наблюдать невооруженным глазом, так как деформации бетона весьма значительны и превосходят величину обычной усадка затвердевшего бетона в десятки раз.

На рис. 6.1 показан характер развития первоначальной усадка. Деформации интенсивно развиваются в первый момент после укладки и уплотнения бетонной смеси и постепенно затухают уже через 30... 90 мин. Если применяются литые смеси, то в первоначальный период на поверхности бетона может выделяться слой воды. Водоотделение достигает максимума через 10...20 мин, а затем начинается постепенное всасывание воды в глубь бетона вследствие интенсивного протекания процесса контракции цементного теста.

Величина первоначальной усадка зависит от состава бетонной смеси и свойств использованных материалов. Жесткие бетонные смеси имеют меньшие величины первоначальной усадка, чем пластичные и тем более литые смеси. Первоначальная усадка уменьшается со снижением водосодержания бетонной смеси и уменьшения расхода цементного теста, при применении тонкомолотых добавок, хорошо удерживающих воду (трепел, диатомит, метилцеллюлоза и др.), при высоком содержании крупного заполнителя, обеспечивающего создание жесткого скелета в бетонной смеси. В табл. 6.1 приведены некоторые значения полной первоначальной усадка обычной бетонной смеси на гранитном заполнителе, полученные при испытаниях в специальных пластмассовых формах - цилиндрах высотой 300 мм и диаметром 100 мм.