Деформационные свойства, которые включают тепловое расширение, деформацию ползучести и переходную деформацию, сильно зависят от химического состава, типа заполнителя и химических и физических реакций, которые происходят в бетоне во время нагревания.
Термическое расширение
Бетон обычно подвергается расширению при повышенных температурах. Рисунок иллюстрирует изменение теплового расширения в НБК в зависимости от температуры, где заштрихованная часть указывает диапазон данных испытаний, представленных различными исследователями.
Тепловое расширение бетона увеличивается от нуля при комнатной температуре до около 1,3% при 700 ° C, а затем обычно остается постоянным до 1000 ° C. Это увеличение является существенным в диапазоне температур 20–700 ° C и связано, главным образом, с высоким тепловым расширением, вызванным составными заполнителями и цементной пастой в бетоне.
Термическое расширение
Термическое расширение бетона осложняется другими способствующими факторами, такими как дополнительные изменения объема, вызванные изменением влагосодержания, химическими реакциями (обезвоживание, изменение состава), а также ползучестью и микротрещинами в результате неоднородных тепловых напряжений. В некоторых случаях термическая усадка может также возникнуть в результате потери воды из-за нагревания и теплового расширения, и это может привести к тому, что изменение общего объема будет отрицательным, то есть усадка, а не расширение.
Изменение линейного теплового расширения бетона нормальной прочности в зависимости от температуры.
Еврокоды учитывают влияние типа заполнителя на изменение теплового расширения, чем бетона с температурой. Бетон с кремнистым заполнителем имеет более высокое тепловое расширение, чем у бетона с карбонатным заполнителем. Однако положения ASCE предусматривают только один вариант как для кремнистого, так и для карбонатного заполнителя.
Прочность бетона и наличие волокон
Прочность бетона и наличие волокон оказывают умеренное влияние на тепловое расширение. Скорость расширения для HSC и фибробетона замедляется между 600–800 ° C; однако скорость теплового расширения снова увеличивается выше 800 ° C. Замедление теплового расширения в диапазоне 600–800 ° C объясняется потерей химически связанной воды в гидратах, а увеличение расширения выше 800 ° C объясняется размягчением бетона и чрезмерным развитием микро- и макротрещин.
Ползучесть и переходные напряжения
Зависимые от времени деформации в бетоне, такие как ползучесть и переходные деформации, значительно усиливаются при повышенных температурах при сжимающих напряжениях.
Ползучесть в бетоне при высоких температурах увеличивается из-за движения влаги из бетонной матрицы. Это явление еще более усугубляется дисперсией влаги и потерей связи в цементном геле (C – S – H). Следовательно, процесс ползучести вызван и ускорен в основном двумя процессами:
(1) движение влаги и обезвоживание бетона из-за высоких температур
(2) ускорение в процессе разрыва связи.
Временное напряжение возникает при первом нагреве бетона, но не происходит при повторном нагреве. Воздействие бетона на высокую температуру вызывает сложные изменения влагосодержания и химического состава цементного раствора. Кроме того, существует несоответствие теплового расширения между цементной пастой и заполнителем.
Поэтому такие факторы, как изменения химического состава бетона и несоответствия теплового расширения, приводят к внутренним напряжениям и микротрещинам в компонентах бетона (заполнитель и цементная паста) и приводят к переходным напряжениям в бетоне.
Обзор литературы
Обзор литературы показывает, что имеется ограниченная информация о ползучести и кратковременных деформациях бетона при повышенных температурах. Некоторые данные о ползучести бетона при повышенных температурах доступны из работ Круза, Марешала, Гросса и Шнайдера и соавт.. Андерберг и Теландерссон провел испытания для оценки переходных и ползучих деформаций при повышенных температурах.
Они обнаружили, что предварительно высушенные образцы на 45 и 67,5% от уровня напряжения нагрузки были менее подвержены деформации в «положительном направлении» (расширение) под нагрузкой. При предварительной нагрузке 22,5% образцы не показали значительного различия штаммов. Они также обнаружили, что влияние водонасыщенности было не очень значительным, за исключением свободного теплового расширения (предварительная нагрузка 0%), которое оказалось меньшим для образцов, насыщенных водой.
Деформация ползучести
Хури и соавт. исследовали деформацию ползучести первоначально влажных бетонов при четырех уровнях нагрузки, измеренных при первом нагревании при 1 ° С / мин. Важной особенностью этих результатов было то, что наблюдалось значительное сокращение под нагрузкой по сравнению со свободными (ненагруженными) термическими деформациями.
Это сокращение называется «тепловой нагрузкой, вызванной нагрузкой», и считается, что фактическая тепловая деформация состоит из общей тепловой нагрузки за вычетом тепловой нагрузки, вызванной нагрузкой.
Влияние переходного и ползучего ограничения
Шнайдер также исследовал влияние переходного и ползучего ограничения на деформацию бетона. Он пришел к выводу, что переходный тест для измерения общей деформации или удержания бетона имеет самое сильное отношение к пожарам в зданиях и должен дать наиболее реалистичные данные, имеющие непосредственное отношение к пожару. Важные выводы из исследования заключаются в том, что
(1) соотношение воды и цемента и исходная прочность не имеют большого значения для деформаций ползучести в переходных условиях,
(2) соотношение заполнителя и цемента оказывает большое влияние на деформации и критические температуры: чем тяжелее совокупность нижнего теплового расширения; поэтому общая деформация в переходном состоянии будет ниже;
(3) условия отверждения имеют большое значение в диапазоне 20–300 ° C:
Разработки конститутивной модели
Anderberg и Thelandersson разработали конститутивные модели для ползучести и переходных деформаций в бетоне при повышенных температурах. Эти уравнения для деформации ползучести и переходного процесса при повышенных температурах, предложенные Андербергом и Теландерссоном [ 82 ], представляют собойгде = деформация ползучести, = кратковременная деформация, = 6,28 × 10 -6 с -0,5 , = 2,658 × 10 -3 К -1 , = температура бетона (° K) в моменты времени (с), = прочность бетона при температуре , = напряжение в бетоне при текущей температуре = постоянная в диапазоне от 1,8 до 2,35, = тепловая деформация и = прочность бетона при комнатной температуре.
Выводы
Обсуждаемая выше информация о высокотемпературной ползучести и переходной деформации в основном разработана для НБК. По-прежнему не хватает данных испытаний и моделей о влиянии температуры на ползучесть и переходное напряжение в ГСК и фибробетоне.
Источник - https://wikipediya.com.ua