Деформации усадки бетона в условиях сухого жаркого климата

Климатические условия Республики Узбекистан отличаются резкой континентальностью. В летний период температура воздуха может превышать +400 С, при этом относительная влажность падает до 10-15 % и ниже. В таких климатических условиях от прямого попадания солнечной радиации поверхность железобетонных и бетонных конструкций нагревается до 70-800 С. При этом появляются значительные деформации усадки бетона, приводящие к образованию и раскрытию трещин на поверхности железобетонных и бетонных конструкций[1,2,3,4,5].

Одним из самых важных факторов повышения надежности и долговечности конструкций зданий и сооружений, особенно для Республики Узбекистан, является дальнейшее совершенствование методов их расчета с учетом реальных условий эксплуатации[6,7,8,9,10,11,12].

При твердении бетона в сухом жарком климате происходит взаимодействие двух противоположных процессов конструктивных и деструктивных. Чем больше превалируют конструктивные процессы, тем более глубокой и плотной будет гидратация цемента, интенсивнее протекают физико-химические процессы твердения, быстрее идет набор прочности бетоном, и бетон получается более стойким в жарком климате. При отсутствии надлежащего ухода за бетоном происходит обезвоживание свежеуложенного бетона. Бетон в сухую погоду в течение первых суток теряет 50...70 % воды затворения.

Интенсивное испарение влаги из поверхности свежеуложенного бетона вызывает пластическую и влажностную усадку бетона. Пластическая усадка бетона происходит сразу после формования бетонной смеси, когда она еще полностью не затвердела. Пластическая усадка бетона вызывает образование поверхностных трещин. Поэтому для предотвращения испарения воды из бетона сразу после формования должен осуществляться влажностный уход за бетоном. Всякая задержка с начала ухода за бетоном свыше 20...30мин.уже способствует развитию пластической усадки бетона. Влажностный уход за бетоном сразу после завершения формования изделия или конструкции снижает возможность появления пластической усадки и растрескивания открытых поверхностей бетона. Минимальная продолжительность начального ухода за свежеуложенным бетоном с целью получения наименьшей пластической усадки в жаркую сухую погоду составляет 6 ...7 часов [13,14,15,16,17,18,19,20].

Дальнейший уход за бетоном не существенно влияет на последующее развитие деформации пластической усадки бетона, но он необходим для формирования плотной структуры бетона и набора 50 ...70

%прочности на сжатие. Бетон тщательно укрывают влагонепроницаемыми или влажными материалами в течение 8 ...10 суток постоянно держат-бетон во влажных условиях, не допуская его высыхания. В природных условиях сухого жаркого климата влажностные деформации усадки бетона развиваются по некоторой циклической кривой затухающей от сезонного изменения влажности наружного воздуха[21,22,23,24,25,26,27,28,29,30].

В теплое сухое время года в бетоне наблюдается наибольшее развитие деформаций усадки, которое в холодное влажное время года постепенно прекращает свое развитие и переходит в деформации набухания бетона. Однако деформации набухания меньше деформации усадки бетона. Амплитуда цикла влажностных деформаций усадки и набухания со временем уменьшается, но в конечном итоге в бетоне остаются влажностные деформации усадки. Деформации влажностной усадки бетона тем больше, чем меньше сечение элемента и меньше относительная влажность воздуха. Влияние размеров сечения элементов на деформации усадки бетона в наибольшей степени проявляется в начальные сроки эксплуатации конструкции. Максимальные значения деформации влажностной усадки бетона наблюдаются при изготовлении элемента в теплое сухое время года.

Рис.1 Развитие во времени деформаций усадки бетона в призмах поперечного сечения 7х7, и 20х20 см в условиях сухого жарково климата.

Расчетные значения деформации усадки бетона к заданному времени эксплуатации вычисляют с помощью гиперболической зависимости.

^{£ cs} = ^{£ csi}a“^     ^(L1)

где Дт- время в сут. от окончания влажного хранения бетона до заданного срока эксплуатации. Параметр acs - скорость роста деформаций усадки бетона, значение которого принимают по табл. 1 в зависимости от сезона изготовления и приведенной высоты сечения.

Таблица 1

Время года изготовления конструкции	Значения параметра для элемента k cs c приведенной высотой сеченияйгей, (см)
	3,5 и мен.	5,0	10,0	20,0	30,0	40	50 иболее
Теплое /летнее/	15	20	40	80	120	160	200
Холодное /зимнее/	40	60	120	240	360	480	600

Примечание. При изготовлении конструкций отличных от указанных в табл. 1. значения параметра acsпринимают по линейной интерполяции.

Расчетные предельные значения деформаций усадки бетона вычисляют исходя из относительной сезонной ( среднемесячной ) влажности воздуха в период изготовления конструкции.

Предельные расчетные значения деформаций усадки бетона, соответствующие расходу воды затворения бетонной смеси и фактическим условиям эксплуатации конструкций вычисляют по формуле.

^cs1 = ^cs • фП • ^w  (1.2)

Значение коэффициента фп находят по табл. 1.3 в зависимости от сезона изготовления конструкции и приведенной высоты сечения.

Значение расчетной деформации усадки бетона £csдля бетона класса по прочности на сжатии В25 ... В65 и осадке стандартного конуса до 7 см принимают равными (270...400).10-5. Значения коэффициента    фw учитывающего относительную влажность наружного воздуха к началу высыхания бетона определяют так же как при расчете деформаций ползучести бетона.

Значения деформаций усадки бетона вычисляют по формуле

£cs = 0.125 •lO-^wVw (1.3)

Влажностную деформацию усадки бетона в холодное, более влажное время года с учетом обратимой влажностной деформации набухания при необходимости можно рассматривать как разность деформации усадки бетона £csопределенные по формуле (1.3) и деформаций набухания вычисленных по формуле:

£w=aw^v

где Kw - сезонные влажностные деформации набухания бетона,равные

3 • 10-6—^/^^ амплитуда годовых изменений сезонной относительной 1д влажности воздуха, которую для IV климатического района допускается принимать в среднем равной 40 %.

ф- коэффициент, учитывающий масштабный фактор, на сезонные влажностные деформации набухания бетона, принимают по табл.2

Таблица 2

Значения коэффициента ф в зависимости от приведенной высоты сечения элемента h red cm
3,5 и менее	5,0	10,0	20,0	30,0	40	50 и более
1,1	1,0	0,9	0,75	0,55	0,40	0,35

Предельные значения деформаций влажностной усадки бетона можно также принимать по табл.3 в зависимости от относительной влажности наружного воздуха и приведенной высоты сечения.

Таблица 3

Влажность воздуха наиболее жаркого месяца%	Значения предельных деформаций усадки Ecs1 • 10-6тяжелого бетона (ОК-1 -2 см) для конструкции, не защищенных от солнечной радиации при попеременном нагреве и охлаждении при,см
	3,5	5	10	20	30	50	100 и более
0	800	720	630	585	570	560	550
20	710	630	540	490	475	460	445
40	615	540	450	400	380	365	340
60	530	450	360	310	290	270	240
75	460	380	290	240	220	200	160
90	390	310	220	170	160	155	150

Примечание.

• 1 . ^ red - приведенная   высота сечения элемента, характеризующая

массивность конструкций и равная площади сечения, деленной на 1/2 его диаметра, соприкасающегося с воздухом.

• 2    . Деформации усадки следует умножить на: 0,85 - для конструкций из бетона класса ниже В 25.