Влияние напряжений на морозостойкость бетона

Влияние на морозостойкость бетона микроструктурных напряжений, возникающих при твердении и замерзании бетона. Составные части бетона - твердеющий цементный камень и зерна заполнителя - имеют разные физические свойства и по-разному деформируются при изменении влажности и температуры. Поэтому в бетоне возникают собственные напряжения второго рода или микроструктурные напряжения (по терминологии Ю. А. Нилендера), являющиеся следствием его конгломератной структуры.

Структурная ячейка бетона может быть представлена в двух вариантах:

1) в виде двух кусков камня (зерен заполнителя) и цементирующего слоя между ними,

2) в виде зерна заполнителя с оболочкой из цементирующего материала.

Каждая из моделей представляет собой сочетание двух материалов с разной усадочной и температурной деформацией, которые условно названы «камень» и «цементирующий слой».

Первая модель («камень-цементирующий слой») рассмотрена нами па основе решения, разработанного советскими учеными А. В. Думанским и А. Ю. Ишлинским, применительно к взаимодействию коры дерева и его ствола, который оказывает распирающее действие на кору в процессе роста.

Вторая модель («каменное зерно - цементирующая оболочка») рассмотрена на основе решения задачи Ламе.

Модели были использованы как для теоретического анализа, так и для моделирования процесса растрескивания цементирующего слоя. Теоретический анализ являлся качественным, поскольку он относился к структурной ячейке, условно выделенной из бетона.

Усадка и растрескивание цементирующего материала, находящегося в сцеплении с природным камнем

Механическое взаимодействие цементирующего материала с каменным основанием рассмотрено на модели «камень - цементирующий слой».

При усадке цементирующего слоя вследствие сцепления возникает касательное напряжение, действующее по поверхности контакта с камнем

Расстояние между усадочными трещинами зависит от усадки цементирующего материала (цементного теста, раствора или бетона), от величины предельной деформации удлинения, толщины слоя и соотношения модулей деформаций при растяжении и сдвиге. Трещины в цементирующем слое образуются под влиянием разности усадочной (или температурной) деформации слоя и каменного основания на определенных расстояниях друг от друга.