Что такое деформативность кирпича

3 вида деформации бетона и причины возможных изменений

Изменение формы и размера стройматериала под внешними воздействиями называется относительная деформация бетона. Она бывает объемной и силовой. Под влиянием усадки или сокращения бетонного камня из-за влияния на него химико-физических процессов, которые получаются в результате взаимодействия цементного камня, влаги и температурного режима развивается объемная во всех направлениях деформация изделия. Силовое изменение происходит только вдоль действия усилий.

1. Что такое деформация бетона?
2. Виды бетонной деформации
3. Особенности и причины
4. Расчет деформации
5. Деформационные характеристики

Что такое деформация бетона?

Под искажением стройматериала предполагается изменение бетонного раствора в процессе его приготовления, а затем последующего затвердевания и эксплуатации. Деформация бетона делится на собственную, твердеющую, ползучую и температурную форму. С помощью параметра определяется смещение. Ее изучение помогает правильно рассчитать напряженность в бетонных конструкциях, а также вовремя заметить момент возникновения трещин.

В Настоящем Своде правил есть информация о расчете и проектировании бетонных и железобетонных изделий, которые гарантируют выполнение требований СНиПа 52—01—2003. Все единицы измерение здесь исчисляются в ньютонах. Основным положением является то, что все конструкции должны обладать необходимой надежностью и прочностью, тогда можно избежать относительные деформации в бетоне.

Виды бетонной деформации

Существуют следующие виды деформаций:

Один из вариантов такого состояния материала происходит под нагрузкой длительной степени.

• температурные;
• влажностные;
• длительной степени нагрузки.

Особенности и причины

При длительных нагрузках изменения могут происходить от трех лет и более. Это объясняется тем, что при затвердевании бетонной смеси на гелиевую структуру передаются все усилия, которые приводят к ее изменению. Искажение происходит продолжительное время, но потом постепенно затихает. При твердении в воздухе влажностные деформации бетонного раствора характеризуются уменьшением объема, т. е. начинается усадка стройматериала. Когда твердение в воде он, наоборот, набухает и увеличивается в объеме. От основных свойств проявления усадочных изменений зависит надежность и стойкость изделия к возникновению трещин. Причина уменьшения цементного камня — низкое количество воды в геле, уходящей на гидратацию либо испарение. Такой процесс провоцирует расход окружающих кристаллов кальция, что и приводит к их сближению и усадке изделия.

Усадка бетонного раствора зависит от двух факторов: перепадов внешней среды и влаги.

В порах бетонного камня есть капиллярное давление, оно тоже влияет на свойства раствора. При контакте воды, находящейся в отверстиях, с капиллярными стенками сила притяжения, затрагивающая молекулы камня (цемента) и жидкости, заставляет ее подниматься по стеночкам капилляров. Это вызывает искривление водной поверхности. Когда поры уменьшаются, давление вырастает. Эти два фактора взаимосвязаны между собой.

Температурная деформация — объем цемента становится разного размера из-за изменения температуры. Температурное напряжение не появляется только в том случае, если бетонная конструкция равномерно нагреется и все возникающие искажения при этом ничем не ограничиваются. Возникнуть же изменения могут из-за неравномерного нагрева изделия. Это также может вызвать трещины в бетоне.

Под воздействием данного фактора объем материала может меняться в ту или иную сторону.

Расчет деформации

Для тщательного измерения деформации используют экстензометр. Он делится на контактный (может делать расчет от очень маленького искажения до большего) и бесконтактный. К первым относятся навесные, длинноходовые и автоматические. Ко вторым — видео и лазерные. Этот прибор имеет демократичную стоимость и легкость в эксплуатации. Гарантирует точные повторения производимых вычислений.

Деформационные характеристики

Главными характеристиками искажения являются следующие показатели:

Эту величину нужно рассчитывать, когда материал достаточно давно утрамбован.

• Модуль деформации бетона. С его помощью понятна прочность изделия, чем оно прочнее, тем этот модуль меньше, зависит от возраста бетонного раствора.
• Коэффициент ползучести бетона. Высчитывается ползучесть утрамбованного цемента, на который долгое время происходила нагрузка.
• Множитель поперечной деформации цементного камня. Показывает отношение между продольными изделиями и поперечными, высчитывает эластичность материала.
• Показатель линейной температурной деформации. Затвердение бетонного камня в зависимости от находящегося в нем заполнителя.

Ползучесть видна при растягивании или сжатии стройматериала.

Постоянно повторяющиеся нагрузки обладают двумя видами характера: статический и динамический. Первый подразумевает под собой нагрузки, у которых уменьшение или увеличение происходит медленно. При втором надлежит обращать внимание на влияние инерционных сил по отношению к деформированному состоянию элемента. Такие повторения приводят к постоянному накоплению непругих деформаций. Зато бетон становится эластичным и легко поддается обработке.

Деформативные свойства бетона

Во время набора прочности и эксплуатации в бетоне протекают объемные изменения, связанные с деформацией материала. Количественное выражение деформации зависит непосредственно от структуры материала и свойств заполнителей, входящих в его состав. Существует множество других факторов, но они оказывают меньшее влияние.

Деформативные свойства играют большую роль в прочностных показателях конечного железобетонного изделия или монолитной конструкции в целом. Именно поэтому их всегда учитывают при разработке проектной документации на стадии принятия конструктивных решений.

Условно деформативные свойства разделяют на две категории:

• Собственные деформации.
• Механические деформации.

В первую категорию относят усадки бетонной смеси при наборе прочности и расширения под влиянием температурных и химических воздействий. Ко второй категории относятся изменения, возникающие при приложении постоянных и временных нагрузок.

Усадка бетонной смеси

Усадкой называют уменьшение объема бетона при наборе прочности. Самую большую усадку дает бетон при твердении в естественных (атмосферных) условиях. Это происходит при активном испарении влаги, предназначенной для затворения цемента и образования цементного камня. Наибольшее распространение на практике это получило при неправильном уходе за монолитом. В условиях повышенных температур, бетонная смесь должна накрываться пленкой и постоянно увлажняться до тех пор, пока не закончатся процессы гидратации.

В условиях повышенной влажности бетон не только в полной мере сохраняет свой первоначальный объем, но и может даже показывать незначительное расширение.

Деформации при нагружении

Этот тип деформаций зависит преимущественно от состава смеси, прочностных характеристик и вида приложения нагрузки. Диаграмма сжатия имеет не линейную зависимость. С ростом напряжения деформации значительно увеличиваются, что может привести к разрушению. Определяющим параметром является модуль деформации. Чем выше его численное выражение, тем менее деформативным можно считать бетон.

Большое значение имеют предельные значения деформаций, ведь именно при их достижении бетон переходит в стадию разрушения. Для увеличения критических порогов применяют более прочные заполнители, придающие в целом смеси большую деформативность.

При отсутствии местных материалов, обладающих необходимыми параметрами, применяют пластифицирующие добавки и уменьшают фракцию крупного заполнителя. Это обеспечивает большее сцепление частиц между собой и придает лучшие прочностные характеристики.

Ползучесть бетона

Этот критерий характеризует способность бетона изменять свою геометрическую форму с течением времени под воздействием постоянной нагрузки. Ползучесть еще называют усталостью или памятью бетона.

Истинная природа протекания процесса еще полностью не изучена. Ученые считают, что основной причиной являются пластические изменения, которые происходят в структуре цементного камня и влияют на состояние бетона в целом.

Основные изменения формы происходят в начальный период после приложения постоянной нагрузки. Но при длительной эксплуатации были зафиксированы значения общей деформации значительно превышающие прогибы, полученные на начальном этапе нагружения.

Ползучесть увеличивается с ростом деформативности. Однако кроме этого существует еще ряд факторов, способных оказывать влияние:

• Марка и количество цементного вяжущего.
• Водоцементное отношение.
• Фракция заполнителей.
• Качество уплотнения смеси.
• Процент набора прочности на момент приложения нагрузки.

Дефекты кирпичной кладки стен

В сооружениях и зданиях стены выполняют разные функции, основной из которых является защита помещений от внешних атмосферных воздействий. Наряду с тем, что кирпич – это прочный и надежный строительный материал, в процессе эксплуатации кирпичные стены утрачивают свои первостепенные прочностные характеристики и нуждаются в усилении и ремонте.

Причины возникновения дефектов на кирпичной кладке

Если в процессе обследований технического состояния зданий и сооружений на стеновых конструкциях выявлены дефекты, то первое что необходимо сделать – это определить факторы их возникновения.

Выделяют разные причины появления дефектов на стеновых кирпичных конструкциях. Наиболее распространенными считаются:

• несоблюдение технологии приготовлении бетонного раствора, использование некачественных компонентов или же нарушение их пропорций;
• выполнение дополнительных пристроек надстроек или проемов в здании, наличие которых не предусмотрено проектом. Это повышает нагрузку на кладку;
• цикличные процессы заморозки и оттаивания земли или негативное воздействие грунтовых вод;
• частые резкие перепады влажности и температурного режима приводят к разрушению связующего раствора;
• неправильное выполнение проектных работ: неточное определение нагрузок, которые должны выдерживать несущие стены, недостаточное исследование грунта и другие неточности;
• отсутствие перевязки швов;
• естественное старение каменной кладки, повреждение кирпича эрозией и влияние других неблагоприятных факторов.

Вне зависимости по какой из причин образовались дефекты кирпича, при обнаружении их необходимо устранить. В противном случае разрушения будут только увеличиться и в результате здание станет аварийным.

Виды дефектов

В результате вышеперечисленных факторов образуются следующие характерные повреждения и дефекты каменной кладки:

• провисание или выпадение кирпичей из оконных и дверных перемычек;
• промерзание;
• прогиб кирпичной кладки;
• намокание стен, что в дальнейшем приводит к отсыриванию;
• расслоение кирпичной кладки;
• выветривание стенового материала вследствие его разрушения;
• образование трещин в стенах в местах состыковки с эркерами, балконными плитами и другими конструктивными элементами.

Чаще обычного среди разных типов повреждений кирпичной кладки возникают трещины, которые по степени сложности разделяются на:

• открытые, увидеть которые можно при визуальном осмотре поверхности стен;
• закрытые, расположенные внутри кирпича. Обнаружить их при осмотре невозможно, только при обследовании специальным оборудованием;
• стабильные или растущие;
• сквозные.

Самыми опасными являются сквозные трещины, поэтому при их возникновении следует как можно быстрее устранить такие дефекты.

Методы устранения дефектов

Чтобы качественно и правильно выполнить устранение дефектов кирпичной кладки, необходимо не только установить причину, но также безошибочно подобрать способ восстановления и укрепления стены.

Цементирование трещин

Таким способом наиболее часто устраняют дефекты кирпичной кладки наружных стен. Для этого используются специальные ремонтные смеси или приготавливается цементно-песчаный раствор.

Но внимание следует обратить на то, что такой вариант считается косметическим. Заделка препятствует проникновению в пустоты грязи и пыли, но сами трещины не герметизирует. Чтобы предотвратить дальнейшее растрескивание кирпичной поверхности, то места заделки необходимо обработать гидроизоляционными составами.

Частичная замена элементов

Если дефектом является выпадение отдельных кирпичей, то разрушенный участок нужно разобрать до достижения прочного основания и на это место установить новые кирпичи. При этом лучше использовать раствор плотной консистенции.

Чтобы не нарушить находящую выше поврежденного участка кладку закрепить ее нужно временными подпорками, и убрать их можно как минимум через неделю после реставрационных работ.

Инъектирование кирпичной стены

В зависимости от формы и размера повреждения для инъектирования используют эпоксидные и полиуретановые смолы, микроцемент, полимерные гели. Такой метод требует наличия специализированного оборудования и профессиональных навыков.

Стоимость работ весьма высокая, но даже когда обнаружена сильная деформация кирпичной кладки технология является высоко эффективной.

Устранение сильных разрушений

Чтобы предотвратить разрушение стены при обнаружении динамичных трещин, то наиболее рационально полностью перекласть проблемный участок. Возможен и другой, более бюджетный способ – обтяжка здания.

Как избежать дефектов

Если в процессе возведения объекта с точностью соблюдать строительную технологию и руководствоваться требованиями ГОСТов, ТУ, СНиП – дефекты каменной кладки можно предотвратить.

Чтобы получить прочную и долговечную кирпичную кладку в работе с раствором и кирпичом придерживаться нужно нескольких основных правил:

• используемый для бетонной смеси песок должен быть тщательно очищен и просушен, и только после этого его можно смешивать с другими компонентами;
• надежной считается кладка, выполненная методом «перевязки». При этом на все кладочные ряды нагрузочное напряжение распределяется равномерно, что в дальнейшем предотвращает дефекты стен внутри помещений и снаружи;
• если строительство происходит в зимний сезон, то не больше чем на 4 часа работы разрешается готовить раствор;
• чтобы стены получались идеально ровными, то перед их возведением следует протянуть шнур на расстоянии 2-3 мм от кладки;
• вытекающий во время работы раствор нужно заглаживать;
• обязательно нужно контролировать с помощью уровня и правила горизонтальность.

Толщина швов также имеет огромное значение. Проверять ее необходимо через каждые пять уложенных рядов.

Чтобы в процессе эксплуатации сохранялись технические характеристики здания, необходимо периодически проводить обследование конструкций и при выявлении даже незначительных дефектов устранять их, не дожидаясь масштабного разрушения.

Материалы для каменных конструкций

Для каменных конструкций применяют искусственные и природные камни.

— кирпич керамический сплошной (несущие стены, столбы), керамический пустотелый (наружные стены отапливаемых зданий), керамические и бетонные камни, блоки из тяжелого бетона (стены и фундаменты).

Природные камни из тяжелых пород (известняки, песчаники, граниты (облицовка стен, кладка фундаментов);

камни легких пород: туф, известняк, ракушечник (в некоторых районах возводят стены).

Основной характеристикой каменных материалов является прочность (марка) кгс/см 2

М 250-1000 – высокопрочные

75-200 – средней прочности

4-50 – низкой прочности

К каменным материалам также предъявляются требования по МРЗ, водостойкости, объемной массе, % пустотности (наружные стены, фундаменты).

МРЗ установлены для каменной кладки от 10 до 300.

Наиболее часто применяются МРЗ 15 – МРЗ 50.

Растворы для каменных кладок. В зависимости от применяемого вяжущего различают следующие виды:

— смешанные (цементно-известковые /наиболее распространенные/, цементно-глиняные)

Прочность раствора также характеризуется его маркой (7,07 см ребро куба, на 28 сутки). Нормами установлены марки марки от 4 до 200. Для наружных стен назначают марку раствора не ниже 10, для цоколей при влажном грунте не ниже 25.

Прочность каменной кладки

Прочность каменной кладки зависит от прочности и вида камня и раствора, возраста кладки, её качества и др. факторов.

Камни и раствор в кладке находятся в условиях сложного напряженного состояния из-за неровной поверхности кирпича или камня, а также неодинаковой толщины и плотности раствора.

Различают прочность кладки при сжатии, растяжении, срезе, местном смятии.

В расчет вводят сопротивления кладок различных видов на растворах разных марок, установленные в результате статистической обработки испытаний образцов. Прочность по не перевязанному сечению ниже, чем по перевязанному.

При расчете стен, столбов, простенков применяют прочность кладки при сжатии R. Эта характеристика всегда меньше прочности камня, какой бы высокопрочный не был раствор.

При расчете цилиндрических резервуаров используется прочность при осевом растяжении кладки – R_t;

При расчете обсыпных подпорных стен используются также расчетный сопротивления кладки на растяжение при изгибе R_tb и срезе R_sq.

Все перечисленные сопротивления приведены в нормах.

4. Деформативность каменной кладки

Как и в бетоне деформации кирпичной кладки под нагрузкой складываются из упругой и неупругой , проявляемые при длительном действии нагрузки. Основным их источником являются деформации ползучести, развивающиеся в растворных швах.

При (1)

где R_u – временное сопротивление кладки сжатию, кладка работает упруго.

Для неармированной кладки деформации выражаются начальным модулем упругости

, (2)

где — упругая характеристика кладки

,

где K – коэффициент зависящий от вида кладки

Для армированной кладки

(3)

При более высоких напряжениях модуль деформаций становится переменной величиной, равной в каждой точке кривой секущего модуля деформации

(4)

При расчете конструкций по прочности в соответствии с нормами

(5)

При определении деформации кладки от продольных или поперечных сил, периода колебания каменной кладки, жесткости, модуль деформации принимается равным

(6)