Расширение в строительстве определение

В этой части рассмотрены теоретические основы температурных воздействий на конструкции с точки зрения классической механики материалов.

В предыдущей части 1 рассмотрены особенности учета температурных воздействий при проектировании конструкций зданий по российскому своду правил СП 20.13330.2011 (СНиП 2.01.07-85).

В части 3 представлены примеры температурных воздействий на простые конструкции – балки с различными условиями закрепления.

1. Теоретические основы температурных воздействий на материалы

1.1. Температурное расширение-сокращение

Изменения температуры вызывают расширение или сокращение конструкционных материалов, в результате чего в них возникают температурные деформации и температурные напряжения. Простая иллюстрация температурного расширения показана на рисунке 2.1, где брусок материала не закреплен и поэтому имеет возможность свободно расширяться [1].

Рисунок 2.1 – Брусок материала под воздействием увеличения температуры [1]

Урок 104 (осн). Экспериментальное определение коэффициента объемного расширения жидкости

Когда этот брусок нагревается, каждый элемент материала подвергается температурным деформациям по всем направлениям, и, соответственно, размеры бруска увеличиваются также во всех направлениях. Если взять угол А за точку отсчета и дать стороне АВ возможность сохранять свое исходное направление, то брусок примет форму, которая показана штриховыми линиями.

Для большинства конструкционных материалов температурная деформация εT является пропорциональной изменению температуры ΔT, то есть

εT = α·ΔT, (1)

где α – свойство материала, которое называется коэффициентом температурного расширения. Согласно принятому в мире «знаковому соглашению» температурное расширение считается положительным, а температурное сокращение – отрицательным [1, 2].

1.2. Коэффициент температурного расширения конструкционных материалов

Поскольку деформация является безразмерной величиной, этот коэффициент температурного расширения имеет размерность, обратную изменению температуры. В системе СИ размерность αТ может выражаться как 1/К (величина обратная единице СИ Кельвин) или 1/ºС (величина обратная градусу Цельсия). Величина αТ является одинаковой в обоих случаях, так как изменение температуры является численно одинаковым как в градусах Кельвина, так и в градусах Цельсия.

Удобно представлять величину коэффициента температурного расширения в единицах 10 -6 /ºС или мкм/м·ºС. Последний вид особенно удобен – он наглядно показывает насколько микрометров удлиняется один метр материала при увеличении температуры на один градус температуры.

Информация о коэффициентах температурного расширения некоторых конструкционных материалов представлена в таблице 1.

Таблица 2.1 — Коэффициент температурного расширения конструкционных материалов [1]

1.3. Коэффициент температурного расширения алюминиевых сплавов

Коэффициенты температурного расширения основных алюминиевых сплавов, которые применяются в строительстве, показаны в таблице 2.

Закон Бернулли

Таблица 2.2 — Коэффициент температурного расширения строительных алюминиевых сплавов [3]

Из таблицы 2.2 видно, что коэффициенты температурного расширения различных алюминиевых сплавов различаются незначительно. Поэтому в своде правил СП 128.13330.2012 (СНИП 2.03.06-85) для расчетов алюминиевых конструкций в интервале температуры от минус 70 ºС до 100 ºС для всех применяемых в строительстве алюминиевых сплавов применяется коэффициент температурного расширения 0,23·10 -4 1/ºС [4]. В европейском стандарте EN 1991-1-5 величина расчетного коэффициента температурного расширения составляет 24·10 -6 1/ºС [5].

1.4. Температурные напряжения

Чтобы продемонстрировать относительную важность температурных напряжений, можно сравнить температурные напряжения с напряжениями, которые возникают при силовом нагружении [1]. Предположим, что мы имеем брус, который нагружен силами в осевом направлении с продольными деформациями, которые даются равенством

где σ – напряжение, а Е – модуль упругости. Далее предположим, что мы имеем идентичный брусок, которые подвержен изменению температуры ΔT. Это означает, что этот брусок имеет температурные деформации согласно равенства (1). Приравнивание этих двух видов деформаций дает уравнение

σ = Е·α·ΔT (3)

Вычислим осевое напряжение σ, которое дает такие же деформации, как и изменение температуры ΔT в стержнях из алюминиевого сплава и строительной (малоуглеродистой) стали при увеличении их температуры на 50 ºС.

Для алюминиевого стержня (α = 23·10 6 , Е = 70000 Н/мм 2 ):

σ = 70000·23·10 -6 ·50 = 80,5 Н/мм 2

Для стержня из малоуглеродистой стали (α = 12·10 6 , Е = 210000 Н/мм 2 ):

σ = 210000·12·10 -6 ·50 = 126 Н/мм 2

Отметим известный факт, что при одинаковом изменении температуры температурные напряжения в алюминиевом стержне составляют только 2/3 от величины температурных напряжений в стальном стержне. Так происходит потому, что величина температурных напряжений зависит от произведения модуля упругости и коэффициента температурного расширения (см. формулу (3)). Поэтому, хотя коэффициент температурного расширения алюминия в два раза больше, чем у стали, но модуль упругости алюминия в три раза меньше, чем у стали.

Как видно из приведенных выше расчетов, температурные напряжения могут достигать величин, сравнимых с напряжениями от механических нагрузок. Поэтому термические воздействия на конструкции зданий необходимо учитывать наряду с другими нагрузками, как того и требуют нормативные документы [4, 5].

1.5. Температурные перемещения

Вернемся к бруску материала, показанного на рисунке 1 [1]. Предполагаем, что материал бруска является гомогенным и изотропным, то есть механические свойства материала бруска являются одинаковыми во всем его объеме. Кроме того, предполагаем, что изменение температуры ΔT является однородным, то есть одинаковым, по всему бруску. При таких условиях мы можем вычислить увеличение любого размера бруска путем умножения первоначального размера на температурную деформацию. Например, если один из размеров бруска составляет L, то этот размер увеличиться на величину

δТ = εT· L= α·ΔT·L (4)

Уравнение (4) можно применять для вычисления изменений длин элементов конструкций после однородного нагрева, например, удлинение призматического стержня на рисунке 2.2. Поперечные размеры стержня также изменятся, но эти изменения не показаны на рисунке 2.2, так как обычно они не оказывают влияния на осевые силы, которые передаются этим стержнем.

Рисунок 2.2 – Увеличение длины призматического стрежня
в результате однородного увеличения температуры (уравнение (4)) [1]

Оценим удлинение незакрепленных алюминиевого и стального стержней длиной 3 м при увеличении их температуры на 50 ºС.

Для алюминиевого стержня:

δТ = α·ΔT·L = 23·10 -6 ·50·3000 = 3,5 мм

Для стержня из малоуглеродистой стали:

δТ = α·ΔT·L = 12·10 -6 ·50·3000 = 1,8 мм

При рассмотрении выше температурных деформаций предполагалось, что конструкция не имеет ограничений для своих перемещений, что позволяло ей расширяться или сокращаться совершенно свободно. Такие условия возникают, например, когда объект лежит на гладкой поверхности, на которой не возникает трения [1]. В таких случаях при однородном нагреве всего объекта в целом не возникает напряжений, хотя неоднородные изменения температуры могут вызывать внутренние температурные напряжения. Однако многие конструкции имеют опоры, которые препятствуют свободному расширению и сокращению их размеров. Поэтому в них развиваются температурные напряжения даже, если изменение температуры является однородным по всей конструкции.

1.6. Температурные деформации в статически определимых конструкциях

Рассмотрим ферму АВС из двух стержней, показанную на рисунке 2.3. Предположим, что температура стержня АВ изменилась на ΔТ1, а стержня ВС – на ΔТ2. Поскольку эта ферма является статически определимой, то оба стержня могут свободно удлиняться или укорачиваться, давая в результате перемещение соединения В. Однако в этом случае температурные напряжения в стержнях, а также реакции в опорах, отсутствуют.

Рисунок 2.3 – Статически определимая ферма
с однородным изменением температуры в каждом элементе

Это заключение справедливо в целом для всех статически определимых конструкций, а именно: однородное изменение температуры в элементах конструкции вызывают температурные деформации (и соответствующие изменения длин элементов) без возникновения соответствующих температурных напряжений [1, 2].

1.7. Температурные деформации в статически неопределимых конструкциях

Статически неопределимыми конструкциями называются конструкции, у которых число реакций превышает число уравнений статического равновесия. В отличие от статически определимых конструкций при расчете таких конструкций принимаются во внимание прогибы [1, 2].

В статически неопределимой конструкции температурные напряжения могут возникать или не возникать в зависимости от особенностей конструкции и особенностей температурных изменений. Чтобы проиллюстрировать некоторые из таких возможностей, рассмотрим статически неопределимую ферму, показанную на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 — Статически неопределимая ферма
под воздействием изменений температуры

Опоры этой конструкции позволяют узлу D двигаться горизонтально. Поэтому, когда вся ферма однородно нагревается, в ней не возникает температурных напряжений. Все элементы увеличиваются в длине пропорционально своим первоначальным длинам, а вся ферма в целом становится немного больше в размерах.

Однако, если некоторые из стержней нагреваются, а другие – нет, то возникают температурные напряжения, так как статически неопределимое расположение стержней препятствует их свободному расширению.

1) Изменение температуры элементов конструкции вызывает в них температурные деформации. Температурные напряжения возникают только в статически неопределимых конструкциях.

2) Однородный нагрев алюминиевого стержня на 50 ºС способен при жестком закреплении концов стержня вызывать значительные температурные напряжения. При таком нагреве удлинение стержня со свободными концами составляет 3,5 мм.

1. James M. Gere https://alucom.ru/articles/zarubej_opit/temperaturnye_vozdejstviya_na_konstrukcii_chast_2_termomehanika» target=»_blank»]alucom.ru[/mask_link]

Зависимость размеров тел от температуры в физике — определение с примерами

Если вы наблюдательны, то, наверное, обратили внимание на та кие факты. Электрические провода летом провисают намного силы нее, чем зимой, т. е. летом они длиннее. Если набрать полную бутылку холодной воды и поставить в теплое место, то со временем часть воды из бутылки выльется, так как во время нагревания вода расширяется. Воздушный шарик, вынесенный из комнаты на мороз, уменьшается в объеме.

Тепловое расширение твердых тел, жидкостей и газов

Несложные опыты и многочисленные наблюдения убеждают нас в том, что, как правило, твердые тела, жидкости и газы во время нагревания расширяются, а во время охлаждения сжимаются.

Тепловое расширение жидкостей и газов легко наблюдать с помощью колбы, шейка которой плотно закупорена, а в пробку вставлена стеклянная трубка. Перевернем колбу, заполненную воздухом, в сосуд с водой. Теперь достаточно взяться за колбу рукой, и в скором времени воздух, расширяясь в колбе, будет выходить в виде пузырьков из трубки под водой (рис. 2.30).

Теперь наполним колбу какой-нибудь подкрашенной жидкостью и закупорим так, чтобы часть жидкости вошла в трубку (рис. 2.31, а). Обозначим уровень жидкости в трубке и опустим колбу в сосуд с горячей водой. В первый момент уровень жидкости немного снизится (рис. 2.31, б), и это можно объяснить тем, что сначала нагревается

и расширяется колба, а уже потом, нагреваясь, расширяется вода. В скором времени мы убедимся, что по мере нагревания колбы и воды в ней уровень жидкости в трубке заметно повысится (рис. 2.31, в). Итак, твердые тела и жидкости, как и газы, во время нагревания расширяются. Исследовательским путем выяснено, что твердые тела и жидкости во время нагревания расширяются намного меньше, чем газы.

Тепловое расширение твердых тел можно продемонстрировать также на следующем опыте. Возьмем медный шарик, который в ненагретом состоянии легко проходит сквозь пригнанное к нему кольцо. Нагреем шарик в пламени спиртовки и убедимся в том, что шарик теперь не будет проходить сквозь кольцо (рис. 2.32, а). После охлаждения шарик снова легко пройдет сквозь кольцо (рис.

2.32, б).

Причина теплового расширения

В чем же причина увеличения объема тел во время нагревания, ведь количество молекул с увеличением температуры не изменяется?

Атомно-молекулярная теория объясняет тепловое расширение тел тем, что с увеличением температуры увеличивается скорость движения атомов и молекул. В результате увеличивается

среднее расстояние между атомами (молекулами). Соответственно, увеличивается объем тела. И наоборот, чем ниже температура вещества, тем меньше межмолекулярные промежутки. Исключением является вода, чугун и некоторые другие вещества. Вода, например, расширяется только при температуре выше 4 °С; при температуре от О °С до 4 °С объем воды во время нагревания уменьшается.

Тепловое расширение твердых тел

Выясним, как изменяются линейные размеры твердого тела вследствие изменения температуры. Для этого измерим длину алюминиевой трубки, потом нагреем трубку, пропуская сквозь нее горячую воду. Спустя некоторое время можно заметить, что длина трубки незначительно увеличилась.

Заменив алюминиевую трубку стеклянной такой же длины, мы убедимся, что в случае одинакового увеличения температуры длина стеклянной трубки увеличивается намного меньше, чем длина алюминиевой. Таким образом, делаем вывод: тепловое расширение тела зависит от вещества, из которого оно изготовлено.

Физическая величина, характеризующая тепловое расширение материала и численно равная отношению изменения длины тела вследствие его нагревания на 1 °С и его начальной длины, называется температурным коэффициентом линейного расширения.

Температурный коэффициент линейного расширения обозначается символом а и вычисляется по формуле:

где —изменение длины тела; —изменение температуры тела; — начальная длина тела при температуре ; l — длина тела при температуре t.

Из определения температурного коэффициента линейного расширения можно получить единицу этой физической величины:

Ниже в таблице приведены температурные коэффициенты линейного расширения некоторых веществ.
Тепературные коэффициенты линейного расширения некоторых веществ

Тепловое расширение в природе и технике

Способность тел расширяться во время нагревания и сжиматься во время охлаждения играет очень важную роль в природе. Поверхность Земли прогревается неравномерно. В результате воздух вблизи Земли также расширяется неравномерно, и образуется ветер, предопределяющий изменение погоды.

Неравномерное прогревание воды в морях и океанах приводит к возникновению течений, которые существенно влияют на климат. Резкие колебания температуры р горных районах вызывают расширение и сжатие горных пород. А поскольку степень расширения зависит от вида породы, то расширения и сжатия происходят неравномерно, и в результате образуются трещины, которые приводят к разрушению этих пород.

Тепловое расширение приходится принимать во внимание при строительстве мостов и линий электропередач, прокладывании труб отопления, укладке железнодорожных рельсов, изготовлении железобетонных конструкций и во многих других случаях.

Явление теплового расширения широко используется в технике и быту. Так, для автоматического замыкания и размыкания электрических цепей используют биметаллические пластинки — они состоят из двух полос с разным коэффициентом линейного расширения (рис. 2.33). Тепловое расширение воздуха помогает равномерно прогреть квартиру, охладить продукты в холодильнике, проветрить комнату.

Рис. 2.33. Для изготовления автоматических предохранителей (о), для автоматического включения и выключения нагревательных приборов (б) широко используются биметаллические пластинки (в). Один из металлов при увеличении температуры расширяется намного больше, чем другой, в результате этого пластинка изгибается (г) и электрическая цепь размыкается (или замыкается).

Пример решения задачи

Длина стального железнодорожного рельса при температуре 0°С равна 8 На сколько увеличится его длина в знойный летний день при температуре 40 °С? Анализ условия задачи. Зная, как изменяется длина стальной детали вследствие нагревания на 1 °С, т. е. зная температурный коэффициент линейного расширения стали, мы найдем, на сколько изменится длина рельса вследствие нагревания на 40 °С. Температурный коэффициент линейного расширения стали найдем по таблице, приведенной выше.
Дано:

Поиск математической модели

По определению температурного коэффициента линейного расширения:

Решение и анализ результатов

Из формулы для определения температурного коэффициента линейного расширения найдем удлинение рельса:

Поскольку получаем Проверим единицу искомой величины:

Найдем числовое значение:

таким образом,

Проанализируем результат: увеличение длины рельса вполне реально.

Ответ: длина рельса увеличилась на 3,92 мм.

Итоги:

Твердые тела, жидкости и газы во время нагревания, как правило, расширяются. Причина теплового расширения в том, что с увеличением температуры увеличивается скорость движения атомов и молекул. В результате увеличивается среднее расстояние между атомами (молекулами). Тепловое расширение твердых веществ характеризуется коэффициентом линейного расширения. Коэффициент линейного расширения численно равен отношению изменения длины тела вследствие нагревания его на 1 °С и его начальной длины

Строение вещества:

1. Изучая этот раздел, вы еще раз вспомнили, что все физические тела состоят из веществ, познакомились с некоторыми физическими величинами, характеризующими тело и вещество.

2.Вы вспомнили основные положения атомно-молекулярной теории строения вещества.

3.Вы выяснили, чем и почему отличаются физические свойства веществ в разных агрегатных состояниях.

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Telegram и логотип telegram являются товарными знаками корпорации Telegram FZ-LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник: www.evkova.org

Коэффициенты линейного расширения строительных материалов

Коэффициенты линейного расширения строительных материалов

В таблице представлены значения коэффициента линейного расширения строительных материалов (КТЛР) и некоторых металлов при температуре до 100°С. Размерность коэффициента расширения в таблице — м/(м·°С) или 1/град (К-1).
Коэффициент теплового линейного расширения показывает на сколько (относительно размера тела) удлинится материал при увеличении его температуры на 1 градус.

По значениям коэффициентов теплового расширения в таблице видно, что указанные строительные материалы и металлы имеют положительный коэффициент линейного расширения, то есть увеличивают свои размеры (расширяются) при нагревании.

Источник: В. Блази. Справочник проектировщика. Строительная физика. М.: Техносфера, 2004.

Температурный показатель

Коэффициент можно найти в таблице, в которой даются средние значения. По табличным данным для бетона этот показатель равен 0,00001 (ºС)-1. Так, при 80 градусах увеличение будет 0,8 мм/м. Но такие табличные данные не являются довольно точными, так как во всех схемах предоставлены усредненные значения. Потому желательно самостоятельно измерять или рассчитывать показатели.

Данный показатель для каждого вида материала будет отличаться.

Теплоемкость бетона Коэффициент расширения бетона

Теплоемкость бетона — это количество тепла, которое нужно передать бетону, для того что бы его температура изменилась, на одну единицу.

Связанные статьи: Преимущества пенобетона

Коэффициент расширения бетона

Температурно усадочные швы

• Дома из пенобетонных блоков
• Сколько цемента в кубе бетона

Теплоемкости бетонов

Теплопроводность пористого бетона и его разновидностей — составляет порядка 0.35 — 0.75 Bт/(m*ºC)= 0.3-0.6 ккал/(ч*m*ºC), учитывайте, что прочность таких бетонов значительно ниже.

Удельная теплоемкость тяжелых и пористых бетонов (сухих) — около 1кДж/(кг*ºС) = 0.2 ккал/(кг*ºC)

Объемная теплоемкость тяжелых бетонов — около 2.5 кДж/(м3*К), пористых же зависит и изменятся от их плотности.

Смотрите так же: Керамзитобетон состав и пропорции

Кавабанга! СП Бетонные и железобетонные конструкции

Удельная теплоемкость бетонной смеси (жидкой)- около 1.5 кДж/(кг*ºC) = 0.3 kkal/(kg*ºC), не забывайте, что такая смесь легче, чем тяжелый бетон и тяжелее чем пористый.

СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений Часть 4

7. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ

И ВЛАЖНОСТНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

7.1. Учет температурных воздействий следует производить:

а) при расчете бетонных конструкций по прочности в соответствии с п. 5.1, а также при расчете их по образованию (недопущению) трещин в случаях, когда нарушение монолитности этих конструкций может изменить статическую схему их работы, вызвать дополнительные внешние силовые воздействия или увеличение противодавления, привести к снижению водонепроницаемости и долговечности конструкции;

б) при расчете статически неопределимых железобетонных конструкций, а также при расчете железобетонных конструкций по образованию (недопущению) трещин в случаях, указанных в п. 6.1;

в) при определении деформаций и перемещений элементов сооружений для назначения конструкций температурных швов и противофильтрационных уплотнений;

г) при назначении температурных режимов, требуемых по условиям возведения сооружения и нормальной его эксплуатации;

д) при расчете тонкостенных железобетонных элементов непрямоугольного сечения (тавровые, кольцевые), контактирующих с грунтом.

Температурные воздействия допускается не учитывать в расчетах тонкостенных конструкций, если обеспечена свобода перемещений этих конструкций.

7.2. При расчете бетонных и железобетонных конструкций следует учитывать температурные воздействия эксплуатационного и строительного периодов.

К температурным воздействиям эксплуатационного периода относятся климатические колебания температуры наружного воздуха, воды в водоемах и эксплуатационный подогрев (или охлаждение) сооружения.

Температурные воздействия строительного периода определяются с учетом экзотермии и других условий твердения бетона, включая конструктивные и технологические мероприятия по регулированию температурного режима конструкции, температуры замыкания строительных швов, полного остывания конструкции до среднемноголетних эксплуатационных температyp, колебаний температуры наружного воздуха и воды в водоемах.

Конкретный перечень температурных воздействий, учитываемых в расчетах бетонных и железобетонных конструкций основных видов гидротехнических сооружений, должен устанавливаться нормами на проектирование соответствующих видов сооружений.

7.3. В расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений на температурные воздействия при соответствующем обосновании допускается учитывать тепловое влияние солнечной радиации.

7.4. Учет влажностных воздействий при расчете бетонных и железобетонных конструкций должен быть обоснован в зависимости от возможности развития усадки или набухания бетона этих конструкций.

Допускается не учитывать усадку бетона в расчетах:

тонкостенных конструкций, находящихся под водой, контактирующих с водой или засыпанных грунтом, если были предусмотрены меры по предотвращению высыхания бетона в период строительства.

7.5. Температурные и влажностные поля конструкций рассчитываются методами строительной физики с использованием основных положений, принятых для нестационарных процессов.

7.6. Данные о температуре и влажности наружного воздуха и другие климатологические характеристики должны приниматься на основе метеорологических наблюдений в районе строительства. При отсутствии таких наблюдений необходимые сведения следует принимать по СНиП 2.01.01-82 и по официальным документам Государственной гидрометеорологической службы.

Температура воды в водоемах должна определяться на основе специальных расчетов и по аналогам.

7.7. Для сооружений I класса теплофизические характеристики бетона устанавливаются на основании специальных исследований. Для сооружений других классов и при предварительном проектировании сооружений I класса указанные характеристики бетона допускается принимать по табл. 1 и 2 рекомендуемого приложения 2.

7.8. Деформативные характеристики бетона, необходимые для расчета термонапряженного состояния конструкций, допускается принимать:

начальный модуль упругости бетона, МПа, в возрасте менее 180 сут — по формуле

где — безразмерный параметр, принимаемый по табл. 3 рекомендуемого приложения 2;

— возраст бетона, сут;

начальный модуль упругости бетона в возрасте 180 сут и более следует принимать в соответствии с п. 2.15.

Характеристики ползучести бетона следует принимать по табл. 4 рекомендуемого приложения 2.

Для сооружений I класса деформативные характеристики бетона следует уточнять исследованиями на образцах из бетона производственного состава.

7.9. Расчет бетонных и железобетонных конструкций по образованию (недопущению) температурных трещин следует производить по формулам:

а) при проверке образования трещин и определении их размеров

Для образования поверхностной трещины необходимо, чтобы условие (74) выполнялось в пределах зоны растяжения, глубина которой в направлении, перпендикулярном поверхности, была бы не менее 1,3 , где — максимальный размер крупного заполнителя бетона;

б) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по второй группе предельных состояний,

в) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по первой группе предельных состояний,

где и — соответственно нормативное и расчетное сопротивления бетона на осевое растяжение, определяемые в соответствии с п. 2.11;

— коэффициент перехода от нормативного сопротивления бетона на осевое растяжение к средней прочности на осевое растяжение бетона производственного состава, определяемый в соответствии с п. 7.10;

— коэффициент, учитывающий зависимость прочности бетона на осевое растяжение от возраста и принимаемый в соответствии с п. 7.11;

— модуль упругости бетона, определяемый в соответствии с п. 7.8;

— коэффициент условий работы, равный для массивных сооружений — 1,1, для остальных — 1,0;

— работа растягивающих напряжений на соответствующей разности полных и вынужденных температурных деформаций в бетоне:

где — текущее время;

— температура бетона в момент времени ;

— температурный коэффициент линейного расширения бетона;

— деформации бетона, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона;

— растягивающие напряжения в бетоне:

где — напряжения в бетоне, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона.

7.10. Коэффициент определяется по формуле

где — коэффициент, зависящий от установленной обеспеченности гарантированной прочности бетона и равный 1,64 при = 0,95 и 1,28 при = 0,90;

— коэффициент вариации прочности бетона производственного состава.

В проектах бетонных и железобетонныx конструкций гидротехнических сооружений следует принимать = 0,135 при = 0,95, = 0,17 при = 0,90.

7.11. Значение в зависимости от возраста бетона следует принимать для строительного периода по табл. 5 рекомендуемого приложения 2, для эксплуатационного периода, как правило, равным 1,0.

Для сооружений I и II классов коэффициент следует уточнять исследованиями на крупномасштабных образцах из бетона производственного состава.

Ленточный

Наиболее популярным основанием для возведения частного дома считают ленточный фундамент. Он представляет собой своего рода замкнутую ленту из бетона, проходящую под всеми несущими стенами здания.

Для средней полосы, при возведении небольших частных домов и бань, достаточно выполнить заглубление в пределах 1500 мм с высотой наземной части до 400 мм.

Формула расчета выглядит так:

V=h*b*l, где:

• V – объем раствора в м 3 ;
• h – высота в м;
• b – ширина в м;
• l – длина ленты в м.

В итоге получаем более точную формулу расчета объема бетона для ленточного фундамента:

V=h*b*l + 0,02*(h*b*l)

Полученное значение округляется до целого числа. Для наших примеров уточненное вычисление будет выглядеть так: для дома 6х6 V=24+0,02*24=24,48 (25) м 3 , для дома 10х10 V=48+0,02*48=48,96 (49) м 3 .

Расширяющиеся и напрягающие бетоны

Сравнительные характеристика вяжущих

Бетоны напрягающие — это смеси на основе напрягающих цементов, способные в начальной фазе твердения увеличиваться в объеме и растягивать находящуюся в непосредственном контакте арматуру, которая в результате таких процессов получает эффект самонапряжения (обжатия).

• Причем, арматурные стержни растягиваются независимо от их направления и схемы расположения в структуре изделия, что способствует получению двухосного объемного самонапряжения конструкций.
• Механизм действия расширяющихся материалов основан на создании контролируемого направленного кристаллообразования в период твердения цементного камня, что способствует регулированию процесса объемных деформаций в пластической структуре изделия.
• Применение расширяющихся быстротвердеющих бетонов, благодаря регулируемому линейному расширению, позволяет значительно компенсировать последствия усадочных деформаций, повысить трещиностойкость и сроки эксплуатации зданий и сооружений.

Свойства

Свойства конструкций с расширяющими добавками

В практике существуют два основных вида расширяющихся материалов:

• с нормируемой величиной обжатия;
• с компенсированной усадкой, но с ненормируемым самонапряжением (обжатием).

Помимо этих категорий, можно выделить в отдельную группу расширяющиеся мелкозернистые смеси, применяемые для ремонтно-восстановительных работ.

Основные характеристики напрягающих бетонов (ГОСТ 32803-2014):

1. Для тяжелого предусматривают следующие классы на сжатие: B20—B90; на растяжение — Bt0,8—Bt4,0.
2. Для легкого: на сжатие — B10—B40; на растяжение — классы Bt0,8—3,2.
3. С учетом величины напряжения, бетон классифицируют по следующим маркам: Sp0,6—4,0.

Подсказки: марки по самонапряжению Sp 0,6—1,0 относят к разряду бетонов с компенсированной усадкой, а классы Sp 1,2—4,0 к расширяющимся смесям с нормируемым обжатием.

1. По морозостойкости F200—F
2. По водонепроницаемости: тяжелые —W12—W20, легкие — W8—W
3. Данный материал обладает высокой прочностью (40–70 Мпа). Причем, рост этого значения особенно интенсивно наблюдается в раннем возрасте (28 суток). По истечении трех месяцев прочность на растяжение—сжатие увеличивается на 30%, а по достижению 6 месяцев — на 40%.
4. Отсутствует коррозия арматуры.
5. Высокая сульфатостойкость.
6. Газопроницаемость в 40 раз ниже в сравнении с тяжелыми бетонами на портландцементе.

Применение

Предварительно напряженные конструкции

Отмеченные свойства данного материала позволяют его эффективное применение как в монолитных, так и в сборных железобетонных конструкциях:

• при строительстве несущих элементов и проезжей части мостов, что позволило увеличить несущую способность на 12–16%;
• для строительства энергетических объектов ТЭЦ, ГЭС, АЭС и др.;
• при сборном строительстве туннелей метрополитена;
• при возведении напрягающих конструкций спортивного назначения (крытые спортивные арены и пр.);
• при производстве железобетонных труб высокого давления;
• для оборудования покрытий кровель и устройства прочных промышленных полов;
• широкое использование при устройстве надежных гидроизоляционных покрытий, наносимых методом торкретирования.

Материалы

Расширяющийся бетон производится на основе напрягающего и безусадочного цемента с использованием крупных и мелких заполнителей природного происхождения.

Вяжущие

Расширяющиеся цементы представляют собой смеси, состоящие из портландцемента или глиноземистого цемента со специальными добавками, обеспечивающими увеличение объема структуры цементного камня на начальном этапе твердения.

В качестве добавок обычно выступают:

• гипс;
• глиноземистые шлаки;
• гидроалюминаты кальция.

В процессе гидратациии цементного камня образуются гидросульфоалюминатные соединения кальция, в момент формирования которых возникает эффект расширения структуры, компенсирующий усадочные явления.

Наибольшее распространение получили следующие виды цементов:

1. Водонепроницаемые расширяющиеся цементы (ВРЦ), получаемые путем смешивания глиноземистых цементов (70%), гидроалюмината кальция (10%) и тонкомолотого гипса (20%).

Цемент ВРЦ

1. Водонепроницаемые безусадочные цементы (ВБЦ), состоящие из тех же компонентов что и (ВРЦ), но взятыми в других пропорциях и в других объемных соотношениях. Эти цементы способны формировать цементный камень высокой водонепроницаемости, выдерживающий давление воды до 0,70 Мпа.

Водонепроницаемые безусадочные вяжущие ВБЦ

1. Расширяющийся цемент (РПЦ), получаемый в результате тонкого помола и смешивания портландцемента (60%), высокоглиноземистых доменных шлаков (5–7%), гипса (7–10%) и минеральной добавки (20–25%).

Расширяющийся цемент РПЦ

1. Гипсоглиноземистые расширяющиеся цементы (ГГРЦ), состоящие из смеси тонкоизмельченного глиноземистого доменного шлака (70%) и молотого гипса (30%).

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент

1. Напрягающие цементы (НЦ) производят на базе портландцемента (60–70%), глиноземистого цемента (18–20%) и двуводного гипса, совместно измельченных до показателя удельной поверхности минимум 3500 см2/г (см. фото).

Напрягающий цемент

Заполнители

Доля крупных и мелких заполнителей в бетоне, может достигать 80% от общего объема смеси, и оказывать значительное влияние на физико-химические свойства изделия. Оптимальный подбор состава данных компонентов может существенно сократить использование цемента, цена которого в значительной мере влияет на себестоимость продукта.

Крупный и мелкий заполнитель

Кроме того, заполнители наравне с вяжущими могут улучшать технические характеристики конструкций:

• увеличивать прочность и сдерживать деформации;
• снижать значение ползучести;
• принимать на себя воздействие линейных напряжений и частично компенсировать усадку.

Для приготовления расширяющихся растворов, в роли крупных заполнителей выступают гравий и щебень фракций 5–70 мм. Требования к данному материалу такие же, как и для традиционных тяжелых бетонов (ГОСТ 10268-80).

Прочность заполнителей определяется значениями прочности горных пород, из которых они изготовлены. Согласно требованиям ГОСТ, средняя плотность крупнозернистых заполнителей, должна быть равна 2000–3000 кг/м3.

Рекомендуемая марка крупных заполнителей

Технические характеристики некоторых заполнителей пример

В качестве мелкого заполнителя, чаще всего используют кварцевый песок мелких фракций (ГОСТ 8736-93) плотностью 2000–2800 кг/м3 , причем, чем меньше фракция, тем выше плотность бетона.

Столбчатый

Чтобы высчитать объем столбов с квадратным или прямоугольным сечением, нужно использовать следующую формулу:

V=a*b*l*n, где a и b – стороны сечения столба, l – длина столба, n – количество столбов в фундаменте.

Для вычисления объема бетона для заливки столбов с круглым сечением, понадобится формула нахождения площади круга: S=3,14*R*R, где R – радиус. Получаем формулу вычисления объема столбов с круглым сечением:

V=S*L*n

Для получения общего объема бетона, требуемого для заливки столбов и ростверка, необходимо сложить уже полученные показатели, не забывая про коэффициент погрешности в 2%.

Приготовление расширяющихся смесей

Готовим смеси своими руками

Расширяющие и напрягающие бетоны при необходимости можно приготовить своими руками, в условиях строительной площадки.

Существует два основных способа для изготовления быстротвердеющих водонепроницаемых смесей:

• с применением напрягающих и расширяющихся цементов;
• с использованием специальных расширяющихся добавок на основе портландцемента.

Расход модифицированных цементов и пропорции по отношению к заполнителям, такие же, как и для приготовления обычного тяжелого бетона. Инструкция для приготовления расширяющихся смесей с использованием портландцемента для каждой добавки индивидуальна. Пропорции и порядок действий описаны на тыльной стороне упаковки продукта.

Коэффициенты линейного расширения строительных материалов

В таблице представлены значения коэффициента линейного расширения строительных материалов (КТЛР) и некоторых металлов при температуре до 100°С. Размерность коэффициента расширения в таблице — м/(м·°С) или 1/град (К -1 ).

Коэффициент теплового линейного расширения показывает на сколько (относительно размера тела) удлинится материал при увеличении его температуры на 1 градус.

По значениям коэффициентов теплового расширения в таблице видно, что указанные строительные материалы и металлы имеют положительный коэффициент линейного расширения, то есть увеличивают свои размеры (расширяются) при нагревании.

Кавабанга! Вес керамзитобетонного блока 400х200х200 — таблица

Источник: В. Блази. Справочник проектировщика. Строительная физика. М.: Техносфера, 2004.

Как регулировать?

Значение зависит от таких факторов:

• температуры;
• класс;
• наполнителя.

Заполнитель и цемент имеют разный температурный коэффициент. Потому при нагревании и расширении может происходить деформация и появляются трещины. Для того чтобы это не произошло применяют специальные швы. Кроме этого, увеличивают армирование строительной конструкции. Бетон делят на отдельные блоки. Но эти методы дорогостоящие и не всегда эффективны.

Потому для результата используют напрягающие и расширяющие вяжущие.

Коэффициент теплового расширения бетона

Теплоемкость

Под теплоемкостью бетона понимают количество тепла, которое необходимо передать материалу для изменения его температуры на одну единицу. Размер бетона, изменяющийся под воздействием температуры, называют коэффициентом температурного расширения.

Теплопроводность

Теплопроводность – одна из важнейших теплофизических характеристик. Высокая теплопроводность тяжелого бетона является его недостатком. Панели для наружных стен производят из тяжелого материала с включением внутреннего слоя утеплителя.

Особенности при переработке пластмасс

Коэффициент линейного расширения тел и веществ, особенно полимеров и металлов важен при переработке пластмасс. Он определяется, как расчетный коэффициент, используемый для определения максимальной величины залегания стальной арматуры в полимерном изделии. Обычно значение такой глубины варьируется от 1 до 4 от диаметра арматуры.

Рис.1. Коэффициенты некоторых пластиков, применяющихся для производства труб.

Использование металлической арматуры и закладных элементов, как правило, приводит к возникновению существенных внутренних напряжений. Такие напряжения могут приводить к разрушению полимерного изделия. Именно из-за большой разницы в значениях коэффициентов линейного расширения стали и полимеров лежит причина подобных производственных проблем. Для решения трудностей с композицией полимер-металл отраслевая литература рекомендует применять минимальные значения толщин стенок каждого конкретного закладного или армирующего элемента, а также использовать полимер с минимальным температурным расширением.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Коэффициент температурного расширения бетона

Коэффициент расширения бетона

Так как коэффициенты температурного расширения бетона и стали по величине очень близки, то температурные напряжения не нарушают монолитности железобетона. [c.28]

Температурный коэффициент линейного расширения бетонов [c.188]

В жаростойком железобетоне арматуру располагают в местах, где температура не превышает 350° С. При более высоких температурах температурное расширение арматуры больше, чем у бетона, [c.72]

Предел прочности, МПа, при. сжатии растяжении изгибе Адгезия к бетону, МПа Коэффициент линейного температурного расширения в пределах температур 40. 100 °С, ГС [c.92]

Примечание 1. Эмпирические формулы для вычисления температурного коэффициента линейного расширения бетонов в интервале температур от —30″ до 0°С ( ) и от О до +40°С ) я з вискиости от лажностк по объему т (%) и температуры Г °С следующее [c.189]

ГЛАВА 7. Долговечность бетона

Коэффициент термического расширения бетона

Величина коэффициента термического расширения бетона зависит от состава бетонной смеси и влажности в период изменения температуры. Цементный камень и заполнитель имеют разные коэффициенты термического расширения, а коэффициент термического расширения бетона отражает соотношение материалов в составе бетона.

Коэффициент термического расширения цементного камня колеблется в пределах от 10ХЮ

6 на 1°С. Он больше, чем у заполнителя. Коэффициент термического расширения бетона зависит от количества заполнителя в смеси (табл. 7.10) и коэффициента расширения заполнителя.

Влияние влажности обусловлено составляющими цементного камня и определяется тем, что коэффициент термического расширения слагается из двух частей: действительного кинетического термического коэффициента и давления набухания.

Последнее увеличивается с уменьшением капиллярного давления воды в цементном камне при повышении температуры. Набухание невозможно, если образец сухой, т.е. не содержит воды, и если он насыщен. Следовательно, при этих двух предельных состояниях коэффициент термического расширения меньше, чем при частичном насыщении.

На рис. 7.25 и 7.26 приведены данные для цементного камня. В бетоне мы наблюдаем те же зависимости, хотя коэффициент термического расширения меняется меньше, так как только цементный камень реагирует на изменение влажности и возраст. В табл. 7.11 приведены значения коэффициентов термического расширения бетона состава 1 :6, твердевшего на воздухе при 64%-ной относительной влажности, в воде и увлажненного после воздушного твердения.

Только величины, определенные на насыщенных и высушенных образцах, дают действительные значения коэффициента термического расширения, но величины при промежуточных значениях влажности необходимы, так как они отражают реальные условия эксплуатации бетона Ьсли повышение температуры при переходе от зимы к лету сопровождается высыханием, появляется усадка и чистое расширение меньше чем при отсутствии потери бетоном воды.

Химический состав и тонкость помола цемента влияют на величину коэффициента термического расширения лишь постольку, поскольку они влияют на свойства в раннем возрасте. Наличие воздушных пор влияния не оказывает.

Все сказанное относится к нормальным температурам ниже 40° С.

Более высокие температуры могут встречаться, например, в аэродромных покрытиях при действии отходящих газов реактивных двигателей и в производственных условиях. На рис. 7.27 показано, что при температуре выше 320°С коэффициент термического расширения бетона возрастает, возможно, вследствие дегидратации цементного камня. Значения коэффициента термического расширения приведены в табл. 7.12.

Лабораторные испытания показали, что бетоны с большим коэффициентом термического расширения менее стойки к изменениям температуры, чем бетоны с меньшим значением коэффициента расширения. На рис. 7.28 показаны результаты испытаний бетона, подвергавшегося повторному нагреванию и охлаждению в интервале температур 4,4—60° С со скоростью 2,4° в минуту. Однако коэффициент термического расширения не может служить количественной характеристикой долговечности бетона, подвергающегося частым или быстрым изменениям температуры.

Но более быстрое изменение температуры, чем в обычных условиях, может вызвать разрушение бетона. На рис. 7.29 показано влияние быстрого охлаждения после нагревания до указанной температуры.

Источник: xn—-7sbeq1amdde6ah7j.xn--p1ai

Расширения

Внимание. Расширения SaveFrom.net , Frigate и ряд других отключены в связи с потенциально опасным и недобросовестным поведением. Подробности см. в блоге Браузера и на Хабре.

— это встроенные в браузер мини-программы, которые добавляют новые возможности, например блокируют неприятную рекламу, включают ночной режим или управляют паролями. В Яндекс Браузер можно устанавливать расширения, созданные командой Браузера, или из Каталога браузера Opera.

Примечание. Среди расширений часто встречаются вредоносные, так как их создают не только разработчики браузеров, но и сторонние программисты. Поэтому Браузер отключает расширения из непроверенных источников и периодически проверяет, не появились ли среди ранее установленных расширений подделки.

Просмотр списка расширений

Примечание. Если нужного расширения нет в списке или оно не устанавливается, скорее всего вы используете Яндекс Браузер для организаций, а ограничения выставлены политикой «Настройки черного списка расширений».

Анализ существующих расширений и изучение предпочтений пользователей позволили отобрать для Браузера наиболее популярные, полезные и безопасные расширения.

Чтобы открыть список расширений, нажмите → Дополнения .

В списке перечислены предустановленные расширения (например, Антишок) и дополнительные функции Браузера (например, синхронизация).

Действия с расширениями

• Установить
• Включить или выключить
• Настроить
• Удалить

Вы можете установить расширения из Каталога браузера Opera, совместимого с Яндекс Браузером.

В открывшемся окне ознакомьтесь со списком данных, к которым расширение получит доступ. Если вы согласны дать доступ к своим данным, подтвердите установку.

Чтобы получить доступ к настройкам расширения:

Предустановленные расширения (Антишок, Блокировка рекламы, Советник, Эфир, Почта и т. п.) удалить нельзя, их можно отключить.

Расширение удалится из файлов Браузера, но не пропадет со страницы Дополнения . При включении оно будет скачано и установлено заново.

Значок расширения

После включения некоторых расширений их значок появляется справа от Умной строки . Нажав его, вы получите доступ к функциям расширения:

• Скрыть значок
• Показать значок
• Свернуть несколько значков

Если значок расширения не отображается на панели Браузера:

Если значков на панели много, их можно свернуть:

Наведите указатель на область между Умной строкой и значками расширений — указатель изменится на двустороннюю стрелку.

Чтобы увидеть все свернутые расширения, нажмите .

Задать горячие клавиши для расширений

Вы можете задать горячие клавиши, чтобы быстро активизировать нужное расширение или выполнять действия во время его работы:

Выберите действие, для которого нужно задать последовательность горячих клавиш, и установите курсор в поле справа от его названия.

Нажмите и удерживайте одну или несколько служебных клавиш ( Ctrl , Shift , Alt ) и клавишу по вашему выбору.

Какие расширения не поддерживает Браузер?

Браузер поддерживает только расширения из Каталога браузера Opera, где они проверяются на безопасность. Если вы пытаетесь установить расширение из другого источника, то увидите одно из сообщений:

Yandex заблокировал установку потенциально опасного расширения

Расширение является вредоносным и находится в черном списке

Яндекс Браузер не поддерживает это расширение

Расширение несовместимо с Браузером технически

Инсталлятор сообщает об успешной установке расширения, но оно не появляется на странице дополнений.

Расширение несовместимо с Браузером технически

Yandex заблокировал установку потенциально опасного расширения

Расширение является вредоносным и находится в черном списке

Яндекс Браузер не поддерживает это расширение

Расширение несовместимо с Браузером технически

Инсталлятор сообщает об успешной установке расширения, но оно не появляется на странице дополнений.

Расширение несовместимо с Браузером технически

Как добавить новое расширение в Браузер?

После установки расширение появится в блоке Из других источников .

Проблемы с расширениями

Попробуйте переустановить его. Откройте в Браузере страницу browser://extensions/ . Найдите нужное расширение и нажмите кнопку Удалить . Затем вновь установите его со страницы browser://tune или из источника, откуда вы раньше установили это расширение.

Расширения «Элементы Яндекса» (Почта, Погода, Пробки и Диск) больше не развиваются и не устанавливаются, их корректная работа не гарантируется. Установите эти сервисы в качестве веб-приложений.

Браузер игнорирует расширения, которые меняют внешний вид или функционал новой вкладки, чтобы не пропадала полезная информация. Вы можете сами отключать ненужные вам блоки: сайты, закрепленные на Табло, новости, погоду и другие виджеты. Также вы можете добавить свой фон Браузера и изменить тему оформления.

Попробуйте переустановить его. Откройте в Браузере страницу browser://extensions/ . Найдите нужное расширение и нажмите кнопку Удалить . Затем вновь установите его со страницы browser://tune или из источника, откуда вы до этого установили это расширение.

Расширения отключены в связи с потенциально опасным и недобросовестным
поведением. Подробности в блоге Браузера и на Хабрахабре.

Расширения

Внимание. Расширения SaveFrom.net , Frigate и ряд других отключены в связи с потенциально опасным и недобросовестным поведением. Подробности см. в блоге Браузера и на Хабре.

— это встроенные в браузер мини-программы, которые добавляют новые возможности, например блокируют неприятную рекламу, включают ночной режим или управляют паролями. В Яндекс Браузер можно устанавливать расширения, созданные командой Браузера, или из Каталога браузера Opera.

Примечание. Среди расширений часто встречаются вредоносные, так как их создают не только разработчики браузеров, но и сторонние программисты. Поэтому Браузер отключает расширения из непроверенных источников и периодически проверяет, не появились ли среди ранее установленных расширений подделки.

Просмотр списка расширений

Примечание. Если нужного расширения нет в списке или оно не устанавливается, скорее всего вы используете Яндекс Браузер для организаций, а ограничения выставлены политикой «Настройки черного списка расширений».

Анализ существующих расширений и изучение предпочтений пользователей позволили отобрать для Браузера наиболее популярные, полезные и безопасные расширения.

Чтобы открыть список расширений, нажмите → Дополнения .

В списке перечислены предустановленные расширения (например, Антишок) и дополнительные функции Браузера (например, синхронизация).

Действия с расширениями

• Установить
• Включить или выключить
• Настроить
• Удалить

Нажмите → Дополнения .

Вы можете установить расширения из Каталога браузера Opera, совместимого с Яндекс Браузером.

Нажмите → Дополнения .

В открывшемся окне ознакомьтесь со списком данных, к которым расширение получит доступ. Если вы согласны дать доступ к своим данным, подтвердите установку.

Нажмите → Дополнения .

Чтобы получить доступ к настройкам расширения:

Нажмите → Дополнения .

Предустановленные расширения (Антишок, Блокировка рекламы, Советник, Эфир, Почта и т. п.) удалить нельзя, их можно отключить.

Нажмите → Дополнения .

Источник: yandex.ru