Под усадкой понимают способность бетона сокращаться в объеме при твердении на воздухе. Бетоны, приготовленные на специальном цементе (расширяющемся или безусадочном), не имеют усадки. Различают следующие виды усадки:

· автогенная усадка – вызывается физико-химическими процессами при твердении бетона, не имеет большого практического значения, потому что происходит в начальной стадии твердения, когда модуль деформации еще мал;

· влажностная усадка – обусловлена изменением содержания в бетоне воды, имеет большое значение и в 10…20 раз больше автогенной усадки, потому что вызывает на поверхности бетона усадочные трещины, снижающие его прочность.

Образование усадочных трещин обуславливается тем, что объем наружных слоев элемента интенсивно уменьшается, в то время как внутренний слой не успевает сократиться в объеме. Это вызывает в еще неокрепшем слое собственные растягивающие напряжения, вследствие чего на поверхности бетона могут появиться многочисленные усадочные трещины. Усадочные трещины в первую очередь появляются в наиболее слабых местах конструкции – у резких переходов сечений, у ребер, в местах быстрого высыхания. Отрицательное влияние усадочных напряжений учитывают косвенно коэффициентом однородности бетона, конструктивной арматурой и устройством усадочных швов.

Размеры усадки бетона и изменение ее во времени зависят от многих факторов:

· с увеличением цемента на единицу объема бетона возрастает усадка;

· с увеличением В/Ц возрастает усадка;

· чем меньше зернистость песка и большепористость щебня, тем больше усадка;

· чем влажнее условия твердения, тем меньше усадка, с уменьшением влажности воздуха с 90 % до 25 % усадка увеличивается примерно в 6…7 раз;

· бетоны на щебне дают меньшую усадку, чем бетоны на гравии.

Усадка бетона примерно обратно пропорциональна модулю упругости крупных заполнителей.

Величина средней годичной линейной усадки тяжелого бетона Ɛ_sh ≈ 0,0002…0,0004, Ɛ_sh=0,00045.

Количество стальной арматуры и ее распределение по сечению элемента влияют на проявление усадки бетона. Опыты показывают, что даже небольшое продольное армирование бетонных образцов снижает деформации усадки более чем в два раза по сравнению с неармированными образцами.

Под набуханием понимают способность бетона увеличиваться в объеме при сильном увлажнении (помещении в воду). Процесс набухания бетона в воде намного быстрее усадки, потому что капиллярный подсос воды идет значительно быстрее, чем диффузия влаги при высыхании бетона. Опыты показывают, что значение линейного набухания в 4…6 раз меньше линейной усадки и составляет не более 0,05…0,11 мм в год. При набухании проникновение воды начинается с поверхности бетона, поэтому объем наружных слоев увеличивается, в то время как внутренний не успевает увеличиться. Это вызывает в наружном слое бетона неопасные сжимающие напряжения, которые не учитываются при расчете железобетонных конструкций.

Продольное армирование бетонных образцов влияет на деформации набухания не менее значительно, чем на аналогичные деформации усадки, - снижает их более чем в два раза по сравнению с неармированными образцами. При этом в бетоне армированных элементов возникают начальные сжимающие напряжения, а в арматуре – растягивающие.

Температурные деформации. Бетон с увеличением температуры расширяется, а с ее понижением сжимается. Коэффициентом линейной температурной деформации называют относительное удлинение (укорочение) бетонного образца при нагреве (охлаждении) на 1 ⁰С (в пределах изменения температуры – 40 ⁰С до +50 ⁰С).

По нормам:

· α_bt= 0,00001 град^-1 – для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетона при мелком плотном заполнителе;

· α_bt = 0,000007 град^-1 – для легкого бетона при мелком пористом заполнителе;

· α_bt = 0,000008 град^-1 – для ячеистого и поризованного бетонов.

При понижении температуры бетона в процессе его твердения температурные напряжения суммируются с усадочными растягивающими напряжениями, вследствие чего увеличивается опасность появления трещин в еще неокрепшем бетоне. Температурно – усадочные напряжения отрицательно влияют на прочностные характеристики бетонов. Стесненные температурные деформации, накапливаясь по мере увеличения размеров конструкций, могут вызывать недопустимые напряжения и вызывать обрушение. Поэтому нормы ограничивают размеры деформационного блока железобетонных сооружений.

В общем случае расстояние между температурно – усадочными швами определяют расчетом блоков на температурно – влажностные воздействия. Усилия, возникающие от изменения температуры элементов, определяют с учетом перераспределения усилий за счет неупругих деформаций и наличия трещин. Температурные удлинения находят в зависимости от времени монтажа конструкций.

Арматура для ЖБК.

Под арматурой понимают гибкие или жесткие стержни, расположенные в бетоне в соответствии с эпюрами внутренних силовых факторов (N,Q,M), либо для объединения отдельных стержней в каркас или сетку для установки их в проектное положение, либо для распределения усилий, либо для монтажа отдельных ЖБК друг с другом.

Арматура должна воспринимать большую часть растягивающих напряжений, в отдельных случаях часть сжимаемых усилий для уменьшения размеров сечения сжатой зоны, а так же воспринимать и распределять концентрации силовых напряжений, температурные и усадочные напряжения.

  Арматура может быть неметаллической в виде стержней, спиралей, лент, мелких включений (распределённая арматура) всевозможных пластиков и других неметаллических материалов, хорошо работающих на растяжение. Металлическая арматура также может быть распределена по бетону (стружка, скрепки) - фибробетон.

Гибкая арматура (металлическая) выполняется в виде стержней и проволоки. Проволоки могут объединяться в пучки или канаты. При армировании используются как отдельные стержни, так и каркасы, сетки, спирали и другие арматурные изделия.

Жесткая арматура представляет собой отдельную стальную конструкцию, работающюю посредством специальных мероприятий совместно с бетоном в составе общей ЖБК. В таких элементах бетон выполняет в основном защитную функцию (огнестойкость, коррозионную стойкость), а так же повышает устойчивость сжатых и жесткость изгибаемых элементов. В качестве жесткой арматуры используют прокатные профили и листы. В основном жесткая арматура применяется в колоннах, в быках мостов (опора), столбах и ребристых покрытиях и перекрытиях, работающих под высокими нагрузками.

К арматурной стали представляются следующие требования:

1) Обеспечение совместной работы с бетоном (сцепление) на всех стадиях эксплуатации конструкции.

2) Максимальное использование высоких механических (прочностных) свойств арматуры, т.е. работа при напряжениях, близких к пределу текучести (физическому или условному).

3) Наличие необходимых технических и специальных свойств:обрабатываемость, свариваемость, отгезионные и антикоррозионные свойства, пластичность при низких температурах.

4) Обеспечение удобства проведения арматурных работ за счет соответствующих схем армирования и сравнительно невысокая стоимость.