Концентрация напряжений в цементном камне

Результаты расчетов свидетельствуют, что пористость камня из цемента предопределяет дополнительную концентрацию напряжений, в том числе и растягивающих. Последние могут образовываться и в крупном заполнителе. Их величина зависит от качества и толщины пленки цементного камня. С увеличением концентрации сжимающих напряжений в отдельных районах бетона возрастает из-за пористости цементного камня и величина растягивающих. Если применяется крупный заполнитель с повышенным модулем упругости, а качество цементного камня и составляющей раствора при этом не улучшается, степень концентрации напряжений возрастает, причем не только в более прочном заполнителе, но и в растворной составляющей. Поэтому последняя как более слабая разрушается в первую очередь. После образования трещин в растворной составляющей концентрация напряжений не перестает увеличиваться, поэтому воспрепятствовать дальнейшему трещинообразованию не может даже высокопрочный заполнитель. Тех, кого интересует регистрация индивидуального предпринимателя, рекомендуем сайт /vsedljaip.ru информационного веб-портала «Все для ИП».

Чтобы наиболее полно использовать несущую способность высококачественных заполнителей, их целесообразно применять в сочетании с высокопрочной растворной составляющей, которая благодаря повышенному модулю упругости снизит концентрацию напряжений в бетоне, а следовательно, повысит его трещиностойкость и прочность. Это подтверждается практикой производства высокопрочных бетонов и бетонополимеров. Так, последние получают пропиткой затвердевшего бетона мономером с большой проникающей способностью. Он заполняет в основном большие поры цементного камня, объем которых в несколько раз больше, чем в плотном заполнителе. Образовавшийся в порах полимер имеет значительно более высокий по сравнению с вытесненным воздухом модуль упругости. Поэтому повышается общий модуль упругости пропитанного полимером камня из цемента, а следовательно, и растворной составляющей. Кроме того, в цементном камне резко снижается концентрация напряжений, особенно растягивающих.

Так, испытания выявили, что модуль упругости мелкозернистого бетона увеличился после пропитки с 2,1 104 МПа до 2,6 104 МПа, а крупнозернистого — на 20-30%. Это возможно только благодаря повышению модуля упругости составляющей раствора. Следовательно, если до пропитки бетона соотношение модулей упругости заполнителя и растворной составляющей равнялось 4, то после пропитки оно снизилось до 2. Ожидаемое снижение концентрации максимальных сжимающих напряжений составляет примерно 40%, а растягивающих — 18%.

Прочность пропитанного бетона достигает 110-120 МПа и не зависит от первоначальной его прочности. Таким образом, ее увеличение тем больше, чем меньше она была до пропитки. Но при этом больше требуется полимера на кольматацию пор, что подтверждает гипотезу о снижении концентрации напряжений в цементном камне после пропитки. Поэтому конечная его прочность, которая предопределяет характеристики бетона в целом, не зависит от расхода полимера.