КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Раздел: Строительство

Помимо упругих деформаций, возникающих и исчезающих мгновенно вместе с напряжениями о, кладка претерпевает и неупругие деформации усадки и ползучести. Под усадкой подразумевается деформация тела во времени независимо от его напряженного состояния, а под ползучестью — свойство тела деформироваться во времени при неизменном напряженном состоянии.

Упругие деформации ползучести в заданном элементе кладки зависят прежде всего от возраста кладки в момент загружения. Чем больше этот возраст, тем прочнее раствор в кладке и тем меньше указанные деформации. В дальнейшем принимаем, что заданы материал, качество кладки и ее возраст к моменту загружения и, что с этого момента в ней выдерживается неизменное напряжение о в течение времени t.

В этих условиях упругая деформация кладки зависит только от величины о и остается в течение всего периода t неизменной.

Усадочная деформация зависит только от t, ее рост со временем падает. По сравнению с деформациями ползучести усадочные деформации в кладке невелики.

Деформация ползучести зависит как от величины о, так ц от длительности загружения t. Ее зависимость от о выража-1 ется так: если с < оэ, она пропорциональна о, и в кладке имеет место так называемая линейная ползучесть. оэ. может быть охарактеризовано как напряжение от предельной допустимой для кладки эксплуатационной нагрузки. При с>сэв. кладке возникают трещины, и в ней проявляется нелинейная ползучесть, при которой деформация ползучести растет быстрее о.

Зависимость деформации ползучести от t выражается в интенсивном ее росте в первые часы и дни после загружения. Затем ее рост постепенно затухает, и она достигает (через 1-г-З года) своей предельной величины. Примерно к тому же времени полностью прекращается и усадка кладки.

Обрисованная картина затухания деформаций ползучести верна, пока напряжения о в кладке не превышают величин 0,8 — 0,9 RK. При больших о ползучесть кладки не затухает и ведет в конце концов к разрушению кладки.

Явление ползучести обусловливается, согласно теории проф. А. Е. Шейнина, реологическими свойствами (расползаемостью во времени под нагрузкой) геля — вязкой структурной составляющей цементного камня. Гель образуется в процессе гидратации зерен цемента. С развитием этого процесса гель все больше пронизывается сростками выделяющихся в нем микрокристаллов. Одновременно увеличивается и вязкость геля в связи с испарением из него несвязанной воды н отсосом ее в глубь зерен цемента. Б ходе процесса в растворе происходит перераспределение напряжений: они частично переходят с геля на кристаллические сростки и на заполнитель, гель соответственно разгружается, и ползучесть раствора прекращается.

Если удалить нагрузку, упругие деформации мгновенно исчезают. Но кроме того, замечается и «упругое последействие» — затухающее восстановление небольшой части (5 —10 °/с) деформаций ползучести. Оно объясняется обратным давлением на гель упруго обжатых заполнителей и кристаллических сростков при их стремлении восстановить после разгрузки свою форму. Таким образом, упругое последействие по А. Е. Шейкииу — это та же ползучесть, но только в обратном направлении. В расчетах деформацию последействия обычно не выделяют из общей деформации ползучести.

Усадка раствора объясняется уплотнением геля вследствие упомянутого испарения и отсоса воды. Это уплотнение совершается независимо от на-- пряженного состояния геля.

Обожженные камни (кроме кирпича полусухого прессования) и природные камни не подвержены ползучести и усадке; в кладке из таких камней основным источником неупругих деформаций являются швы. Исследования выявили, что для ползучести такой кладки, помимо объема растворных швов, решающее значение имеет и их количество: вследствие неоднородности швов в местах соприкасания их с камнями возникают повышенные местные напряжения, значительно увеличивающие ползучесть кладки.

Неупругие деформашш кладки достигают значительных величин. Напри- тер, в опытах С. В. Полякова деформации образцов кирпичной кладкн, •ля груженных в возрасте 28 дней нагрузкой в 40 0/0 от разрушающей нагрузки, увеличились за 250 дней на 85 ®/о.

В вибрированной кирпичной кладке швы более однородна, чем в невибрированной, и в связи с этим ее ползучесть много (до 2 раз) меньше.

Кирпич полусухого прессования и силикатный кирпич испытывают при одинаковом о несколько большие упругие деформации, чем кирпич пластического прессования; кроме того, данный вид кирпича подвержен и значительным неупругим деформациям. Поэтому кладка из него деформируется в значительно большей степени, чем кладка из кирпича пластического прессования.

В стенах из крупных бетонных блоков и панелей количество швов невелико, и влияние швов на деформации таких стен незначительно. Тем не менее и в них возможны существенные деформации, так как здесь усадке и ползучести подвержены сами бетонные блоки и панели.

Если сечение кладки состоит из материала разной неупругой деформативности, то с течением времени напряжения с более деформирующегося материала частично переходят на менее деформирующийся материал. В некоторых случаях это явление может иметь нежелательные последствия. Например, и кладке, облицованной жесткими плитами, усадка и ползучесть могут привести к перегрузке и к повреждению облицовки. В таких случаях следует принять меры к тому, чтобы облицовка не участвовала в восприятии усилий и могла свободно садиться вместе с кладкой.