CC BY
13UDK 624.041.6
YUQORI HARORATNING YUQORI MUSTAHKAMLIKGA EGA BO'LGAN BETONNING XUSUSIYATLARIGA TA'SIRI
Berdiyev Obloqul Boboqulovich t.f.n.,dotsent, Jizzax politexnika instituti
Narziqulov G'iyosjon Niyatqulovich assistent, Jizzax politexnika instituti
Annotatsiya: maqolada yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan betonlarga yuqori haroratning ta'sirini o'rganish masalalari, yuqori haroratlarda betonning mexanik xossalarining pasayish sabablari, sement toshidagi o'zgarishlar, sement toshi va to'ldiruvchining birbiri bilan birikish zonasida hosil bo'ladigan o'zgarishlar o'rganilgan.
Аннотация: В статье рассмотрено влияние высокой температуры на бетон высокой прочности, причины снижения механических свойств бетона при высоких температурах, изменения цементного камня, а также изменения, происходящие в зоне соединения цементного камня и заполнителя бетона.
Abstract: In the article, the issues of studying the effect of high temperature on concrete with high strength, the reasons for the decrease in the mechanical properties of concrete at high temperatures, changes in cement stone, which are formed in the zone where the cement stone and filler join together changes are studied.
Kalitso'zlar: yuqori mustahkamlik, yuqori harorat, sement toshi, to'ldiruvchi, beton, birikish zonasi.
Ключевые слова: высокая прочность, высокая температура, цементный камень, заполнитель, бетон, зона соединения.
Keywords: high strength, high temperature, cement stone, filler, concrete, joint zone.
Zamonaviy yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan betonlarni qo'llash orqali qurilish montaj ishlarini bajarishda material sarfini sezilarli darajada kamaytirishi va qurilish samaradorligini oshirishi mumkin vа bu orqali maxsus ekstremal sharoitlarda (nostandart shakllardagi me'moriy konstruktsiyalarda, yupqa devorli panellarda, qobiqlarda, quvurlarda, yo'l va aerodrom qoplamalari lementlarida va h.k.larda) qo'llanilishi bilan izohlanadi.
Yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan beton atrof-muhit bilan uyg'unlashgan, cheksiz xom ashyo bazasiga ega, teng quvvatli po'latga nisbatan arzon va nisbatan yuqori chidamlilikka ega, shuning uchun bunday betonlar kelajakda asosiy konstruktiv materiallarga aylanadi.
Yuqori haroratning yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan betonga ta'sirini o'rganish quyidagi faktorlarga asoslanadi: qurilish inshootlariga ta'sir qiluvchi asosiy yong'in omillari ochiq olov va yuqori muhit haroratini o'z ichiga oladi, konstruksiyalarining yuk ko'tarish qobiliyatigd issiqlik termal ta'sir qilish sharoitlarini aniqlashda haroratga bog'liq bo'lgan materiallarning mexanik xususiyatlarining o'zgarishi, qo'shimcha harakatlarni va harorat deformatsiyalari natijasida yuzaga keladigan konstruksiyalarning dizayn diagrammasidagi o'zgarishlar, strukturaviy elementlarning xususiyatlarining o'zgarishlаr vа boshqalar.
Turli xil nazariy hisoblash metodikalari yordamida olingan natijalar ko'pincha haqiqiy ko'rsatkichlar yoki eksperimental tadqiqotlar natijasida olingan ma'lumotlardan sezilarli darajada farq qiladi vа shuning uchun hаm hozirgi kunda temirbeton konstruktsiyalarning yong'inga chidamlilik chegarasini aniqlash va standartlashtirishning asoslari faqat eksperimental tadqiqotlar bo'lib qolmoqda va yuqoridagilar bilan birgalikda ta'kidlash lozimki ko'p yillik ekspluatatsiyaga ega bo'lgan yuqori mustahkamlikka ega betonlarning buzilishga mustahkamligi hali eksperimental ravishda maxsus o'rganilmagan.Yuqori haroratning yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan betonga
ta'siri ko'plab mamlakatlarning olimlari tomonidan o'rganib kelinmoqda. Yuqori haroratning yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan betonga ta'siri bo'yicha ishlar I.N. Axverdov I.N. (1,5), O.Ya. Berg (2), B.I. Pinus (3), F.M. Ivanova (4), A.F.Milovanov. (6,7), N.V.Savitskiy (8), S.N Leonovich, O.A.M. Al-Fakix, S.N. Kovshar, N.L. Poleyko (9) ilmiy tadqiqot ishlanmalarida ko'rib chiqilgan va natijalar e'lon qilingan.
Issiqlik sharoitida yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan betonning harakati ko'p jihatdan yuqori haroratning asosiy tarkibiy qismlariga - sement toshiga va to'ldiruvchi ta'siriga bog'liq. Binobarin, betonning mustahkamlik xususiyatlari va xossalari uni tashkil etuvchi materiallarning xossalari, sement toshi va to'ldiruvchi o'rtasidagi birikish zonasining mustahkamlik xususiyatlari bilan chambarchas bog'liq, shuningdek, konstruksiya hosil qiluvchi va buzuvchi jarayonlarga bog'liq [10].
Betonning issiqlik xususiyatlari harorat ta'siridan juda farq qiladi va to'ldiruvchi va bog'lovchining kengayish turiga bog'liq, chunki turli xil mineralogik tarkibga ega bo'lgan har xil turdagi to'ldiruvchilar va bog'lovchilar har xil ta'sirga egadir. Beton elementlarga issiqlik uzatishni hisoblash uchun zichlik, issiqlik o'tkazuvchanligi va betonning qizishi haqida ma'lumotlar talab qilinadi. Betonning zichligi 1-rasmda (1.9 rasm) ko'rsatilganidek, ozgina darajada haroratga bog'liq [11, 12] bo'lib, ushbu ko'rsatkich qizdirish vaqtida namlikning yo'qolishi bilan bog'liq. Karbonat to'ldiruvchili beton 8000C da bog'lovchidagi karbonat minerallarining termal suvsizlanishi tufayli zichlikda sezilarli darajada kamayadi.
2.6
0 200 400 600 800 1000
Temjgratura (C°)
I l .i in. QizdirilgaiKlii beton zichligi o'zsarishi
Betonning issiqlik o'tkazuvchanligi qizdirish natijasida haroratining oshishi bilan kamayadi. Issiqlik o'tkazuvchanligining boshlang'ich qiymati va harorat oshishi bilan qisqarishlar soni ishlatiladigan to'ldiruvchining kristallik darajasiga va namlik miqdoriga bog'liqdir. Oddiy va yengil betonning issiqlik o'tkazuvchanligining o'zgarishi 2-rasmda (1.10-rasmda) keltirilgan. Ushbu qiymatlar boshqa manbalarda e'lon qilingan qiymatlarga ham mos keladi (3-rasm). (1.11-rasm).
o — .1'. WfT ,
200 400 600 800 1000
Temperatura (C0) I-i »sin. Betonning qizclii'ilganda issiqlik sig'iini o'zgarishi
3-rasim. Betonning issiqliq sig'imining ideal o'zgarish raqamli simulyatsiyada foydalanish uchun qizdirilganda
Issiqlik sharoitida yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan betonning xususiyatlariga sement turi, betonning namligi va to'ldiruvchi turi ta'sir qiladi. Turli betonlar uchun o'ziga xos qizdirishdagi farqlar qizdirish jarayonida turli jarayonlardan: suvning chiqishi, suvsizlanishi, karbonatsizlanishi va kvarts inversiyasi natijasida yuzaga keladigan yashirin qizdirishning sababi bo'lishi mumkin [13]
Beton qorishmasidagi sement miqdori o'ziga xos ravishda qizdirishga ta'sir qiladi, bunda to'yingan qorishmalar suvsizlanish effekti tufayli ko'proq yashirin qizdirishni boshdan kechiradi. Betonning namligi 2000C dan past haroratlarda bo'lishi juda muhimdir, chunki 1000C da suvning bug'lanishi ko'rinadigan o'ziga xos qizdirishni keltirib chiqaradi, ya'ni ikki marta quriydi.Bu 1000C dan 2000C gacha bo'lgan harorat oralig'ida yashirin qizitish yoki betonning o'ziga xos qizishining sun'iy o'sishi paytida suvning bug'lanishi modelini yaratishda hisobga olinadi.
6000C dan past haroratlarda qorishma turining o'ziga xos qizdirishga aniq ta'siri yo'q va undan yuqori haroratlarda karbonat qorishmali betonda dekarbonizatsiya tufayli o'ziga xos qizdirishning tez o'sishi sodir bo'ladi (3-rasm).
Yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan betondagi sement toshining mustahkamlik xususiyati uning strukturaviy g'ovakligi va namligiga bog'liqdir. Beton konstruktsiyani buzilishi nafaqat sement tosh bo'ylab, balki to'ldiruvchi va sement toshining birikish zonasi bo'ylab ham davom etadi. Birikish zonasi mustahkamligining o'zgarishi, asosan, to'ldiruvchi va qorishmaning harorat deformatsiyalari farqi, mikroyoriqlar hosil bo'lishi va mikro qattiqlikning pasayishi tufayli ham sodir bo'ladi.
Mustahkamlikning pasayishi minerallar tomonidan kimyoviy bog'langan suvning yo'qolishi natijasida ham sodir bo'ladi, yuqoridagilar bilan birgalikda sement toshining mustahkamligi qizigan sement toshining ho'l shakllangan strukturasida paydo bo'ladigan klinker minerallarning qo'shimcha gidratsiyasi natijasida ortadi.
Bir qator mualliflar sement toshi mustahkamligining oshishi minerallarning qo'shimcha gidratsiyasi va adsorbsion namlikning olib tashlanishi, shuningdek, uning strukturasini quritish va siqish natijasida yuzaga keladi, degan xulosaga kelganlar [3,6,7].
Tadqiqot natijalaridan [14] ma'lumki, portlandsement toshining mustahkamligi 60°C haroratda 1,5-2 marta oshadi, 100°C da esa 25-30% ga kamayadi, 150°C ga qizdirilganda 2-3 marta keskin oshadi va keyingi isitish jarayonlarida asta-sekin kamayadi. 100-200 ° C oraliqda qizdirilganda sement toshining kengayishi sodir bo'ladi, bu esa yuqori haroratlarda geldan adsorbsiya bilan bog'langan suvni olib tashlash tufayli termal qisqarish tufayli yo'qoladi. 300-
5700C haroratda sement toshining strukturasining yanada buzilishi kalsiy silikat va gidroalyuminatning suvsizlanishi tufayli yuzaga keladi, bu esa betonning hajmining oshishiga va strukturasining buzilishiga olib keladi [15]. Bundan tashqari, 300°C dan yuqori qizdirilganda, qisqarish paydo bo'lib, ichki stresslar va yoriqlar paydo bo'lishiga olib keladi va sement toshining mustahkamligi uning strukturasining buzilishi tufayli kamayadi. 200-800°C haroratda portland sement toshida klinker minerallarning kuchli suvsizlanishi sodir bo'lib, bir vaqtning o'zida uning bosim kuchi va og'irligini kamaytiradi.
Sement toshining tuzilishidagi sezilarli buzilishlar va uning mustahkamligining pasayishi 900°C dan yuqori haroratlarda kalsiy karbonatning dissotsiatsiyasi va mineral hajmining oshishi tufayli sodir bo'ladi. Qizishdan keyin sement toshiga namlik ta'sirida kalsiy oksidi tufayli minerallarning ikkilamchi gidratsiyasi kuzatiladi, buning natijasida betonning hajmi oshadi va beton strukturasi buziladi.
Yuqori haroratlarda betonning harakati to'ldiruvchi xususiyatlarining o'zgarishi bilan sezilarli darajada ta'sir qilishi mumkin. To'ldiruvchilarning qizdirilgandagi mustahkamligi ularning mineralogik tarkibiga bog'liq.
Yuqoridagilardan tashqari, to'ldiruvchi donalari, volumetrik kengayish tufayli, markazdan tashqariga qarab harakatlanadi va shu bilan sement skeletini alohida bog'lanmagan zarrachalarga ajratib yoki bo'laklab tashlaydi.
Bu jarayonlar pirovardida beton konstruksiyaning buzilishiga va uning mustahkamligining pasayishiga olib keladi va 300-5700 C haroratda beton qorishmasi hajmini ortishiga olib keladi. Qorishmadagi kristalli kvartsning modifikatsiyalangan o'zgarishlari mineral hajmining sezilarli darajada oshishi bilan birga keladi. Mikro yoriqlar uning harorat deformatsiyalari va sement toshining deformatsiyalari o'rtasidagi farq tufayli hosil bo'ladi. Bu birgalikda beton konstruksiyasining yanada katta buzilishiga va uning hajmining oshishiga olib keladi. 570°C dan yuqori haroratlarda to'ldiruvchida kristalli kvartsning modifikatsiyadagi o'zgarishlari mineral hajmining sezilarli darajada oshishi bilan yuzaga keladi, bu esa beton strukturasining yanada ko'proq buzilishiga olib keladi.
O'tkazilgan tadqiqot natijalari shuni ko'rsatadiki 1000°C ga qadar qizdirilganda turli beton qorishmalarning termal deformatsiyalari sement toshining deformatsiyalaridan sezilarli darajada farq qiladi. Chiziqli deformatsiya qiymatlarini taqqoslash shuni ko'rsatadiki, qumtosh, granit va kvartsitdan olingan maydalangan tosh 900°C gacha qizdirilganda eng katta harorat deformatsiyasiga ega bo'ladi, ohaktosh va bazaltdan maydalangan tosh esa eng kichikdir.
V.V.Jukov [16] o'tkazgan tadqiqotlarga ko'ra beton qorishmasiga qo'shimchalarning kiritilishi qizdirilganda sement toshining kuchini kamaytirmaydi. Betonning mustahkamligi qorishma hajmining oshishi bilan pasayadi, chunki betonni tashkil etuvchi materiallarning harorat deformatsiyalari farqi tufayli beton konstruktsiyadagi kuchlanish kuchayadi. Tadqiqot natijalaridan ko'rinadiki betonning mustahkamligining sezilarli darajada pasayishi qorishma miqdorining oshishi va suv-sement nisbatining oshishi bilan xarakterlanadi.
V.M. Pryadko va A.F. Milovanov [6] ilmiy tadqiqotlarida 250-650°C haroratda mayda va qo'pol agregatlarning bir vaqtning o'zida termal kengayishi bilan sement toshining kuchli qisqarishi kuzatiladi degan xulosaga kelganlar va o'z tadqiqotlarida to'ldiruvchi donalari va sement toshlari orasidagi birikish yuzalarida sezilarli stresslar paydo bo'ladi va bu stress kuchayishi bilan to'ldiruvchi va sement tosh o'rtasidagi birikish buzilib mikro yoriqlar hosil bo'ladi, bu esa beton konstruktsiyaga zarar yetkazadi deb xulosa qiladilar.
Yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan betonlarga yuqori haroratning ta'sirini nazariy jihatan o'rganib quyidagi xulosalarga kelish mumkin:
- betonning dastlabki bosim kuchi 300-4000°C haroratgacha saqlanishi mumkin. Bundan yuqori haroratda qizdirilganda beton mustahkamligi tezda pasaya boshlaydi;
- issiq holatda betonning mustahkamligi sovutilgandan keyin biroz yuqoriroqdir, chunki sovutish jarayonida doimiy ravishda mikro yoriqlar paydo bo'ladi;
- ushbu holat sovutilgan na'munalarning fizik-mexanik sinovlarini o'tkazishga imkon beradi, minimal quvvat qiymati bilan ishlaydi va sinovlarni sezilarli darajada soddalashtiradi, tahlil qilish uchun olingan parametrlar sonini oshirishga imkon beradi;
- elastik modul, valentlik va egilish kuchi yuqori haroratga nisbatan sezgir bo'lib, parametr qiymatlarining pasayishi 150-2000C da sodir bo'ladi;
- yuqori haroratlarda betonning mexanik xossalarining pasayishi sababi sement toshidagi gidratlarning beqaror bo'lib, keyin parchalanishidir, binobarin, sement toshining o'zida va to'ldiruvchining sement toshi bilan birikish zonasida yoriqlar hosil bo'ladi;
- silikat to'ldiruvchidan tashkil topgan beton uchun kristallarning D-SÍ02 dan D-SÍ02 ga aylanishi hajmning oshishiga va mexanik xususiyatlarning yo'qolishiga olib keladi. Beton namunalarida termal yorilishni kamaytirish uchun qizdirish tezligini 1 dan 100C / min gacha oraliqda qabul qilish lozim bo'ladi;
- 6000C ga qadar qizdirish va sovutish tezligi mexanik xususiyatlarning 6000C gacha pasayishiga deyarli ta'sir ko'rsatmadi. 6000C dan yuqori tezlik xususiyatlarga deyarli ta'sir qilmaydi;
- yuqori haroratga uzoq vaqt ta'sir qilish bilan mexanik xususiyatlarning pasayishi sezilarli oshadi, beton xususiyatlarning asosiy pasayishi yuqori harorat ta'sirining dastlabki ikki soatida sodir bo'ladi.
ADABIYOTLAR
1. Aхвердов, И.Н. Высокопрочный бетон. - M., 1961. - 163 с.
2. Берг, О.Я. Высокопрочный бетон / О.Я. Берг, E.H. Щербаков, Г.Н. Писанко. - M.: Огройиздат, 1971. - 208 с.
3. Пинус, Б.И. Обеспечение долговечности железобетонных конструкций при низкотемпературных воздействиях: Aвтореф. дис. на соиск. уч. степени докт. техн. наук. -M., 1987. - 44 с.
4. Долговечность железобетона в агрессивных средах. Под ред. ФМ. Иванова. - M.: Огройиздат. - 1990. - 320 с.
5Ахвердов, И.Н. Технология железобетонных изделий и конструкций специального назначения. - Mинск: Навука i тэхшка. - 1993. - 327 с.
6. Mилованов, A^. Влияние температуры на бетон / Бетон и железобетон. 1995, № 4. -C.9-13.
7. Mилованов, A^. Расчет железобетонных конструкций на воздействие температуры / A^. Mилованов, Х.У. Камборов. - Ташкент, Укитувчи, 1994. - 360 с.
8. Cавицкий, Н.В. Основы расчета надежности железобетонных конструкций в агрессивных средах. Дисс. на соиск. учен. степени докт. техн. наук. - Днепропетровск, 1994. - 400 с.
9. Леонович, C.H. Экспериментально-теоретические исследования термовлагостойкости бетона в терминах коэффициентов интенсивности напряжений при нормальном отрыве и поперечном сдвиге / C.H Леонович, ОАМ. Aль-Факих, C.H. Ковшар, Н.Л. Полейко // Cовершенствование железобетонных конструкций, оценка их состояния и усиление. Шорник материалов Республиканской научнотехнической конференции. - Mинск, 2001. -C.114-117.
10. Леонович, C.H. Aнализ результатов экспериментальных исследований параметров трещиностойкости бетона / C.H. Леонович, E.A. Гузеев // Проблемы 378 технологии производства строительных материалов, изделий и конструкций, строительства зданий и
сооружений: Сборник статей II Межвузовской научнотехнической конференции: под ред. Н.П. Блещика и В.В. Тура. - Брест: БПИ, 1998. - С.141-153
11. Пирадов, А.Б. Конструктивные свойства легкого бетона и железобетона. - М.: Стройиздат, 1973. -136 с.
12. Пирадов, А.Б. К методике определения критического коэффициента интенсивности напряжений бетона / К.А. Пирадов, Г.Ш. Габуния // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1989, № 1. - С.9-11.
13. Пирадов, А.Б. Конструктивные свойства легкого бетона и железобетона. - М.: Стройиздат, 1973. -136 с.
14. Леонович, С.Н. Прочность и трещиностойкость легкого бетона с позиций механики разрушения / С.Н. Леонович, А.Я. Лихачевский // Известия ВУЗов. Строительство. 1997, № 5. -С.31-36.,
15. Леонович, С.Н. Методика определения коэффициентов интенсивности напряжений при нормальном отрыве и поперечном сдвиге / С.Н. Леонович, О.А.М. Аль-Факих // Материалы международной научно-технической конференции. В 10-ти частях. Часть 7. -Минск, 2000. - 25 с
16. Жуков, В.В. Применимость J-интеграла для анализа разрушения бетона / В.В. Жуков, В.И. Шевченко, Е.А. Гузеев // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. - 1987. № 5. -С.3-5.
