Линейное расширение бетона: линейное и тепловое расширение бетона

-1

Коэффициент расширения бетона равен 0,00001*градусы по Цельсию в минус первой степени. Если температура изменяется в пределах от -40ºС до +40ºС, то расширение бетона может достигать 0,8 мм/м. Для снижения риска растрескивания поверхность разделяют температурно-усадочными швами.

Содержание

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.

Раствор и крупный заполнитель в составе материала различаются коэффициентом температурного расширения. При изменении температурного режима они деформируются по-разному. В случае существенных колебаний может возникнуть внутреннее растрескивание бетона из-за разного теплового расширения раствора и крупного заполнителя. Трещины образуются на поверхности заполнителя, в растворе и в слабых зернах заполнителя.

Если подобрать состав правильно, с коэффициентами температурного расширения, близкими по значению, то можно избежать растрескивания.

Бетоны с высоким коэффициентом теплового расширения менее устойчивы к температурным изменениям, чем смеси с меньшим значением. При этом данный коэффициент не является характеристикой долговечности материала, который подвергается быстрым и частым изменениям температуры. Быстрое изменение температурного режима может стать причиной разрушения.

как расчитывается и для чего нужен

Вопрос. Здравствуйте! Подскажите пожалуйста, что такое коэффициент расширения бетона? Какое его практическое применение? Спасибо!

Ответ. Добрый день! В строительной практике применяется коэффициент температурного расширения бетона. Его значение определяет отклонение линейных размеров бетонной плиты (бетонного блока) при изменении температуры окружающей среды.

Поэтому данный параметр еще называют – коэффициент линейного расширения бетона. Среднее числовое значение коэффициента линейного расширения, которое используется проектировщиками для расчетов, оговорено в нормативном документе  СНиП 2.06.08-87 «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений» и составляет 0,00001 °С-1 (Градус Цельсия в минус первой степени).

Чтобы узнать на сколько увеличится размер бетонного блока необходимо перемножить: величину линейного размера, коэффициент теплового расширения бетона и разницу температуры. Например, бетонный блок длиной 550 мм, при нагреве на 40 градусов Цельсия увеличится на: 550х0,00001х40=0,22 мм.

Практическое применение коэффициента расширения бетона

Долговечность бетонных сооружений испытывающих значительные перепады температуры зависит от коэффициента линейного расширения заполнителя (щебень, гравий, известняк, мраморная крошка и пр.) и разницы между коэффициентами линейного расширения заполнителя и цементного теста.

При этом коэффициент расширения заполнителя определяет коэффициент теплового расширения бетона. Следовательно, для строительства бетонных сооружений работающих в условиях значительного перепада температуры, необходимо подбирать горные породы (заполнитель) обладающие коэффициентом расширения ниже, чем коэффициент расширения цементного камня.

К таким горным породам относится широко применяемый гранит (коэффициент расширения 0,0000074 °С-1), базальт (коэффициент расширения 0,0000065 °С-1)и известняк (коэффициент расширения 0,000008). К не рекомендованным горным породам относятся: калиевые полевые шпаты, кальцит, мрамор и другие горные породы с большим количеством монокристаллов.

Вывод. Так как в частном строительстве в качестве наполнителя, как правило, используется гранитный, гравийный или известняковый щебень вы можете не обращать внимания на коэффициент расширения бетона – долговечность вашего сооружения не зависит от данной характеристики.

Коэффициент температурного расширения бетона: как рассчитать

Для того чтобы построить прочное здание, специалисты определяют коэффициент линейного расширения бетона. Так строитель может узнать, на сколько изменится в длину материал после нагревания. Такие расчеты позволяют избежать преждевременной деформации постройки, появление трещин и увеличить эксплуатационную стойкость сооружения.

Что это такое?

Термин коэффициент расширения бетона обозначает, как сильно расширяется строительный материал при увеличении температуры.

Понятие связано с теплоемкостью и теплопроводностью раствора. Бетон, который может расширяться, имеет в составе добавки или напрягающий цемент. Таким образом, в результате получается стойкая смесь, которая способна изменяться в размере. Кроме этого, для создания конструкции необходимы швы, поддерживающие блоки. Если возникает слишком большой температурный перепад, то бетон может потрескаться. Для этого стараются правильно подобрать состав материала с высоким коэффициентом, поэтому можно предотвратить появление трещин.

Как рассчитать показатель температурного расширения?

Чтобы определить данный показатель, нужно сделать замер длины изделия до повышенного термического воздействия.

Можно самостоятельно измерить расширение. Для этого измеряется исходная длина. После температура повышается на 1 градус. Стоит помнить, что уровень тепла должен быть одинаковый по всему периметру. После уточняют величину удлинения. Для микроизменений используют микроскоп. Кроме этого, коэффициент теплового расширения бетона можно вычислить по формуле: l=l0(1+α⋅ΔT). В этом уравнении l обозначает расширение, ΔT — температуру, при которой произошли изменения, а l0 — начальная длина.

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

Коэффициент температурного расширения неразрывно связан с теплоемкостью, используемых при строительстве. Под этим термином подразумевает определенное количество тепла, которое нужно смеси для того, чтобы поднять температуру. Так как выделяют несколько типов растворов, то и коэффициент будет меняться от наполнителей. Так, теплоемкость воздушно-сухого бетона равняется 1,35 Вт (м*°С). Это говорит о том, что показатель высокий и потому нужен дополнительный утеплитель. У пористых смесей значение теплоемкости низкое (0,35—0,75 ВТ).

Данный коэффициент зависит и от теплоемкости материала.

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 линейного расширения бетона


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).

В таблице рассмотрены: алюминий Al, медь Cu, сталь, гранит, базальт, кварцит, песчаник, известняк, стеновой кирпич, клинкерный кирпич, силикатный кирпич, легкобетонные камни, газобетонные блоки, бетон, железобетон, цементный раствор, известковый раствор, сложные штукатурки, дерево, параллельно волокнам, стекло.

Из указанных строительных материалов наиболее низким коэффициентом теплового линейного расширения обладает клинкерный кирпич (его КТЛР равен 3,5·10-6 1/град), а также древесина, штукатурки, стеновой кирпич и базальт. Следует отметить, что высокий коэффициент теплового расширения свойственен металлам таким, как алюминий, медь или сталь. Например, коэффициент линейного расширения алюминия равен 24·10-6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали.

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

Чтобы вычислить увеличение линейных размеров материала за счет теплового расширения, необходимо умножить значение температурного коэффициента линейного расширения на линейный размер материала и на разность температур в градусах Цельсия или Кельвина. Например, стеновой кирпич (КТЛР= 0,000006 град-1) длиной 240 мм при нагревании на 100 градусов удлинится на 0,144 мм.

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.

thermalinfo.ru

Плотность бетона. Усадка и набухание бетона. Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Плотность бетона. Усадка и набухание бетона. Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Плотность бетона.

Практическая плотность тяжелого (обычного) бетона составляет 2,3 г/см3 = 2300 кг/м3. (1,8-2,7 г/см3 ).

Усадка и набухание бетона.

Изменение размера бетонных конструкций из-за изменения влажности бетона это усадка и набухание. Происходит даже при неизменной температуре.

Усадка бетона имеет довольно сложную природу, но факт в том, что при твердении бетона на воздухе — при высыхании он будет иметь усадку порядка 0,3 мм на каждый метр линейного размера. Чем больше была доля цемента в растворе, тем выше усадка. При большой толщине бетона он высохнет снаружи, а внутри — еще нет, что приводит к появлению внутренних напряжений и дефектам.

Обратный процесс — набухание сухого бетона под действием влаги характеризует та-же величина 0,3 мм/м. Чем больше была доля цемента в растворе, тем выше набухание.

Поэтому, даже для работы бетонной конструкции в условиях постоянной температуры необходимо преусматривать усадочные швы.

Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Изменение линейного размера бетона под действием температуры характеризуется линейным коэффициентом теплового (температурного) расширения. Характерной величиной коэффициента для бетона является 0,00001 (°С)-1, следовательно, при изменении температуры на 80 °С (-40/+40 °С) расширение достигает примерно 0,8 мм/м. Таким образом, в любой бетонной конструкции необходимы температурные швы.

Температурно усадочный шов в РФ уж никак не может быть менее 1,1 мм на метр линейного размера (0,3 мм — усадка, 0,8 — температурный), в СНИПах — величины выше и они, конечно, обязательны, когда обязательны. Имейте в виду, что температурные колебания более 80 °С почти наверняка вызовут растрескивание бетона с жестким наполнителем из-за разницы в тепловом раширении раствора и наполнителя.

Теплопроводность монолитного бетона в воздушно-сухом состоянии 1,35 Вт/(м*°С) = 1,5 ккал/(ч*м*°С). Высокая теплопроводность тяжелого бетона требует обязательного утепления наружных бетонных стен.

Теплопроводность пористых бетонов — от 0,35 до 0,7 Вт/(м*°С) = 0,3-0,6 ккал/(ч*м*°С), но при огромном снижении прочности.

Теплоемкость удельная тяжелого и пористых бетонов в сухом состоянии — порядка 1 кДж/(кг*°С) = 0,2 ккал/(кг °С)

Теплоемкость объемная тяжелого бетона — порядка 2,5 кДж/(м3*К) а пористых — зависит от плотности.

Теплоемкость удельная бетонной смеси (незастывшей) сотавляет порядка 1,5 кДж/(кг*°С) = 0,3 ккал/(кг °С), но помните — смесь легче тяжелого бетона и тяжелее пористого.

tehtab.ru

Теплоемкость бетона Коэффициент расширения бетона

При строительстве домов с использованием бетона, всегда производятся расчеты, так вот для этого обязательно нужно знать удельную теплоемкость бетона. Удельная теплоемкость или просто теплоемкость бетона, очень важна и без нее не обойтись, в строительстве, когда например рассчитывается теплопроводность конструкции, для того что определить расходы на ускорение твердения строения из 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

Меняющийся размер бетона, из за влияния температуры, обозначается коэффициентом расширения бетона. Размер этого коэффициента расширения бетона равен 0.00001 (ºС)-1, а это означает, что если температура изменится на 80 ºС, то расширение будет около 0.8 мм/м. Получается, что для любой бетонной постройки требуются температурные швы.

Температурно усадочные швы

Температурно усадочные швы, в России должны быть начиная от 1.1 мм на 1м, делая вывод из расчета 0.3 мм — это усадка + 0.8 — температурный коэффициент. В строительных нормах и правилах (СНИП), размеры больше, так же стоит учитывать и то, что изменения температур порядка 80 ºС и больше, вызывают трещины в бетоне, который имеет жесткий наполнитель внутри, потому что существует разница коэффициентов расширения раствора и внутреннего наполнителя.

Связанные статьи:

  • Дома из пенобетонных блоков
  • Сколько цемента в кубе бетона

Теплоемкости бетонов

Теплопроводность монолитных бетонов при условии что он воздушно-сухой составляет порядка 1.35 Bт/(m*ºC) = 1.5 ккал/(ч*м*ºС). Высокие характеристики теплопроводности такого тяжелого бетона, заставляют обязательно использовать утепление наружных стен из монолитного бетона.

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

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.-6. Почти как и у коэффициента расширения стали (в зависимости от марки они так же изменяются), в связи с чем железобетонные конструкции очень распространены.

betonobeton.ru

Температурный коэффициент линейного расширения

Материал

Коэффициент линейного теплового расширения

10-6 °С-1

10-6 °F-1

ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) термопласт 73.8 41
ABS — стекло, армированное волокнами 30.4 17
Акриловый материал, прессованный 234 130
Алмаз 1.1 0.6
Алмаз технический 1.2 0.67
Алюминий 22.2 12.3
Ацеталь 106.5 59.2
Ацеталь , армированный стекловолокном 39.4 22
Ацетат целлюлозы (CA) 130 72.2
Ацетат бутират целлюлозы (CAB) 25.2 14
Барий 20.6 11.4
Бериллий 11.5 6.4
Бериллиево-медный сплав (Cu 75, Be 25) 16.7 9.3
Бетон 14.5 8.0
Бетонные структуры 9.8 5.5
Бронза 18.0 10.0
Ванадий 8 4.5
Висмут 13 7.3
Вольфрам 4.3 2.4
Гадолиний 9 5
Гафний 5.9 3.3
Германий 6.1 3.4
Гольмий 11.2 6.2
Гранит 7.9 4.4
Графит, чистый 7.9 4.4
Диспрозий 9.9 5.5
Древесина, пихта, ель 3.7 2.1
Древесина дуба, параллельно волокнам 4.9 2.7
Древесина дуба , перпендикулярно волокнам 5.4 3.0
Древесина, сосна 5 2.8
Европий 35 19.4
Железо, чистое 12.0 6.7
Железо, литое 10.4 5.9
Железо, кованое 11.3 6.3
Золото 14.2 8.2
Известняк 8 4.4
Инвар (сплав железа с никелем) 1.5 0.8
Инконель (сплав) 12.6 7.0
Иридий 6.4 3.6
Иттербий 26.3 14.6
Иттрий 10.6 5.9
Кадмий 30 16.8
Калий 83 46.1 — 46.4
Кальций 22.3 12.4
Каменная кладка 4.7 — 9.0 2.6 — 5.0
Каучук, твердый 77 42.8
Кварц 0.77 — 1.4 0.43 — 0.79
Керамическая плитка (черепица) 5.9 3.3
Кирпич 5.5 3.1
Кобальт 12 6.7
Констанан (сплав) 18.8 10.4
Корунд, спеченный 6.5 3.6
Кремний 5.1 2.8
Лантан 12.1 6.7
Латунь 18.7 10.4
Лед 51 28.3
Литий 46 25.6
Литая стальная решетка 10.8 6.0
Лютеций 9.9 5.5
Литой лист из акрилового пластика 81 45
Магний 25 14
Марганец 22 12.3
Медноникелевый сплав 30% 16.2 9
Медь 16.6 9.3
Молибден 5 2.8
Монель-металл (никелево-медный сплав) 13.5 7.5
Мрамор 5.5 — 14.1 3.1 — 7.9
Мыльный камень (стеатит) 8.5 4.7
Мышьяк 4.7 2.6
Натрий 70 39.1
Нейлон, универсальный 72 40
Нейлон, Тип 11 (Type 11) 100 55.6
Нейлон, Тип 12 (Type 12) 80.5 44.7
Нейлон литой , Тип 6 (Type 6) 85 47.2
Нейлон, Тип 6/6 (Type 6/6), формовочный состав 80 44.4
Неодим 9.6 5.3
Никель 13.0 7.2
Ниобий (Columbium) 7 3.9
Нитрат целлюлозы (CN) 100 55.6
Окись алюминия 5.4 3.0
Олово 23.4 13.0
Осмий 5 2.8
Палладий 11.8 6.6
Песчаник 11.6 6.5
Платина 9.0 5.0
Плутоний 54 30.2
Полиалломер 91.5 50.8
Полиамид (PA) 110 61.1
Поливинилхлорид (PVC) 50.4 28
Поливинилденфторид (PVDF) 127.8 71
Поликарбонат (PC) 70.2 39
Поликарбонат — армированный стекловолокном 21.5 12
Полипропилен — армированный стекловолокном 32 18
Полистирол (PS) 70 38.9
Полисульфон (PSO) 55.8 31
Полиуретан (PUR), жесткий 57.6 32
Полифенилен — армированный стекловолокном 35.8 20
Полифенилен (PP), ненасыщенный 90.5 50.3
Полиэстер 123.5 69
Полиэстер, армированный стекловолокном 25 14
Полиэтилен (PE) 200 111
Полиэтилен — терефталий (PET) 59.4 33
Празеодимий 6.7 3.7
Припой 50 — 50 24.0 13.4
Прометий 11 6.1
Рений 6.7 3.7
Родий 8 4.5
Рутений 9.1 5.1
Самарий 12.7 7.1
Свинец 28.0 15.1
Свинцово-оловянный сплав 11.6 6.5
Селен 3.8 2.1
Серебро 19.5 10.7
Скандий 10.2 5.7
Слюда 3 1.7
Сплав твердый (Hard alloy) K20 6 3.3
Сплав хастелой (Hastelloy) C 11.3 6.3
Сталь 13.0 7.3
Сталь нержавеющая аустенитная (304) 17.3 9.6
Сталь нержавеющая аустенитная (310) 14.4 8.0
Сталь нержавеющая аустенитная (316) 16.0 8.9
Сталь нержавеющая ферритная (410) 9.9 5.5
Стекло витринное (зеркальное, листовое) 9.0 5.0
Стекло пирекс, пирекс 4.0 2.2
Стекло тугоплавкое 5.9 3.3
Строительный (известковый) раствор 7.3 — 13.5 4.1-7.5
Стронций 22.5 12.5
Сурьма 10.4 5.8
Таллий 29.9 16.6
Тантал 6.5 3.6
Теллур 36.9 20.5
Тербий 10.3 5.7
Титан 8.6 4.8
Торий 12 6.7
Тулий 13.3 7.4
Уран 13.9 7.7
Фарфор 3.6-4.5 2.0-2.5
Фенольно-альдегидный полимер без добавок 80 44.4
Фторэтилен пропилен (FEP) 135 75
Хлорированный поливинилхлорид (CPVC) 66.6 37
Хром 6.2 3.4
Цемент 10.0 6.0
Церий 5.2 2.9
Цинк 29.7 16.5
Цирконий 5.7 3.2
Шифер 10.4 5.8
Штукатурка 16.4 9.2
Эбонит 76.6 42.8
Эпоксидная смола , литая резина и незаполненные продукты из них 55 31
Эрбий 12.2 6.8
Этилен винилацетат (EVA) 180 100
Этилен и этилакрилат (EEA) 205 113.9

Эфир виниловый

16 — 22 8.7 — 12

Примечание: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

Вас также может заинтересовать:

Коэффициент объемного расширения

ТКЛР материалов, используемых в электронике

temperatures.ru

Коэффициент температурного расширения бетона


Коэффициент расширения бетона

Определение коэффициента расширения бетона относится к разряду реологических исследований – то есть направления, посвященного деформации и текучести веществ. Коэффициент температурного или теплового расширения является величиной, показывающей изменение объема и линейных параметров изделия при изменении температуры и постоянном давлении. Данное свойство относится ко всем веществам и материалам, имеющим атомно-молекулярную структуру. При их нагревании происходит увеличение расстояния между отдельными атомами и молекулами (для жидкостей и газов) или возрастание диапазона колебаний элементов в кристаллической решетке твердых веществ, следствием чего и является увеличение их объема.

Данный показатель неразрывно связан с такой его характеристикой, как теплопроводность. Последняя определяется как способность изделия передавать тепло, проходящее сквозь его толщу. Теплопроводность непосредственно связана с составом материала. Чем более плотной является его структура, тем выше данный показатель.

Показатели теплопроводности у тяжелых и легких бетонов существенно различаются. Теплопроводность тяжелых бетонов значительно выше, чем ячеистых, что является их существенным недостатком. Поэтому стены из тяжелого бетона нуждаются в дополнительном утеплении. При этом последняя так же зависит от уровня влажности окружающей среды.

Коэффициент расширения бетона составляет 0,00001оС. Это означает, что при увеличении температуры окружающей среды на 50оС бетонная конструкция способна увеличиваться в объеме, и данный показатель будет находиться в пределах 0,5мм/м. Диапазон колебания температур, превышающий 80оС приводит к возрастанию данного показателя. Так же на величину коэффициента линейного напряжения влияет величина фракции заполнителя: чем она выше, тем больше данный показатель. Возрастание объема составляющих частей бетонной конструкции приводит к возникновению сильных внутренних напряжений в материале, вследствие чего плиты начинают растрескиваться и крошиться, что сразу же сказывается на длительности их эксплуатации, уменьшая ее в разы.

Для предотвращения негативных последствий данного явления используют температурные швы, которые представляют собой углубления, проделанные на поверхности материала. Именно они, а не сама плита, при возникновении деформирующих сил принимают основную нагрузку.

    Контроль качества бетона

    Контроль качества бетона является составляющей частью цикла его производства. Контроль реализуется в следующих видах: как проведение предварительных проверок качества исходных материалов, используемых при производстве бетонных изделий; как контроль за технологией …

    Класс и марка бетона

    Качество бетонов, как и любых других строительных материалов, регулируется государственными стандартами. Установленная ими классификация позволяет контролировать качество продукции и легко ориентироваться в ее ассортименте, выбирая необходимый класс в …

    Искусственный камень из бетона

    Бетон в последние десятилетия применяется не только как строительный, но и как декоративный материал. Искусственный камень из бетона, полученный путем применения его дополнительной обработки, позволяет создать имитацию практически …

prorabprorabich.ru

Усадка и термическое расширение жароупорного бетона

Усадка для жароупорного бетона является важным показателем, так как такой бетон (в отличие от обычных огнеупорных изделий) предварительно не обжигается, а подвергается нагреванию непосредственно в элементах конструкции. Следовательно, вся усадка жароупорного бетона происходит в рабочем состоянии, т. е. уже в процессе эксплуатации теплового агрегата. При нагревании в бетоне возникают напряжения, зависящие от таких факторов, как термическое расширение или усадка составляющих компонентов, температура и скорость нагрева, упруго-пластические свойства и предельные деформации составляющих компонентов, относительное количество в бетоне вещества, претерпевающего усадку при нагревании, зерновой состав и максимальная крупность зерен заполнителя.

Вследствие внутренних напряжений при нагреве жароупорного бетона могут возникать не только упругие, но также пластические и остаточные деформации, а при этом нарушается структура, что сказывается на свойствах жароупорного бетона и в том числе и на усадке.

В температурном интервале от 600 (700) до 800° кривая усадки имеет примерно горизонтальный участок, т. е. усадка не увеличивается с повышением температуры. Очевидно, в этом интервале структура бетона видоизменяется. Действительно, прочность бетона в этом интервале снижается наиболее резко. При температурах выше 800° происходит дальнейшее «разрыхление» структуры бетона и прочность его снижается до минимума примерно при температуре 1000°.

Кажущаяся усадка бетона заметно уменьшается или даже наоборот—бетон как бы увеличивается в объеме. Очевидно, этому соответствует и поведение цементного камня, т. е. наблюдаемое иногда уменьшение усадки при температуре 1000° по сравнению с усадкой при 800°. При температурах 800—1100° линейная усадка жароупорных бетонов на портландцементе составляет от 0,2 до 0,7%.

Рис. 59 Коэффициент линейного термического расширения жароупорного бетона на портландцементе с шамотным заполнителем и его составляющих в зависимости от температуры нагрева: 1—шамот; 2—бетон; 3—портландцемент с 25% тонкомолотого шамота.

Из графика (рис. 59) видно, что коэффициент термического расширения шамота в интервале температур 300—900° колеблется от и 6 10-6 до 8- 10-6. Коэффициент термического расширения жароупорного бетона на портландцементе с шамотным заполнителем соответствует коэффициенту термического расширения шамота и составляет 5- 10-6— 8 — 10-6, что свидетельствует о том, что термическое расширение бетона в большой степени зависит от заполнителя. Коэффициент термического расширения жароупорного бетона на портландцементе с заполнителем из отвального доменного шлака в интервале от 200 до 700° составляет от 8- 10-6 до 11 — 10-6, а для бетона на заполнителе из каширского котельного шлака — 4-10-6—5 — 10-6.

www.stroimt.ru

Коэффициент термического расширения бетона

Page 2

Фото вибропрессованного кирпича, блока, тротуарной плитки, бордюров, бордюрного каменя. Посмотреть все вибропрессованные кирпичи, блоки плитку и др. изделия Фото вибропрессованного блока. Посмотреть все вибропрессованные блоки Фото гиперпрессованного кирпича. Посмотреть все гиперпрессованные кирпичи Фото силикатного кирпича. Посмотреть все силикатные кирпичи Фото керамического кирпича (с обжигом). Посмотреть все керамические кирпичи   

www.vogean.com

Коэффициент теплового линейного расширения для некоторых распространенных материалов, таких как: алюминий, медь, стекло, железо и многое другое.

Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины, включая температуры кипения, плавления, пламени и т.д …… / / Коэффициенты теплового линейного расширения, теплового объемного расширения.  / / Коэффициент теплового линейного расширения для некоторых распространенных материалов, таких как: алюминий, медь, стекло, железо и многое другое.

Основная деятельность нашего предприятия: строительство заводов, производство оборудования, технологических линий и станков по производству: кирпича, блока, тротуарной плитки, бордюров и других строительных материалов (вибропрессования и гиперпрессования),

а так же силикатного кирпича (с автоклавной обработкой) и керамического кирпича (с обжигом).

Коэффициент линейного теплового расширения для некоторых распространенных материалов, таких как: алюминий, медь, стекло, железо и многое другое.

Коэффициент линейного теплового расширения для некоторых распространенных материалов, таких как: алюминий, медь, стекло, железо и многое другое.

Материал

Коэффициент линейного теплового расширения

(10-6 м/(мK)) / ( 10-6 м/(мoС))

(10-6 дюйм/(дюйм oF))

ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) термопласт 73.8 41
ABS — стекло, армированное волокнами 30.4 17
Акриловый материал, прессованный 234 130
Алмаз 1.1 0.6
Алмаз технический 1.2 0.67
Алюминий 22.2 12.3
Ацеталь 106.5 59.2
Ацеталь , армированный стекловолокном 39.4 22
Ацетат целлюлозы (CA) 130 72.2
Ацетат бутират целлюлозы (CAB) 25.2 14
Барий 20.6 11.4
Бериллий 11.5 6.4
Бериллиево-медный сплав (Cu 75, Be 25) 16.7 9.3
Бетон 14.5 8.0
Бетонные структуры 9.8 5.5
Бронза 18.0 10.0
Ванадий 8 4.5
Висмут 13 7.3
Вольфрам 4.3 2.4
Гадолиний 9 5
Гафний 5.9 3.3
Германий 6.1 3.4
Гольмий 11.2 6.2
Гранит 7.9 4.4
Графит, чистый 7.9 4.4
Диспрозий 9.9 5.5
Древесина, пихта, ель 3.7 2.1
Древесина дуба, параллельно волокнам 4.9 2.7
Древесина дуба , перпендикулярно волокнам 5.4 3.0
Древесина, сосна 5 2.8
Европий 35 19.4
Железо, чистое 12.0 6.7
Железо, литое 10.4 5.9
Железо, кованое 11.3 6.3
Золото 14.2 8.2
Известняк 8 4.4
Инвар (сплав железа с никелем) 1.5 0.8
Инконель (сплав) 12.6 7.0
Иридий 6.4 3.6
Иттербий 26.3 14.6
Иттрий 10.6 5.9
Кадмий 30 16.8
Калий 83 46.1 — 46.4
Кальций 22.3 12.4
Каменная кладка 4.7 — 9.0 2.6 — 5.0
Каучук, твердый 77 42.8
Кварц 0.77 — 1.4 0.43 — 0.79
Керамическая плитка (черепица) 5.9 3.3
Кирпич 5.5 3.1
Кобальт 12 6.7
Констанан (сплав) 18.8 10.4
Корунд, спеченный 6.5 3.6
Кремний 5.1 2.8
Лантан 12.1 6.7
Латунь 18.7 10.4
Лед 51 28.3
Литий 46 25.6
Литая стальная решетка 10.8 6.0
Лютеций 9.9 5.5
Литой лист из акрилового пластика 81 45
Магний 25 14
Марганец 22 12.3
Медноникелевый сплав 30% 16.2 9
Медь 16.6 9.3
Молибден 5 2.8
Монель-металл (никелево-медный сплав) 13.5 7.5
Мрамор 5.5 — 14.1 3.1 — 7.9
Мыльный камень (стеатит) 8.5 4.7
Мышьяк 4.7 2.6
Натрий 70 39.1
Нейлон, универсальный 72 40
Нейлон, Тип 11 (Type 11) 100 55.6
Нейлон, Тип 12 (Type 12) 80.5 44.7
Нейлон литой , Тип 6 (Type 6) 85 47.2
Нейлон, Тип 6/6 (Type 6/6), формовочный состав 80 44.4
Неодим 9.6 5.3
Никель 13.0 7.2
Ниобий (Columbium) 7 3.9
Нитрат целлюлозы (CN) 100 55.6
Окись алюминия 5.4 3.0
Олово 23.4 13.0
Осмий 5 2.8
Палладий 11.8 6.6
Песчаник 11.6 6.5
Платина 9.0 5.0
Плутоний 54 30.2
Полиалломер 91.5 50.8
Полиамид (PA) 110 61.1
Поливинилхлорид (PVC) 50.4 28
Поливинилденфторид (PVDF) 127.8 71
Поликарбонат (PC) 70.2 39
Поликарбонат — армированный стекловолокном 21.5 12
Полипропилен — армированный стекловолокном 32 18
Полистирол (PS) 70 38.9
Полисульфон (PSO) 55.8 31
Полиуретан (PUR), жесткий 57.6 32
Полифенилен — армированный стекловолокном 35.8 20
Полифенилен (PP), ненасыщенный 90.5 50.3
Полиэстер 123.5 69
Полиэстер, армированный стекловолокном 25 14
Полиэтилен (PE) 200 111
Полиэтилен — терефталий (PET) 59.4 33
Празеодимий 6.7 3.7
Припой 50 — 50 24.0 13.4
Прометий 11 6.1
Рений 6.7 3.7
Родий 8 4.5
Рутений 9.1 5.1
Самарий 12.7 7.1
Свинец 28.0 15.1
Свинцово-оловянный сплав 11.6 6.5
Селен 3.8 2.1
Серебро 19.5 10.7
Скандий 10.2 5.7
Слюда 3 1.7
Сплав твердый (Hard alloy) K20 6 3.3
Сплав хастелой (Hastelloy) C 11.3 6.3
Сталь 13.0 7.3
Сталь нержавеющая аустенитная (304) 17.3 9.6
Сталь нержавеющая аустенитная (310) 14.4 8.0
Сталь нержавеющая аустенитная (316) 16.0 8.9
Сталь нержавеющая ферритная (410) 9.9 5.5
Стекло витринное (зеркальное, листовое) 9.0 5.0
Стекло пирекс, пирекс 4.0 2.2
Стекло тугоплавкое 5.9 3.3
Строительный (известковый) раствор 7.3 — 13.5 4.1-7.5
Стронций 22.5 12.5
Сурьма 10.4 5.8
Таллий 29.9 16.6
Тантал 6.5 3.6
Теллур 36.9 20.5
Тербий 10.3 5.7
Титан 8.6 4.8
Торий 12 6.7
Тулий 13.3 7.4
Уран 13.9 7.7
Фарфор 3.6-4.5 2.0-2.5
Фенольно-альдегидный полимер без добавок 80 44.4
Фторэтилен пропилен (FEP) 135 75
Хлорированный поливинилхлорид (CPVC) 66.6 37
Хром 6.2 3.4
Цемент 10.0 6.0
Церий 5.2 2.9
Цинк 29.7 16.5
Цирконий 5.7 3.2
Шифер 10.4 5.8
Штукатурка 16.4 9.2
Эбонит 76.6 42.8
Эпоксидная смола , литая резина и незаполненные продукты из них 55 31
Эрбий 12.2 6.8
Этилен винилацетат (EVA) 180 100
Этилен и этилакрилат (EEA) 205 113.9

Эфир виниловый

16 — 22 8.7 — 12
  • T(oC) = 5/9[T(oF) — 32]
  • 1 дюйм = 25.4 мм
  • 1 фут = 0.3048 м

tehtab.ru

Плотность бетона. Усадка и набухание бетона. Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Плотность бетона. Усадка и набухание бетона. Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Плотность бетона.

Практическая плотность тяжелого (обычного) бетона составляет 2,3 г/см3 = 2300 кг/м3. (1,8-2,7 г/см3 ).

Усадка и набухание бетона.

Изменение размера бетонных конструкций из-за изменения влажности бетона это усадка и набухание. Происходит даже при неизменной температуре.

Усадка бетона имеет довольно сложную природу, но факт в том, что при твердении бетона на воздухе — при высыхании он будет иметь усадку порядка 0,3 мм на каждый метр линейного размера. Чем больше была доля цемента в растворе, тем выше усадка. При большой толщине бетона он высохнет снаружи, а внутри — еще нет, что приводит к появлению внутренних напряжений и дефектам.

Обратный процесс — набухание сухого бетона под действием влаги характеризует та-же величина 0,3 мм/м. Чем больше была доля цемента в растворе, тем выше набухание.

Поэтому, даже для работы бетонной конструкции в условиях постоянной температуры необходимо преусматривать усадочные швы.

Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Изменение линейного размера бетона под действием температуры характеризуется линейным коэффициентом теплового (температурного) расширения. Характерной величиной коэффициента для бетона является 0,00001 (°С)-1, следовательно, при изменении температуры на 80 °С (-40/+40 °С) расширение достигает примерно 0,8 мм/м. Таким образом, в любой бетонной конструкции необходимы температурные швы.

Температурно усадочный шов в РФ уж никак не может быть менее 1,1 мм на метр линейного размера (0,3 мм — усадка, 0,8 — температурный), в СНИПах — величины выше и они, конечно, обязательны, когда обязательны. Имейте в виду, что температурные колебания более 80 °С почти наверняка вызовут растрескивание бетона с жестким наполнителем из-за разницы в тепловом раширении раствора и наполнителя.

Теплопроводность монолитного бетона в воздушно-сухом состоянии 1,35 Вт/(м*°С) = 1,5 ккал/(ч*м*°С). Высокая теплопроводность тяжелого бетона требует обязательного утепления наружных бетонных стен.

Теплопроводность пористых бетонов — от 0,35 до 0,7 Вт/(м*°С) = 0,3-0,6 ккал/(ч*м*°С), но при огромном снижении прочности.

Теплоемкость удельная тяжелого и пористых бетонов в сухом состоянии — порядка 1 кДж/(кг*°С) = 0,2 ккал/(кг °С)

Теплоемкость объемная тяжелого бетона — порядка 2,5 кДж/(м3*К) а пористых — зависит от плотности.

Теплоемкость удельная бетонной смеси (незастывшей) сотавляет порядка 1,5 кДж/(кг*°С) = 0,3 ккал/(кг °С), но помните — смесь легче тяжелого бетона и тяжелее пористого.

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).

В таблице рассмотрены: алюминий Al, медь Cu, сталь, гранит, базальт, кварцит, песчаник, известняк, стеновой кирпич, клинкерный кирпич, силикатный кирпич, легкобетонные камни, газобетонные блоки, бетон, железобетон, цементный раствор, известковый раствор, сложные штукатурки, дерево, параллельно волокнам, стекло.

Из указанных строительных материалов наиболее низким коэффициентом теплового линейного расширения обладает клинкерный кирпич (его КТЛР равен 3,5·10-6 1/град), а также древесина, штукатурки, стеновой кирпич и базальт. Следует отметить, что высокий коэффициент теплового расширения свойственен металлам таким, как алюминий, медь или сталь. Например, коэффициент линейного расширения алюминия равен 24·10-6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали.

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

Чтобы вычислить увеличение линейных размеров материала за счет теплового расширения, необходимо умножить значение температурного коэффициента линейного расширения на линейный размер материала и на разность температур в градусах Цельсия или Кельвина. Например, стеновой кирпич (КТЛР= 0,000006 град-1) длиной 240 мм при нагревании на 100 градусов удлинится на 0,144 мм.

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.

Коэффициент линейного расширения – обзор

4.8.4.4.2 Анизотропные композиты

Поскольку направление пластического течения очень чувствительно зависит от распределения ориентации арматуры, коэффициент линейного расширения композита в заданном направлении будет стремиться к правило смешения в полностью пластичном матричном режиме только при условии идеально изотропного распределения фаз.

Многие авторы сообщают о появлении заметных петель гистерезиса в реакции на тепловое расширение однонаправленных непрерывных волоконных MMC, подвергнутых термоциклированию (Garmong, 1974; Kural and Min, 1984; Tompkins and Dries, 1988; Dumant et al., 1988; Масутти и др. , 1990; Лаком и др. , 1990; Вайдья и Чавла, 1994 г.; Бём и др. , 1995; Чун и др. , 1995; Корб и др. , 1998). Подобно изотропным композитам, это поведение можно довольно просто рассматривать как результат последовательности упругих и пластических деформаций в противоположных направлениях при повышении или понижении температуры (например, Рабинович и др. , 1983; Курал и Мин, 1984; Дюман ). и др. , 1988; Clyne and Withers, 1993).

В качестве примера на рис. 11 представлены кривые расширения в осевом направлении во время первого и второго циклов между комнатной температурой и 550 °C для композита, состоящего из матрицы Al-3%Mg с 30 об.% однонаправленного сплошного SiC волокна (Nicalon ® ) (Masutti и др. , 1990). Композит предварительно охлаждали до температуры жидкого азота. Первый термический цикл заканчивается с отрицательной остаточной деформацией, так как осевое напряжение в волокнах в конце охлаждения является более сжимающим, чем в исходном образце, нагретом от низкой температуры.Контур осевого расширения работает по часовой стрелке. Как было предложено Masutti et al. (1990 г.), осевые фазовые напряжения можно довольно просто оценить по кривым расширения на рис. 11, учитывая, что внутренние напряжения практически равны нулю при 550 °C. Следовательно, при охлаждении (нагреве) от (до) этой температуры отклонение осевой деформации композита ε3c=ε3r от деформации теплового расширения волокон α r Δ T равно упругой деформации волокон.Используя соотношение равновесия

Рис. 11. Кривые расширения в осевом направлении во время первого и второго циклов между комнатной температурой и 550 °C для композита, состоящего из матрицы Al-3%Mg с 30% однонаправленных непрерывных волокон SiC.

Масутти и др. (1990), воспроизведено с разрешения Чепмена и Холла из Journal of Materials Science Letters, 1990, 9, 340–342.

[56]〈σ3m〉Vm+σ3rVr=0

и пренебрегая влиянием поперечных напряжений σ1r и σ2r на ε3r, получаем12 показано изменение среднего продольного напряжения 〈σ3m〉 в зависимости от температуры, рассчитанное по кривым рис. 11 с использованием уравнения [57]. Как показано на этом рисунке, тепловое расширение волокон α r Δ T было получено путем проведения прямой линии, экстраполирующей расширение композита при высокой температуре (где сопротивление текучести матрицы близко к нулю). Можно выделить два режима: упругий режим (пунктирные линии), при котором изменение 〈σ3m〉 можно аппроксимировать уравнением [18], и полностью пластический режим.Во втором режиме разность 〈σ3m〉−〈σ1m〉=〈σeffm〉 соответствует температурной зависимости предела текучести матрицы σ Y . Если 〈σ1m〉≈0, 〈σ1m〉≈σY и максимальная амплитуда гистерезиса деформации в осевом направлении, Δε3maxc, может быть аппроксимирована как (Pedersen, 1990)

Рис. 12. Изменение среднего продольного напряжения 〈σ3m 〉 как функция температуры, рассчитанная по кривым рис. 11 с использованием уравнения [57].

Масутти и др. (1990), воспроизведено с разрешения Чепмена и Холла из Journal of Materials Science Letters, 1990, 9, 340–342.

[58]Δε3maxc=2σYVmErVr

Ссылка на рис. 7 напоминает, что 〈σ1m〉 не равно нулю, так как равно VrVmσrr. Тем не менее пренебрежение в уравнении [58] влиянием поперечных напряжений на ε3r частично компенсирует приближение 〈σ1m〉≈0.

Используя аналогичный метод, Nassini et al. (2001) проследили температурную зависимость напряжения матрицы в плоскости во время циклирования между КТ и 560 °C композитов на основе алюминия, содержащих случайное плоскостное распределение волокон Al 2 O 3 (Saffil).Детальное понимание роли межфазного скольжения и ползучести матрицы во время термоциклирования композитов с непрерывным волокном было дано Даттой (2000) с помощью микромеханической модели, учитывающей работу нескольких механизмов ползучести матрицы на различных стадиях термоциклирования. Модель включает эффект межфазного скольжения с помощью механизма, контролируемого диффузией границы раздела. Результаты моделирования сравнивались с экспериментальными данными для композита однонаправленное графитовое волокно/алюминий 6061.

Если бы предел текучести σ Y не зависел бы от температуры, КТР в осевом направлении α 3c был бы равен α r на той части кривой расширения, где матрица полностью пластична. Принимая во внимание сохранение объема и применяя закон смешения для выражения объемного расширения α ii c композита, поперечный КТР α 1c будет тогда (Böhm et al. , 1995)

[59]. ]α1c=αm+12(αm−αr)(1−3Vr)

Для низких V r коэффициент поперечного расширения композита, таким образом, может быть значительно больше, чем α m .

Однонаправленные ММС с непрерывным волокном демонстрируют гистерезис против часовой стрелки в направлении, поперечном волокнам (например, Böhm et al. , 1995). Это обратное поведение по отношению к продольному направлению в основном является результатом сохранения объема, связанного с пластической деформацией. Однако в направлении, перпендикулярном волокнам, упругая деформация в матрице действует в противовес пластическому течению матрицы. Следовательно, чем выше средние средние напряжения в фазах, тем меньше амплитуда поперечного гистерезиса.Для полностью пластического режима в литературе, по-видимому, не разработано замкнутое выражение радиального напряжения 〈σrm〉 на основе модели коаксиальных цилиндров. Таким образом, невозможно получить для поперечной амплитуды гистерезиса выражение напряжения смещения ε или , аналогичное уравнению [54].

Самая ранняя упругопластическая модель для прогнозирования КТР анизотропных композитов на основе подхода Эшелби была предложена Wakashima et al. (1974) для случая композита с непрерывными волокнами W в матрице Cu. Эта модель правильно предсказывает гистерезис по часовой стрелке в осевом направлении и дает аналитическое выражение для амплитуды петли. Было предложено несколько других моделей для прогнозирования коэффициентов теплового расширения α 3c и α 1c однонаправленных композитов с учетом более сложных ситуаций деформационного упрочнения матрицы и температурной зависимости σ Y .Эти модели были рассмотрены Ханом (1991). Подобно пластичности матрицы, межфазное скольжение также может способствовать релаксации внутренних напряжений. Теоретическое исследование влияния межфазного скольжения на КТР коротковолокнистого композита с чисто эластичными волокнами и матрицей было предложено Jasiuk et al. (1988) на основе анализа типа Эшелби.

Характеристики теплового расширения композитов, содержащих случайное плоское распределение волокон или нитевидных кристаллов, можно анализировать на основе тех же принципов, что и для однонаправленных композитов с непрерывными волокнами.В качестве примера на рис. 13(а) показаны кривые теплового расширения в направлениях, параллельном (ε1c) и перпендикулярном (ε3c) плоскости изотропии, измеренные для композита, состоящего из матрицы из чистого алюминия, армированной случайной плоской сеткой из 20% непрерывных волокон Inconel 601 (Salmon и др. , 1997; Boland и др. , 1998). Термоциклирование проводили при температуре от 310 до 30 °C. Первоначальная выдержка была сделана при 310 °C, чтобы можно было устранить фазовые напряжения за счет ползучести матрицы.Аналогичные результаты были представлены Neite и Mielke (1991) и Nassini et al. (2001) для композитов на основе алюминия, содержащих случайное плоскостное распределение волокон Al 2 O 3 (Saffil). Как и в однонаправленных композитах, поведение в плоскости определяется ограничениями, создаваемыми оптоволоконной сетью. Общее значение α 1c низкое, а гистерезис ε1c направлен по часовой стрелке. Напротив, α 3c близко к α m , а гистерезис ε3c направлен против часовой стрелки.Амплитуда гистерезиса деформации составляет примерно 0,3×10 -3 и 0,6×10 -3 в плоскостном и перпендикулярном направлениях соответственно. Таким образом, общий объем при данной температуре одинаков при нагревании и охлаждении.

Рис. 13. (a) Кривые теплового расширения, измеренные для чистого Al, для Inconel 600 и для композита, состоящего из матрицы из чистого Al, армированной случайной плоской сетью непрерывных волокон Inconel 601, направления параллельны (ε1c) и перпендикулярно (ε3c) плоскости изотропии; б – деформация нетермического расширения композита Δnon-therm.310–Tc рассчитано по кривым расширения по уравнению [59].

Если фазовые напряжения равны нулю при 310 °C, кривые теплового расширения на рис. 13(а) позволяют рассчитать деформацию композита при нетепловом расширении Δnon-therm.ΔTc во время циклирования. Действительно,

[60]Δнетерм.ΔTc=2ε1ΔTc+ε3ΔTc−3(εΔTrVr+εΔTmVm)

Результат показан на рис. 13(b). При охлаждении от 310°С композит демонстрирует достаточно линейный рост нетеплового объемного расширения, который достигает 1.4×10 -3 при 30°С. Никакой существенной разницы между рампами охлаждения и нагрева нельзя различить. Согласно уравнению [10], если при охлаждении не произошло изменения объемной доли пористости, среднее среднее напряжение матрицы при 30 °C может быть рассчитано как

[61]〈σmm〉310−30=Δнетепл. 30cVm(1Km−1Kr)

Принимая K Al =75,2 ГПа и K In601 =170 ГПа, получаем 〈σmm〉310-30=236 МПа. Соответствующее среднее среднее напряжение в волокнах будет около 950 МПа.Очевидно, что эти значения слишком высоки, чтобы быть правильными для случая матрицы из чистого алюминия, предел текучести которого не превышает 50 МПа. Пластическое течение и ползучесть, вызываемые локальными девиаторными напряжениями, безусловно, снижают средние средние фазовые напряжения до гораздо более низкого значения. На самом деле, в литературе нейтронографические и рентгеноструктурные исследования композитов на основе алюминия никогда не измеряли столь высокие термические фазовые напряжения в матрице. Вывод состоит в том, что для правильной интерпретации поведения расширения этого типа композита необходимо учитывать наличие пористости.По измерениям плотности очень трудно обнаружить объемные доли пористости порядка измеренного объемного расширения (0,1%).

Тепловое расширение и сжатие

Тепловое расширение и сжатие ТЕРМИЧЕСКИЙ РАСШИРЕНИЕ И СЖАТИЕ

Материалы расширяются или сжимаются при изменении температуры. Большинство материалов расширяются при нагревании и сжимаются при нагревании. охлажденный. При свободной деформации бетон будет расширяться или сжиматься из-за колебаний. в температуре.Размер бетонной конструкции, будь то мост, шоссе или здание не делают его невосприимчивым к воздействию температуры. Расширение и сжатие при изменении температуры происходят независимо от площади поперечного сечения конструкций.

Бетон слегка расширяется при повышении температуры и сжимается при повышении температуры падает. Изменения температуры могут быть вызваны условиями окружающей среды или гидратацией цемента (экзотермическая химический процесс, при котором цемент взаимодействует с водой в смеси бетона для создания вяжущего на основе гидрата силиката кальция и других составов).Среднее значение коэффициента теплового расширения бетона составляет около 10 миллионных долей на градус Цельсия (10×10 -6 /C), хотя наблюдались значения в диапазоне от 7 до 12 миллионных долей на градус Цельсия. Это соответствует изменению длины на 1,7 сантиметра на каждые 30,5 метра. бетона, подвергнутого повышению или понижению температуры до 38 градусов Цельсия.

Тепловое расширение и сжатие бетона зависит, главным образом, от тип заполнителя (сланец, известняк, кремнистый гравий, гранит), цементный содержание материала, водоцементное отношение, диапазон температур, возраст бетона, и относительной влажности окружающей среды.Из этих факторов в совокупности тип оказывает наибольшее влияние на расширение и сужение конкретный.

Серьезные проблемы возникают в массивных конструкциях, где тепло не рассеивается. Термическое сжатие на поверхности бетона без соответствующего изменения в его внутренней температуре вызовет тепловой перепад и потенциально привести к растрескиванию. Изменения температуры, которые приводят к укорочению, трескаются. бетонные элементы, удерживаемые на месте или удерживаемые другой частью конструкции, внутренней арматуры или грунтом.За например, на длинном защемленном бетонном участке допускается падение температуры. При понижении температуры бетон имеет тенденцию к укорачиванию, но не он закреплен по длине основания. Это приводит к тому, что бетон напрягается и в конце концов трескается.

Суставы – самый эффективный способ контроля растрескивание. Если значительный участок бетона не обеспечен должным образом разнесенные швы, чтобы приспособиться к температурным колебаниям, бетон растрескается по регулярному шаблону, связанному с каталогом температуры и ограничений.Контрольные стыки нарезаются, формируются или выпиливаются в тротуары, проезды, тротуары, полы и стены так, чтобы в этих швах возникали трещины а не случайным образом. Контрсуставные суставы обеспечивают движение в плоскости плиты или стены и вызвать растрескивание, вызванное термической усадкой в заранее выбранных местах. Один из самых экономичных способов изготовления деформационное соединение выполняется простым пропилом непрерывного разреза в верхней части плита с каменной пилой.

Информация составлена ​​Лоуренсом Грибоски.








 


Термическая экспансия — линейные коэффициенты расширения

92 — 108

08 Церий2 9
ABS (акрилонитрил бутадиенский стирол) термопластичный
ABS-PLASS, армированные волокно 31
Acetal — стекловолокна, армированные 39
Acetals
85 — 110
Акрил 68 — 75 68 — 75
глинозема (оксид алюминия, AL 2 O 3 ) 8.1
алюминий 21 — 24 21 — 24
5.3
amber 50207
26.5
Антимония 9 — 11
Arsenic 4.7
22
10
Benzocyclobutene 42
Бериллий 12
Висмут 13 — 13.5
Латунь 18 — 19
5
9
Кальций 22.9
Cooutchouc 66 — 69
Чугун Grey 10.8
Celluloiloid 100
50211
ацетат целлюлозы (CA) 130
Целлюлоза Acetate Butynate (CAB) 96 — 171
Нитрат целлюлозы (CN) 80 — 120
Цемент, портландцемент 11
хлорированные полиэфир 80
хлорированный поливинилхлорид (CPVC) 63 — 66
Chromium 6 — 7
глиняная плитка 5.9
Cobalt 12
Бетон 13 — 14
Бетонная конструкция 9,8
Константан2 — 18.8
Младший 16 — 16.7
17.8
Corundum, спеченные 6.5
Cupronickel 30% (Константан) 16.2
алмаз (углерод) 1.1 — 1.3
Ebonite
70207
Epoxy — стекловолокна 80208 36
Эпоксидные, литые смолы и компаунды, ненаполненные 45–65
Эрбий 12.2
этилен этил акрилат (EEA) 205
180207
EURUPIUM
35
фторэтилен пропилен (FEP) 135
FluorsPar, CAF 2 19.59
Gadolinium 9 9
Немецкий серебро 18.4
Германий 6.1
Glass, Hard 5.9
9.0 90
40202 40207
Золотой 14.2
Золото — Медь 15,5
Gold — Platinum 15.2
9 7.9 — 8.4
4 -8
Gunmetal
18
Gutta Percha
198
Гафний 5.9
жесткий сплав K20 6
Holmium 11.2
Ice, 0 O C Water 51
inconel 11.5 — 12.6
INDIUM 33
Invar 1.5
Iridium 6.4
Утюг, Chast 10.4 — 11
У железа, кованые 11.3
12.0 Kapton
9
Lanthanum
12.1
Live 29
Limestone 8
9 46
Lutetium 9.9
Macor 9.3
Магмалий 23.8
Магний 25 — 26.9
Марганец Манганца
Манганина
Манганин 18.1
Мрамор 5.5 — 14.1
кладка, кирпич 4,7 — 9,0
Mercury 61
Mica
3
MolyBdenum 5
Monel Metal 13.5
MOTAR 7.3 — 13.5
9.6
Nickel
13.0
Niobium (Columbium) 7
Neylon, общего назначения 50 — 90
Нейлон, стекловолокно 23
Нейлон, тип 11, Литьевые и экструдирующие соединение 100
Нейлон, тип 12, формование и экструдирующее соединение 80.5
Нейлон, тип 6, CART 85
Нейлон, Тип 6/6, Литьевый Соединение 8020207
Дуб, Перпендикулярный к зерну 54
Осмиум 5 — 6
11.8
Парафин 106 — 480
Фенольная смола без наполнителей 60206
Phosphor Bronze 16.7
— 120
9
Plutonium 47 — 54
Polyacryлонитрил
70207
Polyallomer 92 92
9
110 110
130 — 139
Поликарбонат (ПК) 65 — 7099
Поликарбонат — стекловолокно 21.5
Полиэстер 124 124
полиэстер — стекловолокно, армированные 25
полиэтилен (PE)
108 — 200
полиэтилен (PE) — высокий молекулярный вес 108
полиэтилентерефталат 59,4
54
60211
60211
36
полипропилен (PP), неполный 72 — 90
Полипропилен — стекловолокно — армированное 32
полистирол (PS) 70207 70207 Polysulfone (PSO) 55 — 60208
политетрафторэтилен (PTFE) 112 — 135
Полиуретан (PUR), жесткий 57.6
поливинилхлорид (ПВХ) 54 — 110 54 — 110
поливинилиден фторид (PVDF) 128 — 140
4 4
Калий 83
PRASEODYMIUM 60208
11
11
0.55
Кварц, Минерал 8 — 14
Reenium 6.7
Rhodium 8
Rock Salt 40.4
Samarium
12.7
песчаник 11.6
Sapphire 5.3
Selenium
39
Silicon 3 — 5
Clibon Carbide 2.77
серебро 19 — 19.7
Sitall 0.15
9
9
натрий
70207
70207
Shipder Priver — Tin, 50% — 50% 25
Speculum Metal 19.3
Стейтит 80207 8.5
Сталь
Сталь 10,8 — 12,5
Стальная нержавеющая аустенитная (304) 17.3
Сталь нержавеющей аустенит (310) 14.4
Сталь нержавеющей austenich (316) 16.0
Сталь из нержавеющей стали (410) 9.9
Стронций 22,5
Tantalum 60208 6.5
TELLURIUM 36.9
Terbium 10.3
Terne 11.6
Thallium 29.9 99.9
Thulium
Thulium 13.09
TIN 20 — 23
Titanium
9.5 — 9
Topas 5 — 8 5 — 8
Tungsten 45
Уран 13.4
9
9
Vinyl Ester 16 — 22
Vulcanite 63.6
Wax 2 — 15 2 — 15
80207 8.9
дерево, через (перпендикулярно) до зерна 30
дерево, ель 3,7
дерево , параллельно зерно 3
дерева, сосна 5
9
YTTR
10.6
Zinc 30 — 35
Zirconium 5.7

Коэффициент теплового расширения бетона

Коэффициент теплового расширения определяется как изменение единичной длины на градус изменения температуры. Таким образом, в бетонном элементе это мера свободной деформации, возникающей в бетоне при единичном изменении температуры, и обычно выражается в микродеформациях на градус Цельсия (μ ε /°C). Это очень важное свойство бетона, влияющее на его поведение при термических воздействиях.Термическое воздействие на бетон может исходить от окружающей среды, хранящихся материалов или во время реакции гидратации.

Бетон как материал будет расширяться и сжиматься при изменении температуры, и если это не учтено в конструкции, в бетонном элементе появятся трещины. Коэффициент теплового расширения бетона в значительной степени зависит от заполнителя, но при отсутствии данных по Великобритании можно использовать консервативное значение 12 × 10 –6 /°C. Еврокод устанавливает значение 10 × 10 –6 /°C, но это значение не считается консервативным.Диапазон коэффициента теплового расширения бетона составляет от 7 до 13·10 –6 /°С.

Такие факторы, как содержание вяжущего материала, водоцементное отношение, диапазон температур, возраст бетона и относительная влажность окружающей среды, также могут влиять на тепловые свойства бетона. Однако природа заполнителей является основным фактором, определяющим коэффициент теплового расширения и огнестойкость бетона, поскольку они составляют около 70% бетона. В проекте α c считается постоянным для конкретного бетона, на самом деле оно меняется в зависимости от возраста и содержания влаги.Полусухой бетон имеет несколько более высокий коэффициент теплового расширения, чем насыщенный бетон.

Если тип группы пород крупного заполнителя известен и его использование может быть гарантировано, можно использовать соответствующее значение коэффициента теплового расширения из таблицы ниже, например 10 × 10 –6 /°С для гранитов и 9 × 10 –6 /°С для известняков.

Таблица 1 : Расчетные значения коэффициента теплового расширения

Стандартного метода измерения коэффициента теплового расширения бетона в CEN, ISO или ASTM не существует, хотя метод для ремонтных материалов предусмотрен в BS EN 1770.Тем не менее, внутренние методы могут быть использованы для лабораторных измерений. Как правило, точки измерения крепятся к образцу бетона, который помещается на роликовые подшипники в резервуар для воды. Образец оставляют в воде до тех пор, пока не установится равновесная температура и не снимут ряд показаний длины. Затем образец нагревают, скажем, до 80°С и поддерживают постоянным, пока эта температура не будет достигнута по всей глубине образца. Снимается второй набор показаний и рассчитывается коэффициент теплового расширения.

Большое спасибо за чтение, и да благословит вас Бог.

Исследование бетонных покрытий из портландцемента, —

Тепловой коэффициент бетона на портландцементе

Что это?

Все материалы в той или иной степени расширяются и сжимаются при повышении или понижении их температуры. Коэффициент теплового расширения (КТР) является мерой расширения или сжатия материала в зависимости от температуры. Поскольку изменения длины, связанные с тепловым расширением, очень малы, КТР обычно выражается в микродеформациях на единицу изменения температуры.

КТР бетона на портландцементе (PCC) колеблется от 8 до 12 микродеформаций/°C. Диапазон значений КТР для различных бетонов отражает изменение КТР материалов, из которых состоит бетон. Например, бетон, содержащий известняковый заполнитель, имеет более низкий КТР, чем бетон, содержащий кремнистый заполнитель. Поскольку заполнитель составляет около 70% бетона, тип заполнителя оказывает наибольшее влияние на КТР бетона. КТР затвердевшего цементного теста, который зависит от таких факторов, как водоцементное отношение, крупность цемента, состав цемента и возраст, также влияет на КТР бетона.

Почему это важно?

КТР является одним из факторов, которые необходимо учитывать при проектировании покрытий PCC. При проектировании дорожного покрытия эта переменная обычно представляется как среднее значение, а не как конкретное значение для смеси, даже если она может значительно варьироваться в зависимости от таких факторов, как тип заполнителя, используемого в смеси. Таким образом, использование среднего значения может привести к ошибочным предположениям о температурной реакции дорожного покрытия и возможных повреждениях. Например, одним из ключей к характеристике влияния тепловых свойств на конструкцию бетонного покрытия является учет тепловых перемещений.Точные значения КТР необходимы для прогнозирования возможных тепловых перемещений бетонного покрытия.

Какова роль команды PCCP?

Группа PCCP разработала оборудование и стандартный метод испытаний (принятый AASHTO как TP60-00) для определения КТР PCC. Метод испытаний определяет КТР цилиндрического образца бетона, находящегося в насыщенном состоянии, путем измерения изменения длины образца в заданном диапазоне температур (от 10°C до 50°C).Изображение тестового аппарата показано ниже. Изменения длины измеряются с помощью LVDT. Вносятся поправки на расширение или сжатие тестовой рамки.

CTE рассчитывается по следующей формуле:

КТР = (ΔL/L 0 ) / ΔT

, где ΔL = изменение длины образца, L 0 = начальная измеренная длина образца и ΔT = изменение температуры.

Команда PCCP использовала этот метод испытаний для измерения КТР для более чем 2000 кернов со всей страны, собранных в рамках программы Long Term Pavement Performance (LTPP).Эти данные станут частью базы данных LTPP и будут использоваться для исследования влияния CTE на реакцию и характеристики дорожных одежд.

Почему это важно?

КТР является важным фактором при оптимизации конструкции бетонных швов, расчете напряжений, разработке герметика для швов и выборе материалов для герметика. Результаты анализа помогут инженерам изменить процедуры проектирования дорожного покрытия PCC, чтобы более точно предсказать влияние КТР, характерных для смеси, на поведение дорожного покрытия.Измененные процедуры проектирования приведут к тому, что конструкция дорожного покрытия будет более совместима с условиями окружающей среды на конкретном участке мощения. В конечном счете, использование модифицированных процедур проектирования приведет к улучшению характеристик покрытия.

Новые (Руководство 2002 г.) процедуры расчета дорожной одежды, разрабатываемые в рамках NCHRP 1-37A, учитывают эффекты теплового расширения и сжатия. Исследование CTE, проведенное группой PCCP, сделало это возможным, предоставив стандартный метод испытаний, который агентства могут использовать для определения CTE для своих бетонных смесей и данных CTE для испытательных участков LTPP.Данные LTPP CTE используются при разработке Руководства 2002 г., а также могут быть использованы будущими пользователями руководства для оценки соответствующих входных значений CTE, когда данные по конкретным материалам недоступны. На основе проекта предварительной информации о входных данных PCC CTE в Руководстве 2002 г. определение CTE для различных уровней, как определено в Руководстве, выглядит следующим образом:

Уровень 1 определения КТР включает прямое измерение изменения длины лабораторных образцов, подвергающихся воздействию изменений температуры, с использованием AASHTO TP60, «Стандартный метод испытаний КТР гидравлического цементного бетона».»

Уровень 2 определения КТР использует средневзвешенное значение составляющих, основанное на относительных объемах составляющих. В таблице ниже представлены типичные диапазоны значений a для различных распространенных компонентов смеси PCC.

Типовые диапазоны α для обычных компонентов PCC.

  Коэффициент теплового расширения
  10 -6 /°С 10 -6 /°F
Совокупность    
Гранит 7-9 4-5
Базальт 6-8 3.3-4.4
Известняк 6 3,3
Доломит 7-10 4-5,5
Песчаник 11-12 6,1-6,7
Кварцит 11-13 6.1-7.2
Мрамор 4-7 2,2-4
Цементная паста (насыщенная)    
в/ц = 0.4 18-20 10-11
в/ц = 0,5 18-20 10-11
в/ц = 0,6 18-20 10-11
Бетон 7.4-13 4.1-7.3
Сталь 11-12 6,1-6,7

Уровень 3 оценки CTE основан на исторических данных.С этим вариантом связана наибольшая вероятность ошибки, поскольку материалы PCC значительно различаются. Реальные данные о типах материалов, используемых в бетонных смесях, редко доступны, а если они и доступны, то, скорее всего, они основаны на конкретном составе смеси РСС или типе заполнителя. Однако агентство может протестировать типичные смеси, содержащие ряд типов заполнителей, чтобы получить типичные значения для их материалов.

Коэффициент теплового расширения бетонной системы

Определения коэффициента теплового расширения (КТР) позволяют прогнозировать тепловое расширение и сжатие бетонного покрытия.Значения CTE помогают в разработке конструкций бетонных смесей для дорожного покрытия, которые максимально увеличивают срок службы. Исследовательская программа NCHRP 1-37A показала, что эти тепловые деформации оказывают значительное влияние на характеристики бетонного покрытия, и интегрировала использование значений КТР в Руководство по механистико-эмпирическому проектированию дорожного покрытия (MEPDG). AASHTO T 336 является стандартным методом испытаний для определения значений CTE, и другие агентства оценивают его разработку.

После насыщения диаметром 4×7 дюймов (101,6×177,8 мм).Образец бетона xL устанавливается в измерительную раму и погружается в водяную баню, испытание начинается простым нажатием кнопки пуска. Точные измерения изменения длины образца регистрируются при заданных контролируемых температурах в диапазоне 10–50 °C (50–122 °F). По завершении вычисляется и сообщается значение CTE.

Компоненты системы Gilson CTE работают вместе, обеспечивая значительное повышение точности, воспроизводимости и универсальности по сравнению с доступными в настоящее время системами.Программное обеспечение, предварительно загруженное на прилагаемый портативный компьютер, полностью автоматизирует измерение, запись и расчет окончательных значений КТР в соответствии с AASHTO T 336. Портативная настольная водяная баня из нержавеющей стали позволяет одновременно тестировать два образца. В блоке циркуляции воды используется термистор с разрешением 0,01°C и точностью ±0,05°C для контроля и регистрации температуры ванны. Вода циркулирует каждые двадцать секунд, обеспечивая равномерный уровень температуры. Влияние потерь на испарение устраняется устройством контроля уровня воды, которое точно поддерживает постоянный уровень воды на протяжении всего испытания.Прочная регулируемая рама для измерения образцов настраивается на высоту образцов от 4 до 8,5 дюймов (от 102 до 216 мм) и изготовлена ​​из нержавеющей стали типа 304 для обеспечения однородных характеристик расширения. LVDT, надежно закрепленный на измерительной раме, имеет ход 1,27 мм с разрешением 3,1×10-8 мм, что обеспечивает чрезвычайно точные измерения изменения длины.

Система CTE включает портативный компьютер с предварительно загруженным программным обеспечением CTE и необходимыми компьютерными интерфейсами, настольную водяную баню из нержавеющей стали емкостью 10 галлонов (38 л) и размерами 25x15x13 дюймов (635x381x330 мм) ШxГxВ, одну измерительную раму из нержавеющей стали с LVDT, автономный блок циркуляции воды с термисторным датчиком температуры и устройством контроля уровня воды.Система сертифицирована UL и работает при 115 В/60 Гц или 240 В/50 Гц.

Образцы для калибровки и проверки приобретаются отдельно. Калибровочный образец HMA-104 изготовлен из нержавеющей стали 304, а проверочный образец HMA-115 выполнен из нержавеющей стали 410. Калибровочные образцы из титановой стали и никеля класса 5 доступны и могут быть сертифицированы в соответствии с ASTM E228 на объекте ISO 9001 для дополнительной уверенности. Запросите дополнительную информацию.

Дополнительная измерительная рама HMA-114 CTE с LVDT, приобретаемая отдельно, позволяет одновременно тестировать два образца для большей эффективности.Рамки поставляются готовыми к подключению LVDT непосредственно к USB-порту компьютера. Калибратор LVDT HMA-113 с цифровым микрометром можно приобрести отдельно для проверки производительности LVDT.

Характеристики:

  • Предсказывает тепловое расширение и сжатие бетонного покрытия
  • Точно измеряет изменения длины лабораторных образцов Контрольный образец может быть дополнительно сертифицирован в соответствии с ASTM E228 на предприятии ISO 9001

Включенные позиции:

  • Бетонная система для измерения коэффициента теплового расширения (КТР)
    • Блок циркуляции воды с датчиком температуры
    • Устройство управления подачей воды
    • Портативный компьютер с программным обеспечением CTE и интерфейсами

Аксессуары:

Pro для моделей с термическим расширением бетона агрегатные типы и s условия насыщения

Вывод, полученный из предыдущего раздела, показывает необходимость предложить новую модель, которая может дать лучшее моделирование для заданных данных.Для того чтобы предложить упрощенную новую модель, было сделано пять шагов.

Первый шаг : который уже сделан в предыдущем разделе, этот шаг заключается в оценке доступных моделей для прогнозирования КТР бетона, и, как обсуждалось ранее, доступные модели не могут точно предсказать доступные данные испытаний для КТР, что показывает необходимость для разработки новой модели.

Второй шаг : Данные, которые использовались в предыдущем разделе, разделены на четыре группы с учетом типов агрегатов и условий насыщения.Четыре группы делятся следующим образом: две основные группы по типу заполнителя (карбонатные и кремнистые), каждая из основной группы делится еще на две подгруппы в зависимости от условий насыщения (частично сухие (почти 50–80% влажности) и сухая в печи), поэтому четыре группы: карбонатный бетон с частично насыщенным (частичным сухим) условием насыщения, карбонатный бетон с условием насыщения в печи, кремнистый бетон с частичным насыщенным (частичным сухим) условием насыщения, кремнеземистый бетон с условием насыщения в печи.

Третий этап : выбор из данных испытаний, обсуждавшихся в предыдущем разделе, какой заполнитель можно классифицировать как карбонатный бетон, а какой заполнитель можно классифицировать как кремнистый бетон. Этот шаг был сделан на основе данных рис. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и его сравнение с моделями Еврокода и ASCE, а также с использованием химического состава крупного заполнителя бетона, приведенного в Таблице 1, было установлено, что группы карбонатных бетонов содержат в основном ; Известняк, доломит, базальт и диабаз в качестве крупного заполнителя там смешиваются, в то время как бетон содержит в основном; Заполнитель из кварцита и песчаника входит в группу кремнеземистых бетонов.

Следует отметить, что КТР для насыщенного состояния не был включен в предлагаемые модели, поскольку имеются ограниченные данные испытаний, чтобы предложить отдельную модель КТР бетона в насыщенном состоянии. Однако Sakyi-Bekoe [40], Neville, Brooks [39] и Mindess et al. [41] заявили, что КТР бетона в состоянии сушки в печи немного выше, чем КТР бетона в состоянии насыщения, поэтому для приближения можно сделать вывод, что если требуется рассчитать КТР в состоянии насыщения, то значение КТР при высушивании в печи будет аналогичным. можно использовать образец, полученный в результате этого исследования.В будущем следует провести дополнительные экспериментальные работы по определению коэффициента теплового расширения бетона в условиях насыщения, чтобы лучше понять тепловое расширение бетона в условиях насыщения.

Четвертый этап : для каждой группы был проведен регрессионный анализ, чтобы разработать наиболее подходящую формулу, которая может моделировать КТР для этой группы, и поэтому были разработаны четыре модели, определяющие КТР бетона, представляющие четыре группы, которые обсуждались ранее.

Пятый шаг : проверка точности предложенных моделей, это выполняется, во-первых, путем сравнения точности предсказания этих моделей и доступных моделей (еврокод и модель ASCE) с имеющимися результатами испытаний, во-вторых, путем сравнения огнестойкость заполненной бетоном стальной трубы с использованием разработанной модели и результатов огневых испытаний этих колонн, этот шаг будет четко указан в следующих нескольких абзацах.

Четыре модели для расчета КТР были предложены для четырех групп: бетон с карбонатным заполнителем в условиях частичного насыщения, бетон с карбонатным заполнителем в условиях сухого насыщения в печи, бетон на кремнистом заполнителе в состоянии частичного насыщения и бетон на кремнистом заполнителе в состоянии высушивания в печи. Четыре модели указаны в уравнениях. 4, 5, 6 и 7 соответственно.

Сравнение четырех предложенных моделей, модели Еврокода, модели ASCE и данных испытаний доступно на рис.11, 12, 13, 14 для каждой группы соответственно.

Рис. 11

Сравнение предложенного уравнения. 4, модель карбоната Еврокода и модель ASCE для условия частичного сухого отверждения карбонатного заполнителя

Рис. 12

Сравнение предложенного уравнения. 5, модель карбоната Еврокода и модель ASCE для условий сухого отверждения в печи с карбонатным заполнителем

Рис. 13

Сравнение предложенного уравнения. 6, модель кремнезема Еврокода и модель ASCE для условий частичного сухого отверждения кремнистого заполнителя

Рис.14

Сравнение предложенного уравнения. 7, модель кремнезема Еврокода и модель ASCE для условий сухого отверждения в печи для кремнеземистого заполнителя

Форма образцов может влиять на результат КТР [42], однако из-за ограниченности результатов испытаний КТР, касающихся влияния формы образцов при различных условиях насыщения и разного типа крупного заполнителя, влияние образцов в этой статье не изучалось, однако , образцы в форме призмы в основном использовались при разработке предлагаемой модели для карбонатного заполнителя, в то время как цилиндр в основном использовался при разработке предлагаемой модели для кремнистого заполнителя.{\ circ} {\ text {C}} $ $

(7б)

В таблице 4 показано сравнение точности прогноза CTE для каждой из предложенных моделей и режима Еврокода (карбонатная и кремнистая) и модели ASCE через значение R-квадрата (R 2 ) для каждой модели. Из таблицы видно, что предложенные модели дают лучший прогноз для всех типов заполнителей (карбонатных и кремнистых) и для всех условий насыщения (частично сухие и высушенные в печи условия).

Таблица 4 Сравнение предлагаемых моделей, моделей Еврокода (карбонатная и кремнистая) и модели ASCE

Недавно предложенные модели были оценены по сравнению с предыдущими результатами испытаний на огнестойкость, которые проводились на колоннах из стальных труб, заполненных бетоном (CFST). Результат теста был подготовлен Ли, Шабо [43]. Результат теста сравнивался с результатом модели конечных элементов (FE), представленной Tao et al. [44]. Модель КЭ была выполнена с использованием программного обеспечения ABAQUS [45].

По результатам экспериментов были выбраны две колонны (C13 и C44), одна из них содержит бетон на кремнистом заполнителе (C13), а другая содержит бетон на карбонатном заполнителе (C44), детали испытанных колонн показаны в таблице 5.В таблице 5 L — общая длина колонны в мм, L 0 — прогретая длина (в мм) колонны внутри печи во время экспериментов, D — внешний диаметр колонны в мм, t — толщина стальной трубы в мм, f y — предел текучести стальной трубы в МПа, f c′ — прочность бетона на сжатие в МПа, FF указывает на фиксированное состояние конца колонны, нагрузка уровень — это отношение между приложенной к колонне нагрузкой во время эксперимента и предельной несущей способностью колонны при температуре окружающей среды, FRR — огнестойкость колонны в минутах, что означает время, в течение которого колонна не может больше нести нагрузку в условиях пожара и деформация колонны стала резко возрастать.

Таблица 5 Подробная информация о столбцах, использованных при проверке предлагаемой модели [43]

На рисунке 15 сравнивается кривая вертикального смещения по времени для результатов испытаний и модели КЭ, где по вертикальной оси отложено вертикальное смещение в верхней части столбцов в мм, а по горизонтальной оси отложено время воздействия огня в минутах. На рис. 15 «Испытание» означает кривую вертикального смещения, полученную на основе экспериментальных результатов, а «FE-EC4» и «FE-предложение» обозначают результаты, полученные из модели FE при использовании Eurocode-4 и предлагаемых моделей расширения соответственно.

Рис. 15

Сравнение Eurocode-4 и предлагаемой модели с предыдущими результатами испытаний на огнестойкость композитных колонн

Из рис. 15 видно, что предложенные модели дают разумный и лучший прогноз огнестойкости и огнестойкости выбранных колонн (C13 и C44) по сравнению с моделью, в которой использовался CTE Eurocode-4.