Пластичность бетона это: Подвижность бетона — определение, марки, зависимость стоимости
« Назад20. 04.2016 05:40Под пластичностью следует понимать способность материала, не разрушаясь, изменять свою форму и размеры при воздействии внешней нагрузки, сохраняя изменения после ее снятия. Пластичность бетонной смеси – понятие, встречающееся в строительстве, обозначающее консистенцию материала и его способность расслаиваться. Определение пластичности производится путем измерений деформации бетонного столба при встряхивании. Пластичность бетонной смеси (П, она же подвижность) носит еще одно название — удобоукладываемостьбетона. Обозначается пластичность бетона в зависимости от типа документации. В накладных документах, которыми сопровождается продажа бетона, ставится большая русская буква П с цифровым обозначением от 1 до 5 ( П2, П3, П4, П5), в паспортах качества — осадка конуса, к примеру, от 10 см до 15 см. Как проявляет себя удобоукладываемость на практике и что можно узнать, благодаря пластичности бетона?Удобоукладываемость – это термин, обознчающий свойство материала, позволяющее определить:
Простые монолитные работы выполняются с использованием бетона с удобоукладываемостью П3. В этом случае автобетоносмеситель должен иметь возможность без каких либо препятствий подъехать к опалубке, в которую производится слив бетона по лотку на самослив. Показатели пластичности бетона для заливки сложных конструкцийПроцесс заливки сложных конструкций нуждается в бетоне с пластичностью П4-П5. Такими конструкциями являются колонны, ленточные фундаменты и аналогичные узкие опалубки, которые трудно полностью заполнить бетоном. Использование смесей с высокой удобоукладываемостьюпозволяет легче и быстрее производить укладку без применения вибратора. Также бетон с пластичностью П4 или П5 прокачивается бетононасосом. Чтобы арендовать автобетоносмеситель или другое оборудование для производства бетонных смесей, позвоните менеджеру нашей компании. Важно знать! Ни при каких обстоятельствах не пытайтесь на объекте добавлять в бетон воду, в надежде на то, что это как-то позволит добиться повышения его пластичности. |
Применяется чаще всего, при укладке бетона автобетононасосом, подаче через трубу, гидра лоток. При бетонировании труднодоступных конструкций, густоармированных опалубок.
Во-первых,удобоукладываемость смеси не увеличится, во-вторых, этим вы только нарушите соотношение нужного количества воды к другим ее составляющим! Помимо этого бетон потеряет свою прочность. После разбавления водой, бетон марки м300 может опуститься до м200 или даже до м100. Процесс повышения пластичности происходит только на заводе изготовителе, где бетон разбавляется специальными химическими добавками, называемыми пластификаторами.Очень важным параметром является пластичность бетона. Этот параметр характеризует «текучесть» бетонной смеси, и тем самым определяет область его применения.
Усадка бетона измеряется при помощи специального конуса, который имеет ширину в основании — 30 см, вверху — 10 см, и в высоту 30 см.
Конус должен быть оснащен ручками по бокам и упорами снизу. Конус наполняется бетоном в три подхода по 10 см, при этом производится уплотнение. Лишний бетон срезается сверху конуса, и конус поднимается за ручки. При этом бетон начинает усаживаться и расползаться. Соответственно, чем больше усадка конуса, тем более пластична бетонная смесь.
Густой и литой бетон
Можно сделать густую смесь, но такой бетон нужно будет обязательно уплотнять во время заливки. Менее густая смесь, которая самостоятельно заполняет необходимое пространство, называется литым бетоном. Но при создании литого бетона нужно не переусердствовать с количеством воды, ведь ее избыток, ровно как и недостаток, очень плохо сказывается на бетоне — происходит расслоение смеси, нарушается образование цементного камня, бетон получается хрупким. Поэтому, если вам нужно сделать очень крепкую конструкцию, то нужно использовать именно густой бетон. В такой бетон еще желательно добавить арматуру (получится так называемый железобетон) — это значительно увеличит его прочность и срок службы.
Выбор необходимой консистенции бетона должен производиться на основе того, какая конструкция будет изготавливаться. Если это большая монолитная конструкция, в которой арматура расположена настолько редко, чтобы можно было без помех пользоваться уплотнителями, то для этих целей рекомендуется брать бетон с усадкой конуса 2-6 см. Проще говоря, существуют определенные нормы по плотности бетона для различных нужд. Например, усадка бетона под фундамент должна быть 2-3 см. А для создания густоармированных балок и тонких стен можно использовать бетон с усадкой конуса до 14 см.
Подбор заполнителей в состав бетонной смеси
Обязательное условие при использовании заполнителей — это их чистота, ведь чем больше пыли и грязи в заполнителях, тем меньшего качества получится в итоге бетон. Если вы обнаружили на щебне глину и грязь, то обязательно промойте его. Как известно, существует цемент различных марок, и для приготовления определенной марки бетона необходимо использовать соответствующий рецептуре цемент, не выше и не ниже заявленной марки.
Вода для изготовления бетона как минимум должна быть чистой, различные примеси не лучшим образом скажутся на бетоне. При помощи воды можно регулировать вязкость бетонной смеси.
Для придания дополнительной пластичности бетону применяются специальные пластификаторы.
goshara.ru
От чего зависит и как определить подвижность бетона
Для простых обывателей основным качеством бетона является его прочность, которая определяется маркой смеси. А вот специалисты всегда к прочности добавляют и подвижность бетона. Этот термин основан на таком свойстве раствора, при котором бетон под действием свой массы или при небольшом воздействии (вибрация, утрамбовка) заполняют предназначенную для него форму. То есть показатель подвижности, который указан в специальной таблице, определяет удобство применения раствора. Для больших объемов строительных работ это важно.
Как определить подвижность раствора?
Для этого нет необходимости использовать лабораторное оборудование. Процесс определения достаточно прост.
Понадобится специальный конус, изготовленный из листовой стали толщиною 1,5 мм.
Размеры конуса:
- высота – 30 см;
- большой диаметр – 30 см;
- малый диаметр – 10 см.
Это стандартный размер. Но есть дополнения, которые определяются фракцией, используемого в растворе щебня.
Если фракция щебня не превышает 70 мм, то размеры конуса будут такими: 30×20х10 см (высота — большой диаметр — малый диаметр). Если фракция превышает 70 мм, то размеры будут такими: 45×30х15 см.
С боков фигуры припаяны две ручки для удобства проведения испытательного процесса.
Испытание
Приготовленный бетонный раствор закладывают в конус тремя слоями с широкой стороны фигуры. Внутреннюю поверхность конуса обязательно надо увлажнить. Каждый слой утрамбовывается с помощью куска арматуры. Общее количество штыковых движений должно быть 25 раз, то есть по 8-9 раз на один слой. Если используется увеличенный конус, то штыковать придется 56 раз.
Излишки смеси, которые будут выпирать, надо срезать шпателем.
После чего конус переворачивается и снимается с бетона, который принял коническую форму.
В таком состоянии раствор должен немного постоять, чтобы произошла его естественная усадка. После чего замеряется высота бетонного конуса и сравнивается с высотой металлической фигуры (30 см).
Для точности определения разницы высот двух конусов, рекомендуется делать два пробных тестирования. Среднее число и есть необходимый показатель.
Виды подвижности
Если разница высот равна нулю, то бетонный раствор относится к категории жестких бетонов (обозначаются они в маркировке буквой «Ж»). Их используют очень редко. В частном домостроении не используется вообще. Работать с такими смесями очень сложно, жесткость у них высокая.
Если разница высот составляет 1-5 см – это малоподвижный раствор. Если 6-14 см – это пластичный бетон. Существует и четвертый вид, при котором разница конусов составляет более 15 см. Специалисты такие растворы называют «литая масса». Такая подвижность бетона позволяет использовать материал только в определенных условиях для специальных конструкций.
Практика показывает, что густота бетонной смеси определяет прочность заливаемой конструкции. Поэтому, выбирая тот или иной бетонный раствор по показателю подвижности, необходимо точно знать, в каких условиях будет заливаться раствор, и для каких целей предназначается несущая конструкция дома. То есть под каждый отдельный вариант заливки придется подбирать состав и по подвижности, и по жесткости.
Сводная таблица
Таблица различных показателей упрощает поиск нужных параметров или характеристик. С бетонными растворами то же самое. Существуют объединенные таблицы, в которых включены все характеристики смесей, а есть отдельные, по разным параметрам состава. Таблица снизу показывает только подвижность материала.
| Подвижность | Усадка конуса (см) |
| П1 | 1-5 |
| П2 | 5-10 |
| П3 | 10-15 |
| П4 | 15-20 |
| П5 | Больше 20 |
Испытание вискозиметром
Такое тестирование проводят для смесей, в которых используется щебень размерами 5-40 мм.
Для этого используется специальный измерительный инструмент – вискозиметр.
Инструменты
Для точности проведения опыта понадобится виброплита и конус (как и в первом случае). Готовится коническая форма бетона, которую устанавливают на виброплиту.
Затем в бетон втыкается штатив, на который надевается диск, выполняющий роль пресса. На штативе нанесены риски по длине инструмента.
Процесс измерения и учет результата
Включается секундомер одновременно с виброплитой. При этом диск под действием вибрации и своей массы начинает уплотнять бетонную форму. Как он только дойдет до определенной риски, выключается плита и секундомер, время прохождения записывается.
Показатель времени умножается на коэффициент, равный 0,45. Это стандартная величина. Полученный результат и есть жесткость или подвижность бетона. На больших строительных площадках результат каждой проверки записывается в специальный журнал.
Испытание в формах
Для этого необходимо подготовить кубическую форму из листового железа.
Для растворов, где использовался щебень размерами до 70 мм, готовится куб 20×20х20 см. Где использовался щебень размерами до 20 мм, готовится куб со стороной 10 см.
Куб устанавливается на виброплиту. Затем в него помещается конической формы бетон, приготовленный по рецептуре, описанной выше. После чего включается виброплита и секундомер.
Необходимо измерить время, за которое бетонный конус развалится, заполнит все углы куба и его поверхность станет горизонтальной. Этот временной показатель умножается на 0,7. Это и есть подвижность массы.
Обозначение бетона
Маркируется показатель подвижности буквой «П» с добавлением цифрового значения от 1 до 5. То есть П1, П2… И чем выше числовой показатель, тем выше подвижность раствора. Поэтому существует определенное разделение бетона по показателю подвижности:
- П1, П2, П3 – малоподвижные;
- П4, П5 – с высокой подвижностью.
Малоподвижные
Первая группа в своем составе имеет большое количество песка по отношению к цементу, поэтому консистенция таких бетонов густая.
Их обычно используют для сооружения монолитных конструкций. При их заливке обязательно применяют вибраторы.
Обратите внимание, что дополнительно заливать в такие бетоны воду, чтобы увеличить их текучесть, нельзя. Сразу же снижается марка, а значит, и прочность всей конструкции в целом. В данном случае увеличить текучесть можно только добавлением специальных пластификаторов.
Высокоподвижные
Бетоны из второй группы используют для заливки в опалубки, где установлен частый армокаркас, или в опалубки, в которых сложно провести утрамбовку. К примеру, это могут быть колонны или узкие, но высокие фундаменты.
Кстати, специалисты считают, что бетон П4 является оптимальным. Его не надо утрамбовывать или проводить вибрацию.
Подвижность и состав смеси
Определение подвижности бетонной смеси влияет на качество конечного результата, поэтому такое тестирование необходимо обязательно проводить. И если качество раствора (а точнее сказать, его подвижность) вас не устраивает, то можно изменить рецептуру смеси или изменить параметры и марки составляющих компонентов.
То есть добавить в раствор цемент другой марки, более мелкую или крупную фракцию песка или щебня, изменить объем воды.
Цемент
При увеличении соотношения вода-цемент в сторону жидкости, подвижность бетонной смеси увеличивается. При этом прочность и жесткость состава сразу же снижается. Добавленные в цемент пластификаторы и модификаторы снижают подвижность.
Если по рецептуре увеличить объем вносимого цемента, то текучесть массы тоже увеличивается. Но при этом прочность раствора не изменяется. Все дело в том, что при таком содержании цемента увеличивается объем цементного теста. Оно заполняет собой все пространство между наполнителями и не дает соприкасаться им между собой. А это снижает силу трения, отсюда и высокая подвижность массы.
Песок и щебень
Размеры, качество поверхности и форма крупных наполнителей также влияют на текучесть бетонной смеси. К примеру, гладкая поверхность гравия (щебня) дает возможность снизить трение между его элементами.
Это в свою очередь, увеличивает подвижность массы, но в итоге снижается жесткость и прочность всей конструкции. Поэтому речной гравий для бетонных растворов не используется.
Что касается песка, то на показатель подвижности он практически не влияет. Конечно, не стоит использовать песок мелкой фракции, который увеличит текучесть, но сильно снизит прочность состава.
Условия заливки
На подвижность бетонной смеси будут влиять и условия заливки. К ним в основном относится частота армирующего каркаса и форма заливаемой конструкции.
Чем чаще установлена в каркасе арматура, тем текучее раствор придется изготавливать. Это делается для удобства проведения работ. Ведь работать тем же вибратором в таких условиях будет сложно. И если в данную конструкцию заливается жесткий раствор, то есть большая вероятность, что его плотность после вибрации не будет соответствовать норме. Появятся раковины и поры, а это снижение качества.
Размеры заливаемой конструкции тоже влияют на выбор пластичности бетонной массы.
И в этом случае основной причиной является удобство проведения работ. Чем больше и сложнее конструкция, тем пластичнее придется готовить бетон.
tehno-beton.ru
Подвижность бетона: как определить пластичность бетона
Бетон – универсальный строительный материал, получивший широкое распространение во всем мире. Универсальность заключается в том, что на стадии изготовления раствору можно придать любые свойства, в зависимости от задачи, для которой он предназначен.
Свойства материала определяются по таким параметрам, как прочность, влагостойкость, морозостойкость, плотность и даже подвижность бетона. Последний параметр касается не конечной продукции, а жидкого раствора. Этот параметр определяет текучесть бетонной смеси или, другими словами, ее густоту и пластичность. Чем хуже текучесть материала, тем меньше пластичность бетонной смеси, в результате она не может заполнить форму и арматуру только под своим весом. Чтобы исключить образование пор и раковин в застывшем бетоне, раствор укладывают с помощью виброподушки, что позволяет заполнить все пустоты, выдавив воздух наружу.
Марки подвижности бетона
Различают всего пять марок, по которым определяется пластичность фундамента и других изделий из данного материала, исходя из его текучести. По мере ее повышения в составе используется больше воды и меньше компонентов мелкой фракции. Рассмотрим, как подвижность бетонной смеси характеризуется согласно классификации по маркам:
- Подвижность бетонной смеси П1 характеризуется практически полным отсутствием пластичности.
Такие смеси применяют для строительства объемных сооружений или изготовления крупных бетонных изделий с большими ячейками армировки. Заливка такой смесью невозможна без специального вибрационного оборудования. - Подвижность бетонной смеси П2 касается малоподвижных строительных растворов, пластичность которых немного выше, чем у аналогов марки П1. Но этого все еще недостаточно, чтобы заливать раствор без вибрационного оборудования.
- Подвижность бетонной смеси П3 также относится к малоподвижным смесям, но в некоторых случаях может применяться без вибрационного оборудования, если в конструкции бетонных изделий отсутствуют труднодоступные места.
- Подвижность бетонной смеси П4 имеет самое широкое распространение, так как подходит для заливки практически любых изделий и фундаментов. Благодаря текучести достаточно ее собственного веса, чтобы заполнить заливочную форму не оставляя пор и воздушных раковин.
- Марка пластичности П5 считается самой подвижной, применяется для заливки сложных форм, так как благодаря высокой текучести раствора, пластичности достаточно, чтобы плотно заполнить заливочную форму с ее труднодоступными местами.
Такие смеси применяют для строительства объемных сооружений или изготовления крупных бетонных изделий с большими ячейками армировки. Заливка такой смесью невозможна без специального вибрационного оборудования.
Таким образом, использование той или иной марки определяется сложностью заливочной формы и возможностью применять вибрационное оборудование. При этом стоит оговориться, что самая прочная пластичность бетона у П1, так как в нем меньше всего воды. При этом нельзя увеличивать подвижность смеси, добавляя в марки П1-П3 воду, потому что это снижает их прочностные характеристики. Рекомендуется изначально заказывать бетон необходимой подвижности или добавлять в него специальные пластификаторы, повышающие пластичность. Аналогично и с понижением подвижности путем добавления в уже готовый раствор цемента. Так тоже делать нельзя, потому что ухудшается качество смеси из-за изменения количества вяжущего вещества по отношению к остальным компонентам раствора.
Применение по маркам подвижности
Малоподвижные бетоны, входящие в первые три группы, имеют в составе большую долю песка. Поэтому у них низкая текучесть и ограниченная сфера использования. В большинстве случаев такие бетоны применяются для строительства монолитных конструкций, особенно хороша низкая пластичность бетона для фундамента.
При этом обязательно необходимо использовать вибрационное оборудование. Высокоподвижные марки бетона четвертой и пятой группы получили широкое применение при заливке изделий или опалубки с частым армокаркасом. Это может быть узкий фундамент или несущие колонны любого сечения.
Определение подвижности бетонной смеси
Чтобы решить эту задачу, потребуется конус для определения подвижности бетона, вискозиметр или специальные формы. Все способы позволяют выяснить подвижность бетона, но не все можно выполнить вне лаборатории. Поэтому чаще всего применяется конус или исследование в кубических формах. Рассмотрим каждый способ определения отдельно.
Металлический конусДанное изделие имеет основание диаметром 30, верхнюю часть 10 и высоту 30 сантиметров. По бокам предусмотрены ручки, чтобы работать было удобнее. Суть исследования заключается в том, что внутренние стенки конуса смачиваются водой, а затем его наполняют раствором. Делают это несколькими слоями, и каждый из них уплотняется.
Излишки смеси снимаются шпателем и форма переворачивается. Затем она снимается, а оставшийся конус из раствора стоит несколько минут. За это время раствор просядет. Чтобы определить подвижность бетонной смеси, применяется таблица с указанием марки подвижности в зависимости от изменения высоты.
В частности, если высота раствора через несколько минут уменьшилась на 1-5 см, это марка подвижности П1. Осадка конуса бетона на 5-10 сантиметров означает пластичность бетона П2, а 10-15 см — П3. Если раствор буквально расползается во все стороны и высота его уменьшается на 15-20 см, это подвижный раствор П4. Когда по результатам исследования смесь растекается и высота первоначального бетонного конуса уменьшается более чем на 20 сантиметров, это означает пластичность бетона П5 и возможность использования его для заливки сложных форм.
Исследования с помощью вискозиметраТакой метод исследования проводят в лабораторных условиях, если фракция используемого в составе щебня составляет 5-40 миллиметров.
Потребуется металлический конус и виброплита. Конус из раствора устанавливается на виброплиту, в него устанавливается штатив с диском для утяжеления. Он используется как пресс, а на штативе нанесена контрольная отметка. Вместе с виброплитой включается секундомер. Под воздействием вибрации и собственной массы, диск опускается, вдавливая в раствор штатив. Когда он погрузится в смесь до контрольной отметки, секундомер останавливают и делают выводы о подвижности раствора, исходя из потраченного времени, умноженного на коэффициент 0,45. На больших строительных объектах каждая новая партия бетона проходит такое исследование.
Для выполнения такого исследования из листового металла изготавливается емкость кубической формы. Если в составе щебень до 20 мм, металлический куб имеет стороны по 10 сантиметров. Если используется щебень фракции 20-70 мм, изготовить куб необходимо со сторонами по 20 сантиметров. Принцип исследования заключается в том, что форма ставится на виброплиту, в ней располагается раствор в виде конуса, как это делается в вышеописанных способах.
Секундомер с плитой одновременно начинают работать. Цель эксперимента в том, чтобы конус разрушился и все углы куба равномерно заполнились раствором. Полученный отрезок времени необходимо умножить на коэффициент 0,7, чтобы узнать реальную пластичность бетона.
Что влияет на марку подвижности бетона
Выше уже указывалось, что добавка в бетон для подвижности жидкости, а для ее уменьшения — цемента – это простейшие способы повлиять на данный параметр, но с изменением первоначальных свойств бетона. При изготовлении данной строительной смеси следует учитывать и такие факторы:
- Использование гравия с гладкой поверхностью повышает подвижность из-за более низкого коэффициента трения раствора с опалубкой. Если не учесть этот фактор, к примеру, ожидая пластичность бетона П3, можно получить П4.
- Заполнители, имеющие пылевидные и глинистые включения, снижают подвижность. Но это не единственная причина отказаться от таких заполнителей, потому что данные включения негативно сказываются на качестве конечной продукции.
- Использование пуццоланового портландцемента с кремнеземистой присадкой способствует большей текучести, чем у аналогичной смеси на основе обычного портландцемента.
При заливке основания с щебневой подушкой, подвижность бетонной смеси П5 не подходит, потому что из-за высокой текучести раствор будет просачиваться между щебнем. Если в качестве опалубки используются дощатые щиты, высоко подвижная смесь тоже не подойдет, потому что она будет просачиваться через щели. Для такого раствора опалубка должна быть герметичной, а потому он в основном используется на крупных строительных объектах.
Если технология изготовления соблюдается, а пластичность бетона — П4 и не выше, из-за приведенных выше факторов, он подходит для укладки на подушку и заливку в деревянную опалубку. С такой маркой подвижности легче всего работать, поэтому она нашла широкое применение в частном строительстве. К сожалению, когда стройка ведется в частном секторе, зачастую подвижность бетона делается на «глаз», без вышеописанных исследований.
Наши преимущества
Компания Каскад Бетон предлагает широкий спектр продукции для современного строительства. У нас представлены различные виды цементно-песчаных растворов, обладающие разными свойствами, включая отличающиеся параметры подвижности. Все это доступно в любых объемах, так как наше предприятие оснащено современным оборудованием с автоматическими линиями. Это практически исключает человеческий фактор и, соответственно, не влияет на качество конечной продукции. Строжайшее соблюдение технологии и тщательный технический контроль позволяют учитывать все вышеперечисленные факторы, влияющие на подвижность раствора, и создавать бетон с пластичностью, соответствующей маркам от П1 и до П5.
Статья о пластичности из «Свободного словаря»
пластичность
[plas′tis·əd·ē](механика)
Свойство твердого тела, при котором оно претерпевает необратимое изменение формы или размера под действием напряжения, превышающего особую стоимость, называемую доходностью.
Словарь научных и технических терминов McGraw-Hill, 6E, Copyright © 2003 The McGraw-Hill Companies, Inc.
Следующая статья взята из Большой советской энциклопедии (1979). Он может быть устаревшим или идеологически предвзятым.
Пластичность
в искусстве, качество, присущее скульптуре; художественная передача трехмерной формы. Под пластичностью понимают эмоциональность, художественную цельность, изобразительную убедительность моделирования объемных форм в скульптуре.
Он также используется для выражения гармонии между выразительностью лепки и весомостью и внутренней наполненностью формы.
Слово «пластика» имеет и более широкое значение, относящееся к выразительности объемной формы во всех видах пластики: архитектуре, живописи, гравюре, декоративно-прикладном искусстве. Таким образом, пластичность связана как с представлением трехмерности на плоской поверхности, так и с созданием реального трехмерного объема.
В самом широком смысле под пластикой понимается осязаемое проявление красоты, скульптурность, ясность и гармоническое единство данного образа. Этот термин используется в этом смысле в обсуждениях поэзии, музыки и литературных повествований. В движении и танце пластичность относится к элегантности и плавности линий, аналогичной скульптуре.
Термин «пластичность» также используется в физическом смысле для обозначения способности материала сохранять форму, придаваемую деформацией давлением. Таким образом, мы говорим о пластичности мягких материалов, используемых в скульптуре, таких как глина, воск, пластилин, и о пластичности красок, как это видно по текстуре масляных красок.
ЛИТЕРАТУРА
Кантор А. «Пластичность». Творчество, 1973, №. 9.Hetzer, T. «Vom Plastischen in der Malerei». В своей книге Aufsätze und Vorträge [vol.] 2, Leipzig [1957]. Страницы 131–69.
А. М. К АНТОР
Пластичность
(в физиологии), способность клеток и органов у животных и растений в известных пределах изменять свои свойства в ответ на условия, в которых функционируют клетки и органы. Так, пластичность, например, центральной нервной системы выражается в способности к функциональному восстановлению при разрушении определенного участка мозга. Синапсы — еще один пример структуры, проявляющей пластичность.
Пластичность
свойство твердых тел необратимо изменять свои размеры и форму, т. е. пластически деформироваться, под действием механических нагрузок. Пластичность кристаллических тел или материалов связана с действием различных микроскопических механизмов пластической деформации; относительная роль каждого механизма определяется внешними условиями, такими как температура, нагрузка и скорость деформации.
Ниже эти механизмы рассматриваются в порядке возрастания числа атомов, принимающих участие в элементарном акте пластической деформации.
Самодиффузионная и диффузионная пластичность. Действие сжимающих сил вызывает смещение атомных слоев кристалла из областей его поверхности, на которые действуют силы, в области, где действуют растягивающие силы. Массоперенос может происходить путем самодиффузии по поверхности или по объему кристалла. Если кристалл не очень мал, т. е. его удельная поверхность (отношение поверхности к объему) не слишком велика, то наиболее эффективным механизмом является объемная самодиффузия. Оно происходит за счет «растворения», т. е. проникновения атомов поверхностного слоя внутрь кристалла в виде межузельных атомов в областях сжатия и за счет «осаждения» этих атомов в областях, подвергшихся воздействию. к действию растягивающих сил. Одновременно происходит поток вакансий в обратном направлении. Эти вакансии зарождаются в области действия растягивающих сил и аннигилируют в местах сжатия.
В большинстве случаев самодиффузионная деформация связана в первую очередь с направленными потоками вакансий, которые образуются легче, чем межузельные атомы (рис. 1).
Рисунок 1 . Самодиффузионная пластичность: (I) кристалл с вакансиями в начальный момент действия напряжений σ (маленькими стрелками указаны направления смещений атомов), (II) деформация, возникающая при перетекании вакансий под действие напряжений, (III) окончательная деформация кристалла
Кристалл, состоящий из атомов разного сорта, проявляет в однородном поле напряжений ориентационное упорядочение относительно положения атомов (рис. 2,а). В результате кристалл приобретает определенную деформацию, зависящую от степени упорядоченности. Упорядоченное состояние может стать невыгодным после снятия напряжений, но некоторое время сохраняется, так как возврат к неупорядоченному состоянию происходит со скоростью диффузионных скачков атомов. Если в кристалле создается неоднородное поле напряжений, то примесные атомы с большими радиусами и межузельные атомы (рис.
2,б) стремятся сместиться в протяженные области решетки, а атомы с малыми радиусами – в сжатые. регионы. Возникает неоднородное распределение концентраций, стабилизирующее начальную неоднородную деформацию. Максимальная деформация, которая может возникнуть в результате ориентационного упорядочения или концентрационной неоднородности, ограничена составом кристалла. Таким образом, самодиффузионные и диффузионные деформации определяются потоками точечных дефектов — вакансий, междоузельных атомов и примесных атомов. В реальных условиях миграция дефектов происходит за счет тепловых флуктуаций, частота которых быстро уменьшается с понижением температуры. Поэтому эти механизмы пластичности действуют лишь при достаточно высоких температурах (не ниже 0,5 абсолютной температуры плавления).
Рисунок 2 . Диффузионная пластичность: (а) ориентационное упорядочение примесных атомов (сплошные кружки) в однородном поле напряжений, (б) перераспределение примесных атомов в неоднородном поле напряжений; (I) исходный кристалл, (II) кристалл с примесными атомами под действием напряжений, (III) конечная деформация кристалла
Пластичность Краудиона.
Пластичность Краудиона обусловлена образованием и движением краудионов, представляющих собой атомные кластеры, образующиеся вдоль плотно упакованных рядов атомов в кристалле. При вдавливании острия в поверхность кристалла (рис. 3) материал из зоны вдавливания удаляется краудионами, «убегающими» из-под острия. В результате на некотором расстоянии от места вдавливания создается повышенная концентрация межузельных атомов.
Пластичность дислокаций. Типичной формой пластической деформации является скольжение или скольжение по кристаллографическим плоскостям. Скольжение легче всего происходит вдоль плотноупакованных плоскостей в плотноупакованных направлениях. Скольжение по системе параллельных плоскостей производит макроскопическое смещение, и комбинация смещений, соответствующих скольжению по разным системам, составляет
Рис. 3 . Пластичность краудиона: (I) кристалл до вдавливания, (II) образование краудионов при проникновении острием, (III) окончательное изменение формы.
В кристалле образовались межузельные атомы.
Основная часть пластической деформации кристаллов. Скольжение происходит неравномерно. Сначала он охватывает некоторую область плоскости скольжения (рис. 4), а затем границы этой области распространяются на всю плоскость. Граница распространения скольжения называется дислокационной или дислокационной линией. Поэтому развитие скольжения можно рассматривать как образование и движение дислокаций. Скорость деформации пропорциональна плотности (суммарной длине дислокаций в единице объема) и скорости движения дислокаций. Дислокации всегда возникают в реальных кристаллах в процессе образования кристаллов. Под действием напряжения эти дислокации способны увеличивать свою протяженность (размножение дислокаций). По этой причине стадия образования новых дислокаций ограничивает скольжение лишь в исключительных случаях, например, при начале деформации в бездислокационных микрокристаллах. В остальных случаях развитие скольжения определяется движением дислокаций.
Рисунок 4 . Элементарное скольжение в результате движения дислокации
Поскольку атомы в окрестности дислокаций были смещены из положений равновесия, их перемещение в новые положения равновесия, соответствующие сдвигу кристалла по плоскости скольжения на одно межатомное расстояние, требует значительно меньших затрат энергии, чем для атомов в неискаженном кристалле. Чем больше зона искажения, окружающая дислокацию, тем ниже энергетический барьер для смещения. Все материалы делятся на две группы по подвижности дислокаций. По порядку величина этого барьера в ковалентных кристаллах приближается к энергии межатомных связей и может быть преодолена только за счет термической активации (тепловых флуктуаций). По этой причине подвижность дислокаций становится заметной только при достаточно высоких температурах; при умеренных температурах ковалентные кристаллы непластичны. В металлических и ионных кристаллах энергия связи равна 10 3 —10 4 раза больше барьера для движения дислокаций, и барьер исчезает при напряжениях от 10 –3 G до 10 –4 G , где G 9 модуль сдвига.
Движение дислокаций при таких напряжениях не требует термической активации, а подвижность дислокаций слабо зависит от температуры. Сопротивление движению дислокаций в совершенной кристаллической решетке пренебрежимо мало, что обуславливает высокую пластичность ионных и металлических кристаллов.
Реальные кристаллы содержат различные дефекты, такие как точечные дефекты, примесные атомы, дислокации и частицы других фаз. Сопротивление скольжению зависит от взаимодействия движущихся дислокаций с этими дефектами. Взаимодействие между дислокациями является основным взаимодействием в пластичных кристаллах без примесей. Часть сопротивления скольжению связана с непосредственным столкновением дислокаций и может быть уменьшена термической активацией. Однако преобладающая часть обусловлена дальнодействующим взаимодействием между дислокациями через поля напряжений, которые дислокации генерируют вокруг себя. Эта часть практически не зависит от температуры. В результате их взаимодействия друг с другом дислокации замедляются и останавливаются.
По этой причине, если деформация должна протекать с постоянной скоростью, требуется непрерывная генерация новых дислокаций. В кристалле происходит непрерывный рост плотности дислокаций, которая может достигать 10 11 -10 12 см –2 . Соответственно увеличивается взаимное сопротивление скольжению дислокаций; происходит деформационное упрочнение кристалла.
Развитие взаимодействий между дислокациями отражено на кривой напряжение-деформация (рис. 5). В типичных случаях на кривой выделяются три характерных участка, соответствующих трем основным стадиям эволюции дислокационной структуры.
Рисунок 5 . Кривая растяжения монокристалла цинка
На стадии I поскользнуться легко. Плотность дислокаций относительно невелика. Каждая дислокация успевает пройти расстояние, сравнимое с размером кристалла, до остановки, и заметная часть дислокаций выходит на поверхность кристалла. Сопротивление скольжению обусловлено взаимодействием между отдельными дислокациями, плотность которых увеличивается с деформацией относительно медленно.
Поэтому коэффициент наклепа в этом случае мал (~10 –3 Г ).
С увеличением степени деформации и ростом плотности дислокаций распределение дислокаций становится существенно неоднородным. Дислокации образуют компактные скопления в плоскостях скольжения (стадия II). Поля напряжений от этих нагромождений, в свою очередь, являются причиной дополнительной пластической деформации. Эта локальная деформация имеет хаотическое направление и может не отражаться на общем изменении формы кристалла, но увеличивает плотность дислокаций в результате появления дислокаций во вторичных системах скольжения. Взаимодействие между дислокациями первичной и вторичной систем приводит к образованию дислокационных скоплений и дислокационной ячеистой структуры (рис. 6). Характер дислокационной структуры сохраняется на протяжении всей стадии II, уменьшаются только размеры ячеек. Коэффициент наклепа примерно равен 10 –2 Г .
Рисунок 6 . Схематическое изображение распределения дислокаций на II стадии пластической деформации
Дальнейшее увеличение плотности дислокаций приводит к «выдавливанию» части дислокаций из плоскостей скольжения, в которых дислокации находились.
При этом дислокации противоположных знаков встречаются и аннигилируют. Происходит уменьшение плотности дислокаций с сопутствующим снижением коэффициента наклепа (стадия III). Одновременно начинаются процессы нарушения сплошности (образование микротрещин). Эти процессы в конечном итоге приводят к разрушению кристалла, что определяет максимально достижимую величину пластической деформации.
При высоких температурах дислокационный механизм сочетается с диффузионным и самодиффузионным. В кристаллах с примесями релаксация напряжений в местах расположения дислокаций или дислокационных скоплений может происходить в результате перераспределения примесных атомов. Вокруг дислокаций образуются примесные «атмосферы», снижается пластичность дислокаций (деформационное старение). Поэтому удаление примесей обычно повышает пластичность. С другой стороны, дислокации являются эффективными стоками и источниками вакансий и межузельных атомов. Генерация или аннигиляция этих дефектов приводит к восполнению или уменьшению незавершенных атомных плоскостей, оканчивающихся на дислокациях, и, следовательно, к выползанию дислокаций из плоскости скольжения.
Потоки точечных дефектов между дислокациями разных знаков приводят к пластической деформации самодиффузионного типа; подъем дислокаций, возникающий в результате потоков, позволяет дислокациям обходить препятствия, расположенные в плоскости скольжения. Путь скольжения, пройденный каждой дислокацией в условиях высокотемпературной деформации, увеличивается — по сравнению с обычными температурами, при которых диффузионная подвижность мала. Процессы уменьшения плотности дислокаций за счет взаимной аннигиляции дислокаций протекают интенсивнее, упрочнение уменьшается, деформация развивается при постоянной нагрузке (ползучесть).
Твиннинг. Механизм двойникования заключается в деформации элементарной ячейки кристалла с изменением ориентации части кристалла относительно действующих сил. Переориентированная часть кристалла испытывает относительно исходного кристалла двойниковый сдвиг, величина которого определяется симметрией кристаллической решетки. В реальных условиях развитие деформации происходит за счет зарождения и распространения ламелей двойниковой компоненты в исходном кристалле.
Если двойная пластинка оканчивается внутри кристалла, то на ее концах возникают поля напряжений, а взаимодействие между двойниками приводит к наклепу. В некоторых кристаллах, например в кальците, двойникование является основным механизмом пластической деформации. Однако обычно двойникование развивается преимущественно при низких температурах, когда скольжение затруднено и создаются условия для локальной концентрации напряжений, необходимой для образования двойников.
Пластичность в результате фазового превращения. Необратимое изменение формы может быть следствием образования под нагрузкой новой фазы с кристаллической решеткой, отличной от исходной. Исходная фаза должна быть метастабильной по отношению к образующейся фазе, по крайней мере, под действием механических напряжений. Поскольку относительная устойчивость зависит еще и от температуры, пластичность в этом случае существенно зависит от температуры деформации по отношению к температуре фазового равновесия. В некоторых случаях, уменьшая за счет изменения температуры устойчивость образующейся под нагрузкой фазы, деформация, возникающая при превращении, может быть разрушена.
Кристалл возвращается к своей первоначальной форме (эффект памяти).
Поликристаллы. В поликристаллах действие перечисленных выше механизмов пластической деформации внутри зерен осложняется взаимодействием между зернами. Деформация поликристалла является общим результатом деформации множества зерен, по-разному ориентированных по отношению к нагрузкам и находящихся в разных условиях. Поэтому развитие деформации не имеет четко выраженных стадий, характерных для деформации монокристаллов (рис. 5). Межкристаллитные границы препятствуют распространению дислокаций и, как правило, упрочняют кристаллические тела при низких температурах. С другой стороны, при высоких температурах наличие границ, являющихся источниками или стоками дефектов, увеличивает пластичность. Сочетание дислокационной и самодиффузионной деформации в граничных областях приводит к высокой пластичности в этих областях и, как следствие, к специфическому механизму высокотемпературной деформации поликристаллов — скольжению по границам зерен.
Смещение зерен относительно друг друга происходит аналогично движению частиц в рыхлых материалах и в ряде случаев допускает деформацию до 1000% (сверхпластичность). Высокая пластичность может быть достигнута и в том случае, если в процессе деформации может происходить рекристаллизация — рекристаллизация приводит к удалению наиболее искаженных и, следовательно, наименее пластичных зерен, которые поглощаются растущими зернами с более совершенной структурой. Постоянное восстановление пластичности за счет рекристаллизации широко используется при горячей обработке металлов.
Пластичность простых аморфных тел связана с диффузионными перестройками атомов и молекул. Пластичность ряда материалов обусловлена движением недеформируемых твердых частиц друг относительно друга в некоторой вязкой среде. К явлениям этого типа относится пластичность таких материалов, как глины и рыхлые тела, смоченные водой.
Изучение пластичности представляет большой практический интерес. Такие исследования позволяют эффективно выбирать материалы в промышленности, где пластичность материалов обычно должна соответствовать большому количеству требований, предъявляемых обработкой и последующим использованием материалов в различных условиях.
Исследования различных аспектов пластичности проводятся рядом разделов прикладной и теоретической математики и физики. Физика твердого тела (в частности, теория дислокаций) изучает микроскопические механизмы пластичности. Механика сплошной среды (теории пластичности и ползучести) исследует пластичность твердых тел, абстрагируясь от их атомной и кристаллической структуры; другие проблемы механики сплошной среды включают прочность материалов.
ЛИТЕРАТУРА
Friedel, J. Дислокации. Москва, 1967. (Пер. с англ.)Физика деформационного уплотнения монокристаллов. Киев, 1972. Набарро Ф.Р., Базинский З.С., Хольт Д.Б.
Пластичность монокристаллов. Москва, 1967. (Пер. с англ.)
Honeycombe, R. Пластическая деформация металлов. Москва, 1972 г. (перевод с англ.)
А.Л.Р ОЙТБУРД
Большая советская энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.
пластичность
1.
Свойство свежесмешанного цементного теста, бетона, строительного раствора или грунта, определяющее его устойчивость к деформации или легкость формования.
2. Способность гипсовой или известковой замазки удерживать или удерживать воду, так что ее можно легко затирать.
Словарь архитектуры и строительства McGraw-Hill. Авторские права © 2003, McGraw-Hill Companies, Inc.
пластичность
Способность материала деформироваться в новую постоянную форму при напряжении. Пластическая деформация прекращается либо снятием или уменьшением приложенных усилий, либо разрушением металла. См. пластиковый ассортимент .
Иллюстрированный авиационный словарь Copyright © 2005 McGraw-Hill Companies, Inc. Все права защищены
Пластичность бетона: последние разработки | заявл. мех. Версия
Пропустить пункт назначения
Обзорные статьи
В. Ф. Чен
Информация об авторе и статье
Заявл.
мех. Версия . Июнь 1994 г., 47 (6S): S86-S90
Опубликовано в Интернете: 1 июня 1994 г.
История статьи
Онлайн:
29 апреля 2009 г.
- Просмотры
- Содержание артикула
- Рисунки и таблицы
- Видео
- Аудио
- Дополнительные данные
- Экспертная оценка
- Делиться
- MailTo
- Твиттер
Иконка Цитировать Цитировать
Разрешения
- Поиск по сайту
Цитата
Chen, WF (1 июня 1994 г.
). «Пластичность бетона: последние разработки». КАК Я. Заяв. мех. Версия . июнь 1994 г.; 47 (6S): S86–S90. https://doi.org/10.1115/1.3124447
Скачать файл цитаты:
- Рис (Зотеро)
- Менеджер ссылок
- EasyBib
- Подставки для книг
- Менделей
- Бумаги
- Конечная примечание
- RefWorks
- Бибтекс
- Процит
- Медларс
Обобщено современное состояние некоторых ключевых аспектов развития пластичности бетона. Особое внимание уделяется представлению и интерпретации неупругой деформации бетонных материалов в послеупругом диапазоне. Сначала обобщается развитие моделей, основанных на пластичности, в диапазоне предпиковых напряжений с акцентом на фундаментальные концепции, свойственные бетонным материалам.